一种无磷缓蚀阻垢剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于环保材料领域，具体涉及一种无磷缓蚀阻垢剂及其制备方法与应用。包括如下步骤：(1)将聚琥珀酰亚胺加入到水中，磁力搅拌得到PSI悬浮液。(2)将L

【技术实现步骤摘要】
一种无磷缓蚀阻垢剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于环保材料领域，具体涉及一种无磷缓蚀阻垢剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]循环水是工业用水中的一个重要部分，例如在冷却水系统和城市供暖等领域，每年由循环水带来的水资源消耗巨大。近年来，节水研究的深化和水环境的保护倍受重视，废水深度处理回用技术成为节约水资源和降低环境污染的重要手段，并且已被广泛用作工业循环水。冷却水系统的一些主要运行问题体现在管道腐蚀和结垢，腐蚀是由电化学氧化还原反应引起的，水垢是在金属表面上的金属盐沉积物下形成的。循环水中具有较多不稳定的悬浮物、胶体、化学离子、以及各种微生物，随着工业循环水的反复使用，不可避免造成管道设备结垢、腐蚀和生物附着等问题，严重影响工业水循环的处理质量，而有关开发循环用水水质调控药剂研究相对少见，已成为制约工业循环水应用瓶颈。
[0003]目前，市场上最广泛应用的阻垢剂大多采用磷系配方，且工业循环冷却水的水处理药剂配方中磷系占50％以上；磷系配方的缓蚀阻垢剂具有非常突出的阻垢效果。但是磷系配方的药剂应用于水质调控也呈现出不少弊端，例如降低了循环水的重复利用率，引发严重的环境污染问题等。当高磷废水进入到外界环境，将对环境造成二次污染，加重自然水体的磷酸盐负荷，最终引起水体的富营养化和赤潮现象，危害水生动物。因此，为了推进绿色化学，提高循环用水的利用率和排放标准，积极研发无磷水处理药剂已成为当务之急。
[0004]此外，阻垢剂的开发应用过程不仅需要考虑到阻垢剂产品本身的结构，产品组分中存在的复配效应等内因；也需要考虑到应用的冷却水补充水水质、腐蚀介质组成及操作运行等外因。在不同水质条件下生产的结垢产物并不相同，传统的磷系配方阻垢剂并不能对所有的水垢产生抑制效果，且磷系配方的阻垢剂无法有效实现对管道和容器产生防护效果，甚至可能加速循环水中的成分对金属管道或容器内壁造成的腐蚀。

