专利名称：一种复合型工业循环冷却水阻垢剂的制备方法
技术领域：
本发明属于化工技术领域，涉及一种新型循环水处理用水质稳定剂，具体来讲是一种含聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和羟基乙叉二磷酸复合阻垢剂的制备方法。
背景技术：
随着工业生产的高速发展带来水质日趋恶化、用水消耗日益增多等问题。由于冷却水用量占工业用水的60 70%，所以合理节约冷却水尤为重要。节约冷却水的主要方法是提高冷却水循环利用率，加大冷却水的浓缩倍数，但这样又会给冷却水系统带来了严重的腐蚀和结垢问题，同时也对阻垢剂提出了更高的要求。阻垢剂作为水处理剂的一种，广泛用于石油、化工、电力、造纸、冶金、制药等行业的循环冷却水系统，自20世纪60年代以来，水处理剂不断发展，多以天然聚合物木质素、植酸钠等作为阻垢分散剂，阻垢效果不够理想。70年代初聚丙烯酸(PAA)和聚马来酸(PMA)的开发成功，使阻垢剂处理冷却水技术取得突破性进展，并带动了一系列含有多种基团的二元、三元甚至四元共聚物的开发和使用。目前，中国专利公开了申请号为 200410066828. 3 “一种用于工业冷却水系统的缓蚀阻垢剂”、申请号为200610137772. 5 “一种阻垢剂及其在水处理中的应用”、申请号为200710051679.7 “高效马来酸酐系聚合物阻垢剂的制备方法”、申请号为200710022984.3 “一种无磷环保型缓蚀阻垢剂及其制备方法”、申请号为2007101339925. 5 “烯丙氧基聚醚类阻垢剂及制备方法”申请号为 200710177189. I “一种锅炉热网用缓蚀阻垢剂”、申请号为200810055017. I “一种工业循环冷却水的缓蚀阻垢剂”、申请号为200810123729. 2“一种四元聚合物型缓蚀阻垢剂及其制备方法”等等，上述专利技术均采用共聚。近年来，随着人们环保意识的增强，可生物降解的新型阻垢剂的合成逐渐受到世界的关注，许多环境友好型阻垢剂不断问世，其中研究较多的有聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸，目前，，中国专利公开了申请号为02111415. 3 “环保型阻垢剂聚天冬氨酸的制备方法”申请号为200410015875. 5 “生物可降解缓蚀阻垢剂聚天冬氨酸的制备方法”、申请号为200610012918. 3“一种聚天冬氨酸共聚物及其制备方法”、申请号为 200710173243. 5 “用作绿色阻垢剂的甘氨酸/天冬氨酸共聚物的制备方法”等，天冬氨酸类阻垢剂的阻垢效果很好，但价格比较昂贵，很多企业为了降低生产成本而不使用。王宪革等同志研究了 “复配阻垢剂的性能及阻垢机理研究“，东北大学学报(自然科学版)，2010， 31 (6) :909 912，对CaCO3的阻垢效果比较好，对CaS04、Fe2O3的阻垢效果较差，而且这种复配阻垢剂的保质期很短，一个月内就出现絮状沉淀；张彦河等同志研究了 “乌头酸-丙烯酸共聚物的合成及性能的研究“，工业水处理，2005，25 (2) 48 49，在加入量为15mg/L 时，阻垢率达到65. 71%，该共聚物与HEDP、PBTCA复合后，有协同阻垢效果，其阻垢率分别为768. 0%和83. 91%。由于工业冷却循环水水质的复杂性和多变性，单一的阻垢剂已经远远不能满足工业水处理的要求了，必须运用几种多元聚合进行复配将更多含不同活性基团引入复配阻垢剂中，赋予水处理剂更多更新的优异的性能。本发明在调研国内外复配型水处理剂最新研究成果和经验后，经过反复实验，成功开发出适合复杂水环境中应用的ー种绿色环保的阻垢剂，该阻垢剂含-C00H、-SO3H, -OH、-NH2, -PO3等多种活性基团、性能优异的复合型阻垢剂。
发明内容
