一种无磷阻垢剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及水处理技术领域，具体而言，涉及一种无磷阻垢剂及其制备方法。


背景技术：

2.随着工业生产的发展，用水量越来越大，很多地区已经出现供水不足的现象，因此合理和节约用水已经成为发展工业生产中的一个重要问题。工业用水主要包括锅炉用水、工艺用水、清洗用水和冷却用水、污水等。其中用水量最大的是冷却用水，约占工业用水量的百分之九十以上。
3.循环冷却水分为密闭式和敞开式两种。密闭式冷却水系统中，水量损失很少，水中各种矿物质和离子几乎不发生变化。敞开式循环水系统中，水的再冷却是通过冷却塔与空气接触进行的，部分水在通过冷却塔时不断被蒸发，因而水中各种矿物质和离子含量也不断被浓缩增加；会使循环冷却水中的硬度，碱度和浊度升高，水的结垢倾向增大。
4.目前，阻垢剂使用较多的是含磷聚磷酸盐和有机膦酸盐。它们来源广泛，价格低廉，使用范围较广。但这些阻垢剂存在以下问题：
5.1、配方及系统运行时磷含量高，容易造成水质富营养化，夏天藻类滋生严重，需要消耗大量的杀菌灭藻剂；
6.2、排污时的磷含量远大于污水的标准要求，需要消耗大量的除磷药剂，方可达标排放。
7.有鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

8.本发明的第一目的在于提供一种无磷阻垢剂，该药剂配方中不含磷，不会对环境造成污染；整体配方协同性好，性能稳定，提高了阻垢和分散能力，能够很好的控制循环水系统的结垢问题，保障了系统的安全、稳定运行。
9.本发明的第二目的在于提供上述无磷阻垢剂的制备方法，该制备方法操作简单，操作条件温和，无污染，无三废排出，安全环保。
10.为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
11.本发明提供了一种无磷阻垢剂，按照质量份数包括如下组分：葡萄糖酸钠3
‑
7份、木质素磺酸钠15
‑
20份、聚环氧琥珀酸钠15
‑
20份、含羧酸基共聚物6
‑
10份、去离子水43
‑
61份。
12.优选的，葡萄糖酸钠4
‑
6份、木质素磺酸钠16
‑
19份、聚环氧琥珀酸钠16
‑
19份、含羧酸基共聚物7
‑
9份、去离子水47
‑
57份。
13.优选的，葡萄糖酸钠5份、木质素磺酸钠18份、聚环氧琥珀酸钠18份、含羧酸基共聚物8份、去离子水51份。
14.现有技术中，由于敞开式循环水系统中，水的再冷却是通过冷却塔与空气接触进行的，部分水在通过冷却塔时不断被蒸发，因而水中各种矿物质和离子含量也不断被浓缩
增加；会使循环冷却水中的硬度，碱度和浊度升高，水的结垢倾向增大。为阻止其结垢，一般需要添加阻垢剂。但市面上的阻垢剂使用较多的是聚磷酸盐和有机膦酸盐，这些阻垢剂磷含量高，容易造成水质富营养化，夏天藻类滋生严重，需要消耗大量的杀菌灭藻剂，且需要消耗大量的除磷药剂才能达到排放标准，使用成本高。
15.为解决上述技术问题，本发明提供了一种无磷阻垢剂，该阻垢剂配方中不含磷，不会对环境造成污染；整体配方协同性好，性能稳定，提高了阻垢和分散能力，能够很好的控制循环水系统的结垢问题，保障了系统的安全、稳定运行。本发明的阻垢剂通过复配聚环氧琥珀酸钠和含羧酸基共聚物，能够起到阻垢和分散作用，阻止caco3垢和悬浮物的沉积；通过添加木质素磺酸钠，能够促进各原料间的混合，提高各组分间的协同和阻垢效果；能够提高阻垢剂的环境友好性；通过1:1复配木质素磺酸钠和聚环氧琥珀酸钠，能够增加阻垢剂的阻垢和分散能力，防止碳酸钙沉积，且阻垢剂无磷对环境无污染；总之，本发明通过多重组分复配，强化了阻垢效果。
16.优选的，所述含羧酸基共聚物为二元共聚物或三元共聚物。
17.优选的，所述含羧酸基共聚物为丙烯酸/丙烯酸羟丙酯共聚物、丙烯酸/丙烯酸羟丙酯/丙烯酸甲酯共聚物、马来酸酐/苯乙烯磺酸共聚物、丙烯酸苯乙烯磺酸共聚物、丙烯酸酯/苯乙烯磺酸共聚物、马来酸酐/烯丙基磺酸共聚物、丙烯酸/烯丙基磺酸共聚物、丙烯酸/乙烯磺酸共聚物、丙烯酸/2
