一种高效低磷阻垢缓蚀剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及工业循环冷却水阻垢缓蚀剂技术领域，具体为一种高效低磷阻垢缓蚀剂及其制备方法。


背景技术：

2.我国水资源不足，属世界上13个贫水国之一，人均水资源量是世界平均水平的1/4。据统计，我国600余座城市中有300余座缺水，全国城市缺水60
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108m3/a，因缺水而减少的工业产值估计每年为1200亿元。水资源紧缺问题已制约部分地区的经济和社会发展。虽然近年展开节约用水，但各地用水量增势强劲，加剧了水资源问题的严重性。而我国的城市具有世界上最庞大数量的人口，产生了数目惊人的城市生活污水。据统计，目前全国城市污水排放量大约414
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108m3/a，污水处理厂每年产生的近百亿吨清洁水，也几乎都被白白排放掉，污水平均回用率只有10％。可见，我国污水处理与回用的潜力是巨大的，探讨切实可行的污水回用途径，实现污水资源的合理利用、经济社会与资源环境的协调以及社会可持续发展已经成为人们研究的热点问题。
3.随着工业化进程的不断推进，致使工业的高速发展与水资源相对短缺的矛盾日渐突出，污水回用水用于工业循环冷却水可适当降低用水压力。部分污水经过深度处理后，各项水质指标达到工业循环冷却水使用标准的，可用于工业循环冷却水系统。但大部分处理后的污水达不到回用水的标准，例如：深度处理后硅含量较高的污水回用水。循环冷却水的ph值一般为7～9，当水中硅含量较高时，在冷却水中多价金属离子的影响下，易形成硅垢沉积。
4.相比较于定形的碳酸钙、硫酸钙等垢，硅垢的沉积形成原因比较复杂，主要是由呈胶状的sio2胶体硅垢和难溶的硅酸盐(通常为硅酸钙、硅酸镁)垢，前者属于无定形垢，后者一般情况下也属于无定形垢。不同于表面较为蓬松的钙垢，硅垢质密坚硬，硬度大，一旦形成便沉积于设备表面，难以去除，导致设备传热不均匀，增加传热热阻使传热面传热效率下降，过多消耗燃料，严重的结垢会导致局部过热，甚至导致设备腐蚀穿孔，危害着设备的安全运行。
5.由于市场上阻硅垢的阻垢分散剂少之又少，且多为进口药剂，价格昂贵，限制了硅含量较高的污水回用水的使用。因此，研究开发系列阻硅垢的阻垢分散剂显得尤为重要，且势在必行。