技术实现思路

[0005]为了解决现有磷系配方的阻垢剂存在的容易造成二次污染、阻垢效果不全面、且无法对金属管道或容器进行防护的问题，本专利技术提供一种无磷缓蚀阻垢剂及其制备方法与应用。
[0006]本专利技术采用以下技术方案实现：
[0007]一种无磷缓蚀阻垢剂的制备方法，包括如下步骤：按照质量比，
[0008](1)将4.5
‑
5.5份聚琥珀酰亚胺加入到100
‑
150份的水中，以40
‑
60℃的温度充分搅拌，得到PSI悬浮液。
[0009](2)将2.0
‑
3.0份L
‑
丝氨酸完全溶解于50份的水中，并将得到的L
‑
丝氨酸溶液缓慢滴加到上步骤的PSI悬浮液中，得到混合溶液一。
[0010](3)将2.0
‑
3.0份氨基磺酸完全溶解于50份水中，得到氨基磺酸溶液缓慢加入到上步骤的混合溶液一，充分混溶后得到混合溶液二。
[0011](4)向混合溶液二加入氢氧化钠溶液，调节反应体系的PH为10
‑
11，共聚反应2
‑
3h。
[0012](5)将上步骤反应产物的溶液调节至中性，然后向混合溶液中加入无水乙醇，充分搅拌后静止，使得混合溶液中的聚合产物充分混合，对含有沉淀的混合液进行抽滤得到其中的固形物；
[0013](6)将上步骤的固形物干燥至恒重，得到所需的无磷缓蚀阻垢剂产品。
[0014]进一步地，步骤(1)中，将聚琥珀酰亚胺和水在水浴条件下以40
‑
60℃的温度恒温磁力搅拌，使得聚琥珀酰亚胺充分分散于水中。
[0015]进一步地，步骤(2)和(3)中L
‑
丝氨酸溶液和氨基磺酸溶液采用滴加的方式进行添加，并将溶液的滴加时间控制在1
‑
1.5h内。
[0016]进一步地，步骤(4)中氢氧化钠的溶液浓度为2mol/L，步骤(5)中采用盐酸溶液将反应体系的PH值调节至中性，其中，使用的盐酸溶液的浓度为1mol/L。
[0017]进一步地，步骤(5)中，无水乙醇添加时，无水乙醇与原溶液的体积比为4:1。
[0018]进一步地，步骤(6)中，固形物的烘干温度不高于40℃。
[0019]进一步地，无磷缓蚀阻垢剂的原料比对于产品的最终性能具有影响，，本专利技术中为了保证产品对多种钙系水垢和镁系水垢阻垢效果的均衡性，将聚琥珀酰亚胺、L
‑
丝氨酸和氨基磺酸三者的用量比进行精确控制。特别地，制备过程中使用的聚琥珀酰亚胺、L
‑
丝氨酸和氨基磺酸的物质的量比为(1
‑
3):(0.8
‑
1.2):1。
[0020]更进一步地，本实施例中三类原料聚琥珀酰亚胺、L
‑
丝氨酸和氨基磺酸的最佳的物质的量比为2:1:1。
[0021]本专利技术还包括一种无磷缓蚀阻垢剂，该产品采用如前述的无磷阻垢剂的制备方法制备而成。
[0022]本专利技术还包括一种无磷缓蚀阻垢剂的应用，该无磷阻垢剂添加到含有循环水的金属容器或管道内用于抑制结垢、减缓腐蚀。应用过程中，无磷阻垢剂在循环水中的添加量不低于3mg/L；且最大用量不超过1.2wt％。
[0023]本专利技术提供的技术方案，具有如下有益效果：
[0024]本专利技术提供一种新型的高分子无磷缓蚀阻垢剂及其制备方法。该制备方法以廉价易得的聚琥珀酰亚胺、L
‑
丝氨酸和氨基磺酸为基础性原材料。经过本实施例提供的生成工艺，可以得到一种特殊的Ser
‑
SA
‑
PASP共聚物。得益于共聚物中丰富的羟基、羧基等基团，以及各类基团独特的配比；该共聚物对于碳酸钙、硫酸钙、氯化钙等多种钙系结垢物，以及硫酸镁、氢氧化镁、碳酸镁、氯化镁等多种镁系结垢物均具有良好的抑制作用，能够显著降低循环水中结垢物在管道内壁上的固化成块和附着的概率。此外，除了具有阻垢效果之外，本实施例提供的产品还具有性质稳定、温和；且能够在管道内壁形成防护层，进而发挥缓蚀效果的用途。
[0025]本专利技术提供的方案中缓蚀阻垢剂的配方完全不含有任何无机磷和有机磷成分，在生产制造和使用过程中几乎没有排放污染问题，不会造成环境富营养化。因而具有非常突出的环境与经济效益，符合了绿色化学的原则。此外，考虑到本专利技术的无磷缓蚀阻垢剂中引入了
‑
NH2、
‑
COOH和
‑
OH等，这还明显提高了产品在环境中的生物降解性。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例中提供的一种无磷缓蚀阻垢剂的制备方法的工艺流程图。
[0027]图2为性能验证试验1中，共聚产物与聚天冬氨酸的红外光谱对比图。
[0028]图3为性能验证试验1中，未使用缓蚀阻垢剂条件下的CaSO4结垢物的扫描电镜图。
[0029]图4为性能验证试验1中，缓蚀阻垢剂浓度为3mg/L本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无磷缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按照质量比，(1)将4.5
‑
5.5份聚琥珀酰亚胺加入到100
‑
150份的水中，以40
‑
60℃的温度充分搅拌，得到PSI悬浮液；(2)将2.0
‑
3.0份L
‑
丝氨酸完全溶解于50份的水中，并将得到的L
‑
丝氨酸溶液缓慢滴加到上步骤的PSI悬浮液中，得到混合溶液一；(3)将2.0
‑
3.0份氨基磺酸完全溶解于50份水中，得到氨基磺酸溶液缓慢加入到上步骤的混合溶液一，充分混溶后得到混合溶液二；(4)向混合溶液二加入氢氧化钠溶液，调节反应体系的PH为10
‑
11，共聚反应2
‑
3h；(5)将上步骤反应产物的溶液调节至中性，然后向混合溶液中加入无水乙醇，充分搅拌后静置，使得混合溶液中的聚合产物充分混合，对含有沉淀的混合液进行抽滤得到其中的固形物；(6)将上步骤的固形物干燥至恒重，得到所需的无磷缓蚀阻垢剂产品。2.如权利要求1所述的无磷缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，将聚琥珀酰亚胺和水在水浴条件下以40
‑
60℃的温度恒温磁力搅拌，使得聚琥珀酰亚胺充分分散于水中。3.如权利要求2所述的无磷缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)和(3)中L
‑
丝氨酸溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈奕涵，崔康平，于凡轩，郭志，陈星，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：