申请日2017.09.22
公开(公告)日2018.01.12
IPC分类号C02F5/12
摘要
本发明公开了水处理净化剂的制备方法，主要步骤为，将马来酸酐和烯丙基聚氧乙烯醚合成聚醚单体，然后将丙烯酸、聚醚单体、2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸合成阻垢剂，再将阻垢剂与羧乙基硫代丁二酸、酒石酸钠、锌盐、聚氧化琥珀酸、4‑氨基苯磺酸钠，混合均匀，即得水处理净化剂。有益效果为：本发明水处理净化剂不含磷，不易产生富营养化;该水处理具有优良的缓蚀和阻垢效能，可以防止水循环系统的结垢和沉淀;该水处理净化剂在离温、高硬度、中低碱度、高SO42‑和Ca2+浓度的水质中同样适用;该水处理净化剂中的合成反应无需分离、操作简单方便、生产成本低、制备过程绿色环保，易于工业化生产，用量较小，使用成本低。
权利要求书
1.水处理净化剂的制备方法，包括聚醚单体的合成、阻垢剂的合成、水处理净化剂的制备，其特征在于：所述水处理净化剂的制备步骤为：阻垢剂的合成步骤为：将丙烯酸、聚醚单体、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸放入反应器中，加入链转移剂、引发剂和蒸馏水，反应后冷却至室温，即得阻垢剂。
2.根据权利要求1所述的水处理净化剂的制备方法，其特征在于：所述阻垢剂的合成步骤中丙烯酸、聚醚单体、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的摩尔比为3:0.2-0.5:0.4-0.7。
3.根据权利要求1所述的水处理净化剂的制备方法，其特征在于：所述阻垢剂的合成步骤中链转移剂的添加量为单体重量6-10%，引发剂的添加量为单体重量2-4%。
4.根据权利要求1所述的水处理净化剂的制备方法，其特征在于：所述阻垢剂的合成步骤中反应温度为60-80℃，时间为2-3h。
5.根据权利要求1所述的水处理净化剂的制备方法，其特征在于：所述阻垢剂的合成步骤中阻垢剂的固含为20-30%。
6.根据权利要求1所述的水处理净化剂的制备方法，其特征在于：所述水处理净化剂的制备步骤中水处理净化剂的成分及其重量份为：羧乙基硫代丁二酸1.3-1.8份、酒石酸钠0.5-0.8份、锌盐0.2-0.4份、聚氧化琥珀酸0.5-0.7份、阻垢剂0.5-0.8份、4-氨基苯磺酸钠0.001-0.002份。
7.根据权利要求6所述的水处理净化剂的制备方法，其特征在于：所述水处理净化剂的制备步骤中酒石酸钠中L-酒石酸钠和D-酒石酸钠的重量比为1:0.05-0.08。
8.根据权利要求1所述的水处理净化剂的制备方法，其特征在于：所述水处理净化剂的制备步骤中锌盐为硫酸锌或氯化锌或硝酸锌。
9.根据权利要求1所述的水处理净化剂的制备方法，其特征在于：所述聚醚单体的合成步骤中马来酸酐和烯丙基聚氧乙烯醚的摩尔比为1: 9-13。
10.根据权利要求1所述的水处理净化剂的制备方法，其特征在于：所述聚醚单体的合成步骤中合成条件为：先在室温下搅拌50-60min，然后加热至60-70℃搅拌反应3-4h。
说明书
水处理净化剂的制备方法
技术领域
本发明涉及环境科学技术领域，尤其是涉及水处理净化剂的制备方法。
背景技术
在全球人口増长和工业化产迅速发展的背景下，人们对自然水资源的需求日益増加。而自然水资源的供应则由于污染日趋严重、气候变化以及地下水的下沉等因素使人类可利用的水资源量的紧缺加剧。因此，我国水资源条件不允许工业用水过快增长，工业用水必须立足节约用水，提高用水效率。因此，加强工业用水节约和循环利用，是缓解水资源短缺的重要途径。在工业用水中，一般采用循环冷却水以此来提高用水的重复使用率，而提髙冷却水的浓缩倍数则成为节水的最主要手段。随着系统浓缩倍数的増加，系统中盐离子的浓度不断升高，运行介质中不相容的阴阳盐离子就会相互结合形成水垢。水垢会在储水容器和管道中堆积，大量的水垢会对循环冷却水系统造成严重的威胁。结垢现象可能引起一系列技术问题，例如管道设备的堵塞，送将直接导致系统的瘫痪并且造成重大经济损失。因此，必须尽量减缓系统中垢的生成。
为了解决工业循环冷却水系统中存在的结垢、腐蚀和微生物生长大问题，人们先后尝试各种方法，比如，水质软化处理来降低补给水的硬度、利用酸处理以降低水质碱度、利用防腐涂料在金属表面进行涂覆以减缓腐蚀、采用耐蚀材料作换热器、静电水处理。但是，最广泛的方法就是在循环冷却水中加入水处理净化剂，目前水处理净化剂的品种主要包括絮凝剂、阻垢剂、缓蚀剂、杀菌剂、混凝剂、清洗剂、助凝剂和吸附剂等。目前，应用于工业循环冷却水的水处理净化剂配方仍以磷系为主，其它还有占较少比例的钢系、硅系、钨系等。但随着工业循环冷却水处理技术的进步和对其研究的深入，以磷系配方为主的药剂带来的富营养化等负面效应开始受到人们的重视，因此研制新型无磷环保水处理净化剂迫在眉睫。