技术实现要素：

6.针对相关技术中的问题，本发明提出的一种高效低磷阻垢缓蚀剂及其制备方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题，本发明的目的是适用于高硅含量的污水回用水循环冷却水系统，对碳钢、不锈钢材质设备都具有优异的缓蚀性能，具有少量高效的特点。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种高效低磷阻垢缓蚀剂，包括按质量份数计的如下组分：有机膦5-15份、磺酸盐共聚物5-20份、羧酸类聚合物10-18份、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-甲基丙烯酸乙酰乙酸乙酯三元共聚物10-20份、三乙醇胺8-12份、氯化锌5-15份、去离子水0-57份。
9.所述三乙醇胺是无色至淡黄色透明粘稠液体，微有氨味，低温时成为无色至淡黄色立方晶系晶体。三乙醇胺对铜、铝及其合金有较大腐蚀性。
10.所述氯化锌是无机盐工业的重要产品之一，它应用范围极广。氯化锌易溶于水，溶于甲醇、乙醇、甘油、丙酮、乙醚，不溶于液氨。潮解性强，能自空气中吸收水分而潮解。具有溶解金属氧化物和纤维素的特性。熔融氯化锌有很好的导电性能。灼热时有浓厚的白烟生成。氯化锌有腐蚀性。
11.优选的，包括按质量份数计的如下组分：有机膦7-15份、磺酸盐共聚物10-20份、羧酸类聚合物10-15份、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-甲基丙烯酸乙酰乙酸乙酯三元共聚物15-20份、三乙醇胺8-10份、氯化锌5-10份、去离子水10-45份。
12.优选的，包括按质量份数计的如下组分：有机膦12-15份、磺酸盐共聚物15-18份、羧酸类聚合物10-12份、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-甲基丙烯酸乙酰乙酸乙酯三元共聚物17份、三乙醇胺10份、氯化锌8份、去离子水20-28份。
13.优选的，所述有机膦为2-羟基膦酰基乙酸、多氨基多醚基亚甲基膦酸中的一种或多种的混合物。
14.优选的，所述磺酸盐共聚物为丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-丙烯酸羟丙酯三元共聚物、马来酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-甲基丙烯酸羟乙酯三元共聚物、马来酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-醋酸乙烯酯三元共聚物中的一种或多种的混合物。
15.优选的，所述羧酸类聚合物为聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸中的一种或多种的混合物。
16.为实现上述目的，本发明还提供如下技术方案：
17.一种高效低磷阻垢缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：
18.步骤一：按高效低磷阻垢缓蚀剂的重量份称取原料；
19.步骤二：将称取的氯化锌和去离子水依次加入搅拌的反应容器；
20.步骤三：待氯化锌溶解完全，依次加入计量的有机磷、磺酸盐共聚物、羧酸类聚合物、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-甲基丙烯酸乙酰乙酸乙酯三元共聚物和三乙醇胺继续搅拌；
21.步骤四：在室温下均匀搅拌20～30min，得到高效低磷阻垢缓蚀剂。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
23.(1)本发明为一种高效低磷阻垢缓蚀剂及其制备方法，本发明适用于高硅含量的污水回用水循环冷却水系统，对碳钢、不锈钢材质设备都具有优异的缓蚀性能，具有少量高效的特点；
24.(2)本发明为一种高效低磷阻垢缓蚀剂及其制备方法，本发明的低磷阻垢缓蚀剂的原料成本剧透有明显的协同增效作用，与其他水处理剂不产生干扰，缓蚀与阻垢效果良好，同时本制备方法简单便捷，制备的高效低磷阻垢缓蚀剂稳定性好。
甲基丙磺酸-甲基丙烯酸乙酰乙酸乙酯三元共聚物和三乙醇胺继续搅拌；
46.步骤四：在室温下均匀搅拌20～30min，得到高效低磷阻垢缓蚀剂。
47.实施例4
48.一种高效低磷阻垢缓蚀剂，包括按质量份数计的如下组分：多氨基多醚基亚甲基膦酸14份、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-丙烯酸羟丙酯三元共聚物16份、聚环氧琥珀酸12份、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-甲基丙烯酸乙酰乙酸乙酯三元共聚物17份、三乙醇胺10份、氯化锌8份、去离子水23份。
49.一种高效低磷阻垢缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：
50.步骤一：按高效低磷阻垢缓蚀剂的重量份称取原料；
51.步骤二：将称取的氯化锌和去离子水依次加入搅拌的反应容器；
52.步骤三：待氯化锌溶解完全，依次加入计量的多氨基多醚基亚甲基膦酸、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-丙烯酸羟丙酯三元共聚物、聚天冬氨酸、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-甲基丙烯酸乙酰乙酸乙酯三元共聚物和三乙醇胺继续搅拌；
53.步骤四：在室温下均匀搅拌20～30min，得到高效低磷阻垢缓蚀剂。
54.实施例5
55.一种高效低磷阻垢缓蚀剂，包括按质量份数计的如下组分：2-羟基膦酰基乙酸12份、马来酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-醋酸乙烯酯三元共聚物16份、聚天冬氨酸10份、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-甲基丙烯酸乙酰乙酸乙酯三元共聚物17份、三乙醇胺10份、氯化锌8份、去离子水27份。
