本發明專利技術屬于水處理用阻垢緩蝕劑制備領域，具體涉及一種無磷阻垢緩蝕劑及應用方法。它為硫脲改性處理后的活性炭與聚環氧琥珀酸經酰胺反應得到的，所述硫脲處理過的活性炭與聚環氧琥珀酸的質量比為1：8?1：12。其用于工業循環冷卻水系統，在較寬的溫度范圍和體系pH范圍內均具有良好的阻垢性能，碳酸鈣阻垢率可達到95%以上，可提高工業用水節水率、降低排污量，克服含磷緩蝕阻垢劑對環境帶來的二次污染,同時提供一種新型阻垢緩蝕劑的應用方法，以增加其在生產中的應用范圍。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于水處理用阻垢緩蝕劑制備領域，具體涉及一種改性聚環氧琥珀酸衍生物阻垢緩蝕劑的制備及應用領域，其是一種用于工業循環冷卻水處理系統的無磷、可生物降解的新型高效環境友好型水處理劑，用于水質的阻垢及緩蝕處理，屬于水處理
的阻垢緩蝕劑制備的
技術介紹
工業用冷卻水占工業總用水量的60％～80％，因此節約循環冷卻水的用量，提高水的利用率，減少水的排放是節水的關鍵環節。目前大多數工業循環冷卻水是敞開式的系統，在冷卻塔中的水隨著循環使用、蒸發，礦物質濃度會逐漸增加，這樣會加劇設備的結垢與腐蝕。而減少腐蝕與結垢的最簡單方法就是綠色阻垢緩蝕劑的使用。聚環氧琥珀酸的合成成功順應了綠色化學發展的要求，是目前國內外公認的一種綠色水處理劑，聚環氧琥珀酸是一種水溶性好的綠色聚合物，具有螯合多價金屬陽離子的性能，是一種有效的螯合劑，聚環氧琥珀酸對鈣鋇等離子的螯合能力強，阻垢性能優異并具有較強的緩蝕作用，可用于油田或鍋爐等方面的阻垢劑和緩蝕劑。在研究中發現，PESA適用于高堿度、高硬度水質，由于PESA官能團的單一，導致了其性能單一，并且對磷酸鈣垢、鋅垢的抑制能力及對金屬離子的穩定方面的性能不夠突出，且與含磷阻垢緩蝕劑相比,它具有藥劑用量大,成本過高的缺點,使其應用受限,在其分子中引入其它極性基團可增加其功能,減少藥劑投放。近幾年來，為改善PESA的阻垢分散性能和性價比，人們逐漸開始了對PESA進行合成改性的研究。研究表明通過優化合成條件及引入新的基團對PESA進行改性能合成一種新型的多功能性的PESA衍生物，是阻垢緩蝕劑更新換代的一種趨勢。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種具有良好的阻垢和緩蝕效果，生產成本低，生物降解性好，環境友好等優點的新型阻垢緩蝕劑，即活性炭改性聚環氧琥珀酸衍生物(PESA-1)的制備,用于工業循環冷卻水系統，在較寬的溫度范圍和體系pH范圍內均具有良好的阻垢性能，碳酸鈣阻垢率可達到95％以上，可提高工業用水節水率、降低排污量，克服含磷緩蝕阻垢劑對環境帶來的二次污染,同時提供一種新型阻垢緩蝕劑的應用方法，以增加其在生產中的應用范圍。本專利技術的目的是通過下述技術方案實現的。提供一種新型無磷阻垢緩蝕劑，它為硫脲改性處理后的活性炭與聚環氧琥珀酸經酰胺反應得到的，所述硫脲處理過的活性炭與聚環氧琥珀酸的質量比為1：8-1：12。按上述方案，所述硫脲改性處理后的活性炭為將活性炭加入硫脲溶液中，70-80℃下攪拌進行改性處理，然后抽濾，洗滌干燥得到。硫脲溶液濃度優選為9mol/L-12mol/L。按上述方案，所述活性炭與硫脲質量比為1:4-1:5；硫脲改性活性炭的改性時間為10-15h。按上述方案，所述的洗滌為用蒸餾水洗滌至中性，所述的干燥為105℃-115℃下干燥l0-12h。