本发明的目的是提供ー种复合型エ业循环冷却水缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在干，这种复合阻垢剂是由聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、羟基こ叉ニ磷酸、氢氧化钠和水组成，其中各组分按质量百分比聚环氧琥珀酸 (PESA) 35-40% ;聚天冬氨酸(PASP) 18-25% ;丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AA/ AMPS) :15-20% ;羟基こ叉ニ磷酸(HEDP) 18-28% ;其余的是水，氢氧化钠调节pH。一种复合型阻垢剂的制备方法，包括如下步骤(I)将聚环氧琥珀酸和聚天冬氨酸按质量百分比为I : 0. 5 0. 7混合均匀；(2)然后再分别加入15-20%丙烯酸-2-丙烯酰胺_2_甲基丙磺酸(AA/AMPS)， 20-25%羟基こ叉ニ磷酸(HEDP)，混合均匀，加入一定量的去离子水，再搅拌下于65 70°C 恒温反应I. 5 2. 0小时，停止反应，冷至50°C左右向产物中滴加50% NaOH溶液，将pH调至近中性，得到ー种淡黄色透明液体，即为复合型阻垢剂。本发明制备的阻垢剂可广泛用于石油、化工、电力、造纸、冶金、制药等行业的循环冷却水系统中，抑制冷却水结垢。本发明具有以下优点(1)用药量少、成本低、阻垢能力强，对钙、镁、钡、锶和铁垢均有十分优异的阻垢效果，产品质量好，保质期一年以上；(2)热稳定性好，产品可生物降解；(3)合成的过程要求的条件容易控制，能耗低，操作简单，整个生产过程中无“三废”排放，属于清洁生产工艺；(4)该阻垢剂为液态，在冷却水的进水管前5米管道处开ロ，通过计
量泵打入管道。
具体实施例方式实施例I(I)取ISmL聚环氧琥珀酸和IOmL聚天冬氨酸置于反应瓶中，混匀；(2)然后再分别加入8mL丙烯酸_2_丙烯酰胺_2_甲基丙磺酸(AA/AMPS)和IOmL 羟基こ叉ニ磷酸01EDP)，混合均匀，加入5mL去离子水，再搅拌下于65°C恒温反应2. 0小时，停止反应，冷至50°C左右向产物中滴加50% NaOH溶液，将pH调至近中性，得到ー种淡黄色透明液体，即为复合型阻垢剂。实施例2(I)取20mL聚环氧琥珀酸和12mL聚天冬氨酸置于反应瓶中，混匀；(2)然后再分别加入IOmL丙烯酸-2-丙烯酰胺_2_甲基丙磺酸(AA/AMPS)和12mL 羟基こ叉ニ磷酸01EDP)，混合均匀，加入5mL去离子水，再搅拌下于70°C恒温反应I. 5小时，停止反应，冷至50°C左右向产物中滴加50% NaOH溶液，将pH调至近中性，得到ー种淡黄色透明液体，即为复合型阻垢剂。实施例3(I)取15mL聚环氧琥珀酸和SmL聚天冬氨酸置于反应瓶中，混匀；
(2)然后再分别加入8mL丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AA/AMPS)和IOmL 羟基乙叉二磷酸(HEDP)，混合均匀，加入5mL去离子水，再搅拌下于65°C恒温反应I. 5小时，停止反应，冷至50°C左右向产物中滴加50% NaOH溶液，将pH调至近中性，得到一种淡黄色透明液体，即为复合型阻垢剂。实施例4(I)取20mL聚环氧琥珀酸和IOmL聚天冬氨酸置于反应瓶中，混匀；(2)然后再分别加入8mL丙烯酸_2_丙烯酰胺_2_甲基丙磺酸(AA/AMPS)和IOmL 羟基乙叉二磷酸(HEDP)，混合均匀，加入SmL去离子水，再搅拌下于70°C恒温反应2. O小时，停止反应，冷至50°C左右向产物中滴加50% NaOH溶液，将pH调至近中性，得到一种淡黄色透明液体，即为复合型阻垢剂。实施例5(I)取ISmL聚环氧琥珀酸和12mL聚天冬氨酸置于反应瓶中，混匀；(2)然后再分别加入IOmL丙烯酸_2_丙烯酰胺_2_甲基丙磺酸(AA/AMPS)和12mL 羟基乙叉二磷酸(HEDP)，混合均匀，加入SmL去离子水，再搅拌下于65°C恒温反应I. 5小时，停止反应，冷至50°C左右向产物中滴加50% NaOH溶液，将pH调至近中性，得到一种淡黄色透明液体，即为复合型阻垢剂。