56.一种高效低磷阻垢缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：
57.步骤一：按高效低磷阻垢缓蚀剂的重量份称取原料；
58.步骤二：将称取的氯化锌和去离子水依次加入搅拌的反应容器；
59.步骤三：待氯化锌溶解完全，依次加入计量的2-羟基膦酰基乙酸、马来酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-醋酸乙烯酯三元共聚物、聚天冬氨酸、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-甲基丙烯酸乙酰乙酸乙酯三元共聚物和三乙醇胺继续搅拌；
60.步骤四：在室温下均匀搅拌20～30min，得到高效低磷阻垢缓蚀剂。
61.将本发明制备的高效低磷阻垢缓蚀剂，与国外知名品牌同类产品进行阻垢缓蚀性能对比实验，水样取自某化工企业，试验水为现场污水回用水，其水质主要指标为电导2185μs/cm，钙硬度472.63mg/l(以caco3计)，镁离子325.37mg/l(以caco3计)，硫酸根752.32mg/l，氯离子394.82mg/l，总碱度328.11mg/l(以caco3计)，二氧化硅204.53mg/l，50℃下加热浓缩，浓缩倍率为5.0倍，冷却过滤后测定钙离子浓度，计算阻垢率，实验结果如表1所示；缓蚀性能测试方法按照gb/t 18175-2014《水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法》规定进行，实验结果如表2所示。
62.表1阻垢性能实验结果数据(加药浓度20mg/l)
63.64.表2缓蚀性能实验结果数据
65.[0066][0067]
表1、表2试验结果表明，实施例产品无论在阻垢性能还是缓蚀性能都表现出较大优势，阻垢缓蚀效果均优于进口同类产品。
[0068]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种高效低磷阻垢缓蚀剂，其特征在于，包括按质量份数计的如下组分：有机膦5-15份、磺酸盐共聚物5-20份、羧酸类聚合物10-18份、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-甲基丙烯酸乙酰乙酸乙酯三元共聚物10-20份、三乙醇胺8-12份、氯化锌5-15份、去离子水0-57份。2.根据权利要求1所述的一种高效低磷阻垢缓蚀剂，其特征在于，包括按质量份数计的如下组分：有机膦7-15份、磺酸盐共聚物10-20份、羧酸类聚合物10-15份、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-甲基丙烯酸乙酰乙酸乙酯三元共聚物15-20份、三乙醇胺8-10份、氯化锌5-10份、去离子水10-45份。3.根据权利要求1所述的一种高效低磷阻垢缓蚀剂，其特征在于，包括按质量份数计的如下组分：有机膦12-15份、磺酸盐共聚物15-18份、羧酸类聚合物10-12份、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-甲基丙烯酸乙酰乙酸乙酯三元共聚物17份、三乙醇胺10份、氯化锌8份、去离子水20-28份。4.根据权利要求1所述的一种高效低磷阻垢缓蚀剂，其特征在于，所述有机膦为2-羟基膦酰基乙酸、多氨基多醚基亚甲基膦酸中的一种或多种的混合物。5.根据权利要求1所述的一种高效低磷阻垢缓蚀剂，其特征在于，所述磺酸盐共聚物为丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-丙烯酸羟丙酯三元共聚物、马来酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-甲基丙烯酸羟乙酯三元共聚物、马来酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-醋酸乙烯酯三元共聚物中的一种或多种的混合物。6.根据权利要求1所述的一种高效低磷阻垢缓蚀剂，其特征在于，所述羧酸类聚合物为聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸中的一种或多种的混合物。7.一种如权利要求1-6任一项所述的高效低磷阻垢缓蚀剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：按高效低磷阻垢缓蚀剂的重量份称取原料；步骤二：将称取的氯化锌和去离子水依次加入搅拌的反应容器；步骤三：待氯化锌溶解完全，依次加入计量的有机磷、磺酸盐共聚物、羧酸类聚合物、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-甲基丙烯酸乙酰乙酸乙酯三元共聚物和三乙醇胺继续搅拌；步骤四：在室温下均匀搅拌20～30min，得到高效低磷阻垢缓蚀剂。

技术总结
本发明公开了一种高效低磷阻垢缓蚀剂及其制备方法，包括按质量份数计的如下组分：有机膦5-15份、磺酸盐共聚物5-20份、羧酸类聚合物10-18份、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-甲基丙烯酸乙酰乙酸乙酯三元共聚物10-20份、三乙醇胺8-12份、氯化锌5-15份、去离子水0-57份。本发明的高效低磷阻垢缓蚀剂具有少量高效的特点，本发明的高效低磷阻垢缓蚀剂适用于高硅含量的污水回用水循环冷却水系统，对碳钢、不锈钢材质设备都具有优异的缓蚀性能。不锈钢材质设备都具有优异的缓蚀性能。


技术研发人员：郭翠娟 徐旭东 张留成 刘娅林 刘月英 梁新新 王俊明 王金明 胡文翠 张雷
受保护的技术使用者：山东天庆科技发展有限公司
技术研发日：2022.03.12
技术公布日：2022/5/25