本发明涉及一种缓释阻垢剂及其制备方法，属于水处理技术领域。
背景技术：
在水处理领域，阻垢和缓蚀是非常重要的两个课题。随着新材料技术的发展，缓蚀技术日渐成熟，但是阻垢领域仍然有很大的提高空间。
现有阻垢剂主要是含磷的有机、无机化合物，以及其他一些有机聚合物，其主要原理是通过螯合ca2+、mg2+离子，阻止其结晶，干扰晶体生长，从而防止水垢产生。含磷化合物存在对水体污染的问题，对人体的健康也有不利的影响，从而造成其应用领域受到了很大限制。其他无机聚合物，同样也存在富营养化、降解困难、毒性等问题。
另外，现有阻垢剂均为易溶于水的成分，与水接触后迅速溶解，不易控制其用量，限制了其在家庭饮水机等小型装置上的使用。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种缓释阻垢剂，其配方设计科学合理，生物降解性好，在自然环境中能快速降解，避免了阻垢剂排放对环境的长期危害；同时对生物体以及人类无毒无害；同时本发明提供了一种简单便捷的制备方法。
所述缓释阻垢剂，由以下重量份数的原料制成：多聚组氨酸5～15份，羟基羧酸盐3～10份，高岭土50～80份，微孔类矿物质20～40份，非水溶性粘合剂3～5份。
优选的，由以下重量百分含量的原料制成：多聚组氨酸8～12份，羟基羧酸盐5～8份，高岭土60～70份，微孔类矿物质30～35份，非水溶性粘合剂3～4份。
优选的，多聚组氨酸的分子量为2000-3000。
优选的，羟基羧酸盐为柠檬酸钠、葡萄糖酸钠、酒石酸钾或水杨酸钠等。
优选的，微孔类矿物质为硅藻土或沸石粉。
优选的，非水溶性粘合剂为乙基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯树脂、环氧树脂、醇酸树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、尿素树脂、密胺树脂或硅树脂，优选为乙基纤维素、聚乙烯吡络烷酮、聚氨酯树脂或醇酸树脂。
所述缓释阻垢剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)首先将多聚组氨酸与羟基羧酸盐按照质量比1～1.5:1称取，并投入球磨机，球磨15～30分钟，使其混合均匀；
(2)称取与步骤(1)所得混合物同等质量的微孔类矿物质，投入步骤(1)得到的混合物中，继续球磨30～60分钟，使其混合均匀；
(3)将步骤(2)中的混合物投入造粒机，制成φ3～4mm紧实颗粒，并烘干使其具有一定强度；
(4)称取与步骤(3)烘干所得颗粒同等质量的高岭土，球磨30～45分钟；将步骤(3)中制得的颗粒作为种子颗粒，投入造粒机造粒，制成φ5～6mm颗粒；
(5)将步骤(4)中制得的颗粒，在120～180℃温度下烘干，外层高岭土形成具有强度的外壳；
(6)称取步骤(5)烘干所得颗粒的质量二倍的高岭土，再称取微孔类矿物质，混合球磨30～60分钟；将步骤(5)中制得的颗粒作为种子颗粒，投入造粒机，加入非水溶性粘合剂造粒，制成φ7～8mm颗粒，并于150℃烘干，即得所述的缓释阻垢剂。
步骤(6)中，高岭土和微孔类矿物质的质量比为2:1～2。
所述的缓释阻垢剂配方中，高岭土、微孔类矿物质为对环境无害的天然矿物；多聚组氨酸、羟基羧酸盐、非水溶性粘合剂均为对人体无毒无害的物质，且多聚组氨酸为幼儿必需的氨基酸，故本所述的缓释阻垢剂对人体安全，无毒无害；所述多聚组氨酸、羟基羧酸盐、非水溶性粘合剂均为易自然降解的产品，对环境友好。
所述的缓释阻垢剂中，微孔类矿物质混合多聚组氨酸与羟基羧酸盐形成的内核，吸水性强，吸水后在中层高岭土外壳内形成饱和溶液内核，对外保持高渗透压；中层高岭土壳层具有一定强度，并具有一定渗透性，使内核多聚组氨酸与羟基羧酸盐缓慢释放，达到缓释的目的；所述外层微孔类矿物质粘结层外壳，具有良好的透水性和机械强度，在保护颗粒内部结构的同时，进一步降低内核有效物质的释放速度。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明利用了多聚组氨酸和羟基羧酸盐在水中的螯合作用，使水中的ca2+，mg2+等金属离子不易形成易沉淀的碳酸盐；同时由于多聚组氨酸本身带正电荷，对细微的mgco3、caco3具有吸附作用；吸附了mgco3、caco3的多聚组氨酸本身由于携带正电荷的原因，有效阻止mgco3、caco3晶体的生长，从而阻止水垢产生，阻垢率可达99％以上；