按上述方案，所述的硫脲改性處理后的活性炭與聚環氧琥珀酸酰胺反應為在聚環氧琥珀酸中加入用硫脲改性處理過的活性炭，恒速攪拌并在60-70℃控溫反應2-3h，反應結束后停止加熱，此時溶液變為橙黃色粘稠液體，即為活性炭改性聚環氧琥珀酸衍生物(PESA-1)。按上述方案，所述新型無磷阻垢緩蝕劑在溫度為55℃-95℃，pH值為6-10的范圍內，阻垢率可達95％以上。按上述方案，所述的聚環氧琥珀酸的制備方法如下：a.用去離子水配制氫氧化鈉溶液，將其水浴升溫至50-60℃；b.待水浴溫度升至50-60℃后，分批加入馬來酸酐，待馬來酸酐溶解后，再水浴升溫至55-65℃；c.待水浴升溫至55-65℃后，加入鎢酸鈉，待其溶解后升溫至60-70℃；d.待水浴升溫至60-70℃后，分批加入雙氧水，恒速攪拌并控溫反應，反應計時從第一次剛加入雙氧水起開始計時，反應2h-2.5h后再水浴升溫至85-95℃；e.待水浴升溫至85-95℃后，將氫氧化鈣引發劑分批加入，氫氧化鈣加完后再加入氫氧化鈉調節pH為10-12，攪拌并控制恒溫反應2.5-3h，反應時間從第一次剛加入氫氧化鈣開始計時，反應結束后，溶液粘度變大并逐漸變為淡黃色或無色粘稠液體，將其放入加酸調節為酸性的醇類溶液中酸化，靜置分液，取下層,即為聚環氧琥珀酸(PESA)。提供一種上述新型無磷阻垢緩蝕劑的制備方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟：1)聚環氧琥珀酸的制備：a.用去離子水配制氫氧化鈉溶液，將其水浴升溫至50-60℃；b.待水浴溫度升至50-60℃后，分批次加入馬來酸酐待馬來酸酐溶解后，再水浴升溫至55-65℃；c.待水浴升溫至55-65℃后，加入鎢酸鈉，待其溶解后升溫至60-70℃；d.待水浴升溫至60-70℃后，分批加入雙氧水，恒速攪拌并控溫反應，反應計時從第一次剛加入雙氧水起開始計時，反應2h-2.5h后再水浴升溫至85-95℃；e.待水浴升溫至85-95℃后，將氫氧化鈣引發劑分批加入，氫氧化鈣加完后再加入氫氧化鈉調節pH為10-12，攪拌并控制恒溫反應2.5-3h，反應時間從第一次剛加入氫氧化鈣開始計時，反應結束后，溶液粘度變大并逐漸變為淡黃色或無色粘稠液體，將其放入加酸調節為酸性的醇類溶液中酸化，靜置分液,取下層,即為聚環氧琥珀酸(PESA)；2)活性炭改性聚環氧琥珀酸衍生物的制備a.在活性炭中加入硫脲溶液，7 0-80℃下攪拌進行改性處理，然后抽濾，洗滌干燥得到硫脲改性處理活性炭；b.在前述制備得到的聚環氧琥珀酸中加入硫脲改性處理活性炭，恒速攪拌并控溫反應2h，反應結束后停止加熱，此時溶液變為橙黃色粘稠液體，即為活性炭改性聚環氧琥珀酸衍生物。按上述方案，所述的馬來酸酐、鎢酸鈉、雙氧水、氫氧化鈣質量比為：16-20:0.9-1:16.5-22:0.8-1。按上述方案，所述氫氧化鈉溶液的濃度為0.010-0.012mol/mL；所述分批加入馬來酸酐的間隔時間為0.5min，先加入一半，再加入一半；所述雙氧水的間隔時間為5min，先加入一半，再加入一半；所述氫氧化鈣分三次加入，每次間隔時間為5min。上述無磷阻垢緩蝕劑在工業冷卻水中的應用，具體應用方法，在工業冷卻水系統中加入本專利技術的無磷阻垢緩蝕劑，用于碳酸鈣阻垢。按上述方案，使用時控制阻垢體系溫度為55℃-95℃，pH值為6-10。