一种梯度型循环水三合一水处理剂及其制备方法与流程

本发明涉及工业循环水处理药剂领域，具体涉及一种梯度型循环水三合一水处理剂及其制备方法。

背景技术：

1、工业循环冷却水系统在运行过程中普遍面临三大问题：结垢、腐蚀和微生物滋生。传统水处理方案通常需要分别投加阻垢剂、缓蚀剂和杀菌剂，存在操作繁琐、加药程序复杂、各药剂间兼容性难以保证等问题。磷系水处理剂虽应用广泛，但磷是水体富营养化的主要诱因，含磷废水的排放对环境造成较大压力。近年来，无磷、低磷化已成为水处理剂发展的必然趋势。

2、现有技术中，聚环氧琥珀酸钠（pesa）和聚天冬氨酸（pasp）作为可生物降解的绿色阻垢剂受到关注，但单独使用时缓蚀性能不足。钼酸钠与苯骈三氮唑（bta）复配在中性自来水中对碳钢和铜具有协同缓蚀效果，最佳配比约为10mg/l pasp+0.5mg/l bta+10mg/l钼酸钠。然而，将阻垢、缓蚀、杀菌功能集成于单一药剂且实现磷含量梯度化的产品方案尚未见报道。

技术实现思路

1、本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种梯度型循环水三合一水处理剂及其制备方法。

2、本发明的技术解决方案如下：

3、一种梯度型循环水三合一水处理剂，包含以下质量份的组分：

4、聚环氧琥珀酸或其盐10-25份；

5、聚天冬氨酸或其盐10-25份；

6、磺酸共聚物10-20份；

7、膦类调节剂0-8份；

8、水溶性钼酸盐3-15份；

9、唑类铜缓蚀剂0.5-3份；

10、葡萄糖酸盐2-10份；

11、异噻唑啉酮0.5-5份；

12、助溶剂2-10份；

13、去离子水余量至100份。

14、优选地，所述聚环氧琥珀酸或其盐为聚环氧琥珀酸钠（pesa 40%），所述聚天冬氨酸或其盐为聚天冬氨酸钠（pasp40%），所述磺酸共聚物为丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物（aa/amps35%）；

15、所述水溶性钼酸盐为钼酸钠；

16、所述膦类调节剂选自羟基乙叉二膦酸（hedp50%）和/或氨基三甲叉膦酸（atmp50%）；

17、所述助溶剂选自乙二醇和/或异丙醇；

18、所述葡萄糖酸盐为葡萄糖酸钠。

19、优选地，所述唑类铜缓蚀剂为苯骈三氮唑（bta）；所述异噻唑啉酮为5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮与2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的混合物。

20、优选地，所述唑类铜缓蚀剂的制备方法如下：将壳聚糖溶于醋酸溶液配制成壳聚糖溶液，将海藻酸钠溶于去离子水配制成海藻酸钠溶液，将bta溶解于有机溶剂中作为芯材溶液，在搅拌条件下将芯材溶液滴入壳聚糖溶液中形成初乳液，将初乳液滴入海藻酸钠溶液中通过静电络合反应形成微胶囊，加入交联剂固化壁材，分离、洗涤、干燥即得。

21、优选地，所述异噻唑啉酮的制备方法如下：以二异氰酸酯、聚乙二醇和二羟甲基丙酸为原料合成可水乳化的聚氨酯预聚体，将异噻唑啉酮芯材与聚氨酯预聚体混合，在高速剪切条件下分散于去离子水中形成乳液，加入中和剂反应使聚氨酯固化，分离、洗涤、干燥即得。

22、优选地，所述水处理剂为无磷型、超低磷型或低磷型中的一种；

23、无磷型：膦类调节剂添加量为0份，总磷以p计≤0.01%；

24、超低磷型：膦类调节剂添加量为0.5-2份，总磷以p计≤0.1%；

25、低磷型：膦类调节剂添加量为2-8份，总磷以p计≤0.5%。

26、优选地，所述水处理剂用于cl⁻≥1000mg/l、硬度≥500mg/l（以caco3计）的高硬高氯循环冷却水系统。

27、本发明还公开了一种如梯度型循环水三合一水处理剂的制备方法，包括以下步骤：

28、（1）按配比称取去离子水加入反应釜，开启搅拌，依次加入聚环氧琥珀酸或其盐和聚天冬氨酸或其盐，搅拌至完全溶解；

29、（2）加入磺酸共聚物，继续搅拌10-20分钟；

30、（3）对于超低磷型或低磷型，加入膦类调节剂，搅拌均匀；对于无磷型，省略此步骤；

31、（4）缓慢加入水溶性钼酸盐、唑类铜缓蚀剂和葡萄糖酸盐，搅拌至完全溶解，调节ph至7.0-8.5；

32、（5）待体系温度降至40℃以下，加入异噻唑啉酮和助溶剂，继续搅拌至均一透明液体；

33、（6）过滤，出料分装。

34、优选地，步骤（4）中使用10wt%naoh溶液调节ph。

35、本发明还公开一种梯度型循环水三合一水处理剂在工业循环冷却水系统中的应用，所述水处理剂的加药浓度为30-80mg/l，适用ph范围为7.0-9.5，适用温度≤65℃。