(2)所述的缓释阻垢剂，生物降解性好，可在自然环境中快速降解，避免了阻垢剂排放对环境的长期危害；同时其有效成分为国家规范允许使用的食品添加剂，对生物体以及人类无毒无害，除可替代传统的阻垢剂外，也是安全饮用水的理想阻垢剂；
(3)所述的缓释阻垢剂在水中阻垢有效成分缓慢释放，解决了其它阻垢剂溶解速度过快的问题，将阻垢剂应用扩展到了桌面小型水处理设备等领域；
(4)所述的缓释阻垢剂的制备方法简单便捷，易于工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但其并不限制本发明的实施。
实施例1
(1)首先按照质量比1:1称取多聚组氨酸与柠檬酸钠，并投入球磨机，球磨20分钟，使其混合均匀；
(2)称取与步骤(1)所得混合物同等质量的硅藻土，投入步骤(1)得到的混合物中，继续球磨40分钟，使其混合均匀；
(3)将步骤(2)中的混合物投入造粒机，制成φ3～4mm紧实颗粒，并烘干使其具有一定强度；
(4)称取与步骤(3)烘干所得颗粒同等质量的高岭土，球磨45分钟；将步骤(3)中制得的颗粒作为种子颗粒，投入造粒机造粒，制成φ5～6mm颗粒；
(5)将步骤(4)中制得的颗粒在180℃温度下烘干，外层高岭土形成具有强度的外壳；
(6)称取步骤(5)烘干所得颗粒的质量二倍的高岭土，再称取硅藻土，高岭土和硅藻土的质量比为2:1，混合球磨30分钟；将步骤(5)中制得的颗粒作为种子颗粒，投入造粒机，加入乙基纤维素乙醇溶液(其质量与多聚组氨酸质量相等)造粒，制成φ7～8mm颗粒，并于150℃烘干，即得所述的缓释阻垢剂。
实施例2
(1)首先按照质量比1.5:1称取多聚组氨酸与葡萄糖酸钠，并投入球磨机，球磨30分钟，使其混合均匀；
(2)称取与步骤(1)所得混合物同等质量的硅藻土，投入步骤(1)得到的混合物中，继续球磨60分钟，使其混合均匀；
(3)将步骤(2)中的混合物投入造粒机，制成φ3～4mm紧实颗粒，并烘干使其具有一定强度；
(4)称取与步骤(3)烘干所得颗粒同等质量的高岭土，球磨30分钟；将步骤(3)中制得的颗粒作为种子颗粒，投入造粒机造粒，制成φ5～6mm颗粒；
(5)将步骤(4)中制得的颗粒在150℃温度下烘干，外层高岭土形成具有强度的外壳；
(6)称取步骤(5)烘干所得颗粒的质量二倍的高岭土，再称取硅藻土，高岭土和硅藻土的质量比为4:3，混合球磨40分钟；将步骤(5)中制得的颗粒作为种子颗粒，投入造粒机，加入聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶液(其质量为多聚组氨酸质量的一半)造粒，制成φ7～8mm颗粒，并于150℃烘干，即得所述的缓释阻垢剂。
实施例3
(1)首先按照质量比1.2:1称取多聚组氨酸与水杨酸钠，并投入球磨机，球磨15分钟，使其混合均匀；
(2)称取与步骤(1)所得混合物同等质量的沸石粉，投入步骤(1)得到的混合物中，继续球磨30分钟，使其混合均匀；
(3)将步骤(2)中的混合物投入造粒机，制成φ3～4mm紧实颗粒，并烘干使其具有一定强度；
(4)称取与步骤(3)烘干所得颗粒同等质量的高岭土，球磨45分钟；将步骤(3)中制得的颗粒作为种子颗粒，投入造粒机造粒，制成φ5～6mm颗粒；
(5)将步骤(4)中制得的颗粒在120℃温度下烘干，外层高岭土形成具有强度的外壳；
(6)称取步骤(5)烘干所得颗粒的质量二倍的高岭土，再称取沸石粉，高岭土和沸石粉的质量比为1:1，混合球磨60分钟；将步骤(5)中制得的颗粒作为种子颗粒，投入造粒机，加入乙基纤维素乙醇溶液(其质量为多聚组氨酸质量的三分之一)造粒，制成φ7～8mm颗粒，并于150℃烘干，即得所述的缓释阻垢剂。
对比例1
市购阻垢颗粒。
将实施例1-3和对比例1的阻垢剂进行阻垢率测试，阻垢率测试标准为gb/t16632-2008，测试条件和测试结果如下表：
表1实施例1-3和对比例1阻垢剂的阻垢率测试条件及结果
由测试结果看，实施例1-3制备的阻垢颗粒均可缓慢持续释放有效成分，而且其阻垢率始终维持在非常高的水平；对比例1为市面在售的阻垢颗粒，其初始阻垢率较高，但阻垢效果不够持久。