实施例6(I)取ISmL聚环氧琥珀酸和IOmL聚天冬氨酸置于反应瓶中，混匀；(2)然后再分别加入8mL丙烯酸_2_丙烯酰胺_2_甲基丙磺酸(AA/AMPS)和12mL 羟基乙叉二磷酸(HEDP)，混合均匀，加入5mL去离子水，再搅拌下于70°C恒温反应2. O小时，停止反应，冷至50°C左右向产物中滴加50% NaOH溶液，将pH调至近中性，得到一种淡黄色透明液体，即为复合型阻垢剂。实施例7阻垢性能测试实验碳酸钙、磷酸钙的静态阻垢性能测试方法依据GB/T 16632-2008和GB/T 22626-2008分别测定阻垢剂的阻垢性能，碳酸钙阻垢的实验条件为Ca2+浓度为250mg/L， HCO3-浓度为250mg/L，pH = 7 9之间，温度80°C，时间为IOh ;磷酸钙阻垢的实验条件为Ca2+浓度为250mg/L，P043—浓度5mg/L，温度80°C，时间为10h，阻垢性能如表I所示；硫酸钡和硫酸锶的静态阻垢性能测试方法依据行业标准SY/T5673-93进行测定阻垢剂的阻垢性能，硫酸钡阻垢的实验条件为=Ba2+浓度为370mg/L，Sr2+浓度为370mg/L，S042_浓度为 540mg/L, pH = 7 9之间，温度70°C，时间为16h，阻垢性能如表I所示。按相同的测试方法测试了进口阻垢剂MDC220和PTP-0100的阻垢性能，还测试了按王宪革等“复配阻垢剂的性能及阻垢机理研究“，东北大学学报(自然科学版)，2010， 31(6) :909 912，的文献配制的复合阻垢剂(PESA/PASP/AA/AMPS)的阻垢性能，结果列入表I。表I阻垢性能测试结果
权利要求
1.一种复合型工业循环冷却水阻垢剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤(1)将聚环氧琥珀酸和聚天冬氨酸按质量百分比为I: 0. 5 0. 7混合均匀；(2)然后再分别加入15-20%丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，20-25%羟基乙叉二磷酸，混合均匀，加入一定量的去离子水，再搅拌下于65 70°C恒温反应I. 5 2. 0小时，停止反应，冷至50°C左右向产物中滴加50 % NaOH溶液，将pH调至近中性，得到一种淡黄色透明液体，即为复合型阻垢剂。
2.根据权利要求I所述的一种复合型工业循环冷却水阻垢剂的制备方法，其特征是: 其中各组分按质量百分比聚环氧琥珀酸35-40%;聚天冬氨酸18-25%;丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸15-20% ;羟基乙叉二磷酸18-28% ;其余的是水，氢氧化钠调节pH， 各组分含量之和为百分之百。
3.根据权利要求I步骤(2)中所述的制备方法，其特点在于反应温度为65 70°C。
4.根据权利要求I步骤(I)中所述的制备方法，其特点在于聚环氧琥珀酸和聚天冬氨酸按质量百分比为I : 0.5 0.7之间。
5.根据权利要求I步骤⑵中所述的制备方法，其特点在停止反应后用NaOH溶液调节 pH时的温度为45 55°C。
全文摘要
本发明公开了一种复合型工业循环冷却水阻垢剂的制备方法，其特征是该阻垢剂是一种复合型的，其中各组分按质量百分比为聚环氧琥珀酸35-40％；聚天冬氨酸18-25％；丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸15-20％；羟基乙叉二磷酸18-28％；其余的是水，氢氧化钠调节pH。本发明还公开了这种复合型阻垢剂的制备方法。本发明制备的阻垢剂对CaCO3、Ca3(PO4)2、BaSO4和SrSO4垢有优异的阻垢效果，同时具有缓蚀性能、耐高温、分子量可控，整个生产过程无“三废”排放。本发明产品处理工业循环水、油田用水等工艺简单，用药量少，成本低、效果好，具有较好的经济效益和广泛的社会效益。
文档编号C02F5/14GK102583792SQ20121009784
公开日2012年7月18日 申请日期2012年4月6日 优先权日2012年4月6日
发明者余梅, 庄海燕, 李慧芝, 许崇娟 申请人:济南大学