36、本发明的有益效果是：

37、（1）本发明通过将阻垢剂（pesa/pasp/aa/amps）、缓蚀剂（钼酸钠+bta+葡萄糖酸钠四元体系）与杀菌剂（异噻唑啉酮）集成于同一配方体系，实现了一剂同时完成阻垢、缓蚀、杀菌灭藻的三合一功能。

38、（2）本发明通过设置无磷、超低磷、低磷三档膦类调节剂含量区间，实现了总磷含量的梯度化可控调节。

39、（3）本发明通过引入葡萄糖酸钠作为第四组分，与钼酸钠、bta、pasp构建四元协同缓蚀体系，显著提升了缓蚀性能。

40、（4）本发明通过将bta封装于壳聚糖-海藻酸钠ph响应型微胶囊中，实现了铜缓蚀剂在弱碱性至碱性条件（ph 7.5-9.0）下释放速率随ph升高而加快的梯度智能释放。

41、（5）本发明通过将异噻唑啉酮封装于聚氨酯ph响应型微胶囊中，实现了杀菌剂在碱性条件（ph＞8.0）下释放速率显著加快的智能响应。

42、（6）本发明通过bta与异噻唑啉酮的双组分差异化ph响应设计（bta在ph 7.5-9.0梯度释放、异噻唑啉酮在ph＞8.0加速释放），实现了缓蚀与杀菌功能的协同自适应调控。

43、（7）本发明通过四元协同缓蚀体系与双组分ph响应微胶囊的协同配合，实现了在高硬度、高氯离子含量极端工况下的优异缓蚀性能。

44、（8）本发明通过引入乙二醇/异丙醇作为助溶剂，解决了pesa、pasp、aa/amps等高分子聚合物复配体系在高温条件下的分层问题。

45、（9）本发明通过bta和异噻唑啉酮的微胶囊化控释，延长了有效成分的作用周期。

1.一种梯度型循环水三合一水处理剂，其特征在于，包含以下质量份的组分：

2.根据权利要求1所述的梯度型循环水三合一水处理剂，其特征在于，所述聚环氧琥珀酸或其盐为聚环氧琥珀酸钠，所述聚天冬氨酸或其盐为聚天冬氨酸钠，所述磺酸共聚物为丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物；

3.根据权利要求1所述的梯度型循环水三合一水处理剂，其特征在于，所述唑类铜缓蚀剂为苯骈三氮唑；所述异噻唑啉酮为5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮与2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的混合物。

4.根据权利要求1所述的梯度型循环水三合一水处理剂，其特征在于，所述唑类铜缓蚀剂的制备方法如下：将壳聚糖溶于醋酸溶液配制成壳聚糖溶液，将海藻酸钠溶于去离子水配制成海藻酸钠溶液，将bta溶解于有机溶剂中作为芯材溶液，在搅拌条件下将芯材溶液滴入壳聚糖溶液中形成初乳液，将初乳液滴入海藻酸钠溶液中通过静电络合反应形成微胶囊，加入交联剂固化壁材，分离、洗涤、干燥即得。

5.根据权利要求1所述的梯度型循环水三合一水处理剂，其特征在于，所述异噻唑啉酮的制备方法如下：以二异氰酸酯、聚乙二醇和二羟甲基丙酸为原料合成可水乳化的聚氨酯预聚体，将异噻唑啉酮芯材与聚氨酯预聚体混合，在高速剪切条件下分散于去离子水中形成乳液，加入中和剂反应使聚氨酯固化，分离、洗涤、干燥即得。

6.根据权利要求1-5任一项所述的梯度型循环水三合一水处理剂，其特征在于，所述水处理剂为无磷型、超低磷型或低磷型中的一种；

7.根据权利要求6所述的梯度型循环水三合一水处理剂，其特征在于，所述水处理剂用于cl-≥1000mg/l、以caco3计的硬度≥500mg/l的高硬高氯循环冷却水系统。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的梯度型循环水三合一水处理剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中使用10wt%naoh溶液调节ph。

10.根据权利要求1-7任一项所述的梯度型循环水三合一水处理剂在工业循环冷却水系统中的应用，其特征在于，所述水处理剂的加药浓度为30-80mg/l，适用ph范围为7.0-9.5，适用温度≤65℃。