‑
甲基
‑2′‑
丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物、丙烯酸/丙烯酰胺/2
‑
甲基
‑2′‑
丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物、丙烯酸/丙烯酸酯/2
‑
甲基
‑2′‑
丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物、丙烯酸/马来酸/2
‑
甲基
‑2′‑
丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物、丙烯酸/2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙烷膦酸/2
‑
甲基
‑2′‑
丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物中的至少一种；所述丙烯酸酯优选自丙烯酸c1
‑
8酯，更优选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟丙酯。
18.本发明还提供了一种上述的无磷阻垢剂的制备方法，包括如下步骤：
19.s1按质量份将葡萄糖酸钠添加到去离子水中，搅拌混合；
20.s2将聚环氧琥珀酸钠、含羧酸基共聚物和木质素磺酸钠依次加入s1的溶液中，搅拌至溶液澄清透明；
21.s3将s2制得的溶液进行过滤。
22.优选的，s2步骤中搅拌时间为40
‑
60min。
23.本发明的制备方法操作简单，操作条件温和，无污染，无三废排出，安全环保。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
25.(1)本发明的无磷阻垢剂配方中不含磷，不会对环境造成污染；整体配方协同性好，性能稳定，提高了阻垢能力，能够很好的控制循环水系统的结垢问题，保障了系统的安全、稳定运行；
26.(2)通过复配聚环氧琥珀酸钠和含羧酸基共聚物，能够起到阻垢和分散作用，阻止caco3垢和悬浮物的沉积；
27.(3)通过添加木质素磺酸钠，能够提高阻垢剂的环境友好性。
具体实施方式
28.下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体
条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
29.实施例1
30.按质量称量以下原料：葡萄糖酸钠3kg、聚环氧琥珀酸钠30kg、丙烯酸/丙烯酸羟丙酯共聚物6kg、去离子水61kg。
31.称量完成后，将去离子水倒入反应釜中，将葡萄糖酸钠添加到去离子水中，搅拌混合；
32.然后，依次将聚环氧琥珀酸钠、丙烯酸/丙烯酸羟丙酯共聚物加入上述溶液中，搅拌40min至溶液澄清透明；
33.最后，打开反应釜的放料阀，对溶液进行过滤，即得到无磷阻垢剂。
34.实施例2
35.按质量称量以下原料：葡萄糖酸钠3kg、木质素磺酸钠15kg、聚环氧琥珀酸钠15kg、马来酸酐/苯乙烯磺酸共聚物6kg、去离子水61kg。
36.称量完成后，将去离子水倒入反应釜中，将葡萄糖酸钠添加到去离子水中，搅拌混合；
37.然后，依次将聚环氧琥珀酸钠、马来酸酐/苯乙烯磺酸共聚物和木质素磺酸钠加入上述溶液中，搅拌45min至溶液澄清透明；
38.最后，打开反应釜的放料阀，对溶液进行过滤，即得到无磷阻垢剂。
39.实施例3
40.按质量称量以下原料：葡萄糖酸钠5kg、木质素磺酸钠18kg、聚环氧琥珀酸钠18kg、马来酸酐/烯丙基磺酸共聚物8kg、去离子水51kg。
41.称量完成后，将去离子水倒入反应釜中，将葡萄糖酸钠添加到去离子水中，搅拌混合；
42.然后，依次将聚环氧琥珀酸钠、马来酸酐/烯丙基磺酸共聚物和木质素磺酸钠加入上述溶液中，搅拌50min至溶液澄清透明；