现有技术如授权公告号为CN 103395897 B的中国发明专利，公开了一种无磷环保水处理药剂及其制备方法，由包括以下反应步骤的制备方法制得：天然高分子化合物与马来酸酐的接枝反应得马来酸酐接枝天然高分子化合物、马来酸酐接枝天然高分子化合物与丙烯酸类单体的共聚反应得共聚物、以及对共聚物的改性处理步骤。该水处理药剂的合成过程绿色无污染，所得产品应用于水处理体系中，可作为缓蚀阻垢剂替代传统的含磷药剂，适于大规模工业生产。但是该水处理药剂的用量较大，增加了成本，且热稳定性差易于分解。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不含磷、缓蚀和阻垢效果好、生产成本低、制备过程绿色环保、用量少的水处理净化剂的制备方法。
本发明针对上述技术中提到的问题，采取的技术方案为：水处理净化剂的制备方法，包括聚醚单体的合成、阻垢剂的合成、水处理净化剂的制备，具体步骤为：
聚醚单体的合成：将摩尔比为1:9-13的马来酸酐和烯丙基聚氧乙烯醚放入反应器中，在室温下搅拌50-60min，然后加热至60-70℃搅拌反应3-4h，即得聚醚单体，备用，烯丙基聚氧乙烯醚分子的末端羟基是一个化学性质较活泼的基团，其末端羟基的稳定性和水溶性比羧基差，所以用马来酸酐能对烯丙基聚氧乙烯醚进行羧基封端，合成聚醚大单体烯丙基聚氧乙烯醚羧酸盐，该聚醚单体是一种新型的水溶性高分子，其双键未被破坏，同时聚醚单体的热稳定性得到提高;
阻垢剂的合成：将摩尔比为3:0.2-0.5:0.4-0.7的丙烯酸、聚醚单体、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸放入反应器中，加入单体重量6-10%的链转移剂和单体重量2-4%的引发剂，再加入蒸馏水，在60-80℃下反应2-3h，冷却至室温，即得固含为20-30%的阻垢剂，备用，该阻垢剂不含磷，且具有良好的生物降解性能，是一种新型的聚醚水处理净化剂，同时由于聚醚链段特别是聚氧乙烯醚由于分子中的氧原子能与水分子中的氢形成氨键而使分子间引入了亲水基团，使得这类水处理净化剂的阻垢、分散、稳定及缓蚀能力大大提高，该合成反应无需分离，操作简单方便、生产成本低;
水处理净化剂的制备：按重量份取羧乙基硫代丁二酸1.3-1.8份、酒石酸钠0.5-0.8份、锌盐0.2-0.4份、聚氧化琥珀酸0.5-0.7份、阻垢剂0.5-0.8份、4-氨基苯磺酸钠0.001-0.002份，混合均匀，即得水处理净化剂，上述锌盐为硫酸锌或氯化锌或硝酸锌，酒石酸钠中L-酒石酸钠和D-酒石酸钠的重量比为1:0.05-0.08，常规酒石酸钠并不是通过螯合作用完整地覆盖在碳钢表面，而是通过促进水中溶解氧对碳钢的氧化使得碳钢表面会形成氧化物缓蚀膜，其主要成分为α-Fe2O3和FeOOH，同时缓蚀膜中还含有少量螯合的酒石酸钠，并伴随不均匀分布的CaCO3沉积，而CaCO3沉积附着力较弱，而上述酒石酸钠中L-酒石酸钠、D-酒石酸钠与4-氨基苯磺酸钠相互作用，能在水循环系统表面快速形成一层难溶于水、薄而致密的缓蚀膜，能更好更快地有效隔绝了金属与腐蚀介质的接触，达到防止金属腐蚀的目的，同时配合该水处理净化剂中的其他有效成分，使得水处理净化剂能在水循环系统中形成一层较厚、致密均匀的缓蚀膜，增大电荷传递电阻，抑制阳极反应，使腐蚀反应的速率大大降低，具有良好的缓蚀效果;该水处理净化剂含有中的羧酸基团能够对水中的阳离子起鳌合作用，增加鳌合物的水溶性，增加微溶盐的饱和溶解度，进而阻止水垢的凝结;该水处理净化剂含有酯基、羟基、酰胺基、磺酸基，此类基团的存在不仅能防止该水处理净化剂在高盐水中产生凝胶现象，还可以吸附化成的晶粒从而改变晶体的生长过程。
与现有技术相比，本发明的优点在于：1)本发明水处理净化剂不含磷，不易产生富营养化，可防止在周围水域产生“赤潮”公害;2)该水处理各成分之间互相配合，具有优良的缓蚀和阻垢效能，可以防止水循环系统的结垢和铁、铜、硅的沉淀，保持水循环系统内部清洁，无腐蚀，无需额外的非计划停工及清洗操作;3)该水处理净化剂在离温、高硬度、中低碱度、高SO42-和Ca2+浓度的水质中同样适用，且性能优于市场上大部分阻垢剂;4)该水处理净化剂中的合成反应无需分离、操作简单方便、生产成本低、制备过程绿色环保，易于工业化生产，用量较小，使用成本低。