43.最后，打开反应釜的放料阀，对溶液进行过滤，即得到无磷阻垢剂。
44.实施例4
45.按质量称量以下原料：葡萄糖酸钠5kg、木质素磺酸钠15kg、聚环氧琥珀酸钠15kg、丙烯酸/2
‑
甲基
‑2′‑
丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物8kg、去离子水57kg。
46.称量完成后，将去离子水倒入反应釜中，将葡萄糖酸钠添加到去离子水中，搅拌混合；
47.然后，依次将聚环氧琥珀酸钠、丙烯酸/2
‑
甲基
‑2′‑
丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物和木质素磺酸钠加入上述溶液中，搅拌55min至溶液澄清透明；
48.最后，打开反应釜的放料阀，对溶液进行过滤，即得到无磷阻垢剂。
49.实施例5
50.按质量称量以下原料：葡萄糖酸钠7kg、木质素磺酸钠15kg、聚环氧琥珀酸钠15kg、丙烯酸/丙烯酸酯/2
‑
甲基
‑2′‑
丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物10kg、去离子水53kg。
51.称量完成后，将去离子水倒入反应釜中，将葡萄糖酸钠添加到去离子水中，搅拌混合；
52.然后，依次将聚环氧琥珀酸钠、丙烯酸/丙烯酸酯/2
‑
甲基
‑2′‑
丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物和木质素磺酸钠加入上述溶液中，搅拌60min至溶液澄清透明；
53.最后，打开反应釜的放料阀，对溶液进行过滤，即得到无磷阻垢剂。
54.比较例1
55.具体操作工艺与实施例3一致，只是配方中添加的聚环氧琥珀酸钠为50kg。
56.比较例2
57.具体操作工艺与实施例3一致，只是配方中添加的聚环氧琥珀酸钠为15kg。
58.比较例3
59.具体操作工艺与实施例3一致，只是配方中不添加马来酸酐/烯丙基磺酸共聚物。
60.比较例4
61.具体操作工艺与实施例3一致，只是配方中添加的马来酸酐/烯丙基磺酸共聚物为20kg。
62.比较例5
63.具体操作工艺与实施例8一致，只是配方中添加的木质素磺酸钠为80kg。
64.比较例6
65.具体操作工艺与实施例8一致，只是配方中添加的木质素磺酸钠为35kg。
66.实验例1
67.将实施例1
‑
6、比较例1
‑
9以及市售产品进行阻垢测试，测试用循环水ca
2
300mg/l，hco3‑
200mg/l，试验温度：80℃，试验时间：16小时，药剂投加浓度分别为20mg/l、30mg/l、40mg/l。
68.具体的结果如下表所示：
69.测试结果
70.[0071][0072]
从上表中可以看出，本发明实施例的无磷阻垢剂阻垢效果均优于市售产品，阻垢效果优异，能够达到98.9％的阻垢率；将实施例1
‑
5相对比，可以看出，实施例3的阻垢效果明显优于实施例1
‑
2、4
‑
5，说明实施例3所采用的组分比例是最优比例。
[0073]
将实施例3与比较例1
‑
2相对比，可以发现实施例3的阻垢效果明显更好，说明聚环氧琥珀酸钠的加量只有维持在本发明的范围内，再能发挥最优效果。
[0074]
将实施例3与比较例3
‑
4相对比，可以发现实施例3的阻垢效果明显更好，这是马来酸酐/烯丙基磺酸共聚物与聚环氧琥珀酸钠具有复配作用，只有两者维持一定的比例才能最好的发挥复配效果，提高足够能力。
[0075]
将实施例3与比较例5
‑
6相对比，可以发现实施例3的阻垢效果明显更好，说明木质素磺酸钠在与聚环氧琥珀酸钠的质量比为3:2时才能发挥最佳的配伍效果。
[0076]
总之，本发明的无磷阻垢剂配方中不含磷，不会对环境造成污染；整体配方协同性好，性能稳定，提高了阻垢能力，能够很好的控制循环水系统的结垢问题，保障了系统的安全、稳定运行。
[0077]
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。