本專利技術的有益效果：本專利技術對比已有技術具有以下顯著優點：1.本專利技術提供新型無磷阻垢緩蝕劑通過利用硫脲處理后的活性炭改性聚環氧琥珀酸，相對于硫脲的直接改性，可使其選擇性、溶解性和阻垢性能均能得到提高。其利用活性炭的吸附性，以活性炭作為中心媒介，使硫脲分子中的官能團更容易嫁接到了PESA上，同時能使多個CSN-PESA鏈條接枝到活性炭上,形成星形多鏈結構，實現了PESA的雙重改性，既利用了活性炭的吸附性又通過星形多鏈的配合完成對成垢離子的穩定，提高阻垢緩蝕效能。無磷阻垢緩蝕劑分子鏈上含有豐富的醚基、羧酸根離子，同時基于硫脲處理過的活性炭上接枝聚環氧琥珀酸鈉(PESA)星形結構的形成，能通過接枝的多鏈與成垢陽離子及時形成穩定結構，達到高效阻垢緩蝕的目的。除此，無磷阻垢緩蝕劑分子鏈上含有的羧酸根離子和氨根離子使其能適用更廣的水處理體系，緩沖性能更強，從而阻垢緩蝕性能也得到提高。2.本專利技術制備的新型無磷阻垢緩蝕劑能吸附在晶體表面及摻雜在晶格的點陣中使晶體發生畸變,使大晶體內部的應力增大,從而使晶體易于破本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種無磷阻垢緩蝕劑，其特征在于：它為硫脲改性處理后的活性炭與聚環氧琥珀酸經酰胺反應得到的，所述硫脲處理過的活性炭與聚環氧琥珀酸的質量比為1：8?1：12。
【技術特征摘要】
1.一種無磷阻垢緩蝕劑，其特征在于：它為硫脲改性處理后的活性炭與聚環氧琥珀酸經酰胺反應得到的，所述硫脲處理過的活性炭與聚環氧琥珀酸的質量比為1：8-1：12。2.根據權利要求1所述的無磷阻垢緩蝕劑，其特征在于：所述硫脲改性處理后的活性炭為將活性炭加入硫脲溶液中，70-80℃下攪拌進行改性處理，然后抽濾，洗滌干燥得到。3.根據權利要求1所述的無磷阻垢緩蝕劑，其特征在于：所述活性炭與硫脲質量比為1:4-1:5；硫脲改性活性炭的改性時間為10-15h。4.根據權利要求1所述的無磷阻垢緩蝕劑，其特征在于：所述的酰胺反應為在聚環氧琥珀酸中加入用硫脲改性處理過的活性炭，恒速攪拌并在60-70℃控溫反應2-3h，反應結束后停止加熱，此時溶液變為橙黃色粘稠液體，即為活性炭改性聚環氧琥珀酸衍生物(PESA-1)。5.根據權利要求1所述的無磷阻垢緩蝕劑，其特征在于：所述無磷阻垢緩蝕劑在溫度為55℃-95℃，pH值為6-10的范圍內，阻垢率可達95％以上。6.根據權利要求1所述的無磷阻垢緩蝕劑，其特征在于：其特征在于：所述的聚環氧琥珀酸的制備方法如下：a.用去離子水配制氫氧化鈉溶液，將其水浴升溫至50-60℃；b.待水浴溫度升至50-60℃后，分批加入馬來酸酐，待馬來酸酐溶解后，再水浴升溫至55-65℃；c.待水浴升溫至55-65℃后，加入鎢酸鈉，待其溶解后升溫至60-70℃；d.待水浴升溫至60-70℃后，分批加入雙氧水，恒速攪拌并控溫反應，反應計時從第一次剛加入雙氧水起開始計時，反應2h-2.5h后再水浴升溫至85-95℃；e.待水浴升溫至85-95℃后，將氫氧化鈣引發劑分批加入，氫氧化鈣加完后再加入氫氧化鈉調節pH為10-12，攪拌并控制恒溫反應2.5-3h，反應時間從第一次剛加入氫氧化鈣開始計時，反應結束后，溶液粘度變大并逐漸變為淡黃色或無色粘稠液體，將其放入加酸調節為酸性的醇類溶液中酸化，靜置分液,取下層,即為聚環氧琥珀酸(PESA)。7.權利要求1所述的無磷阻垢...
【專利技術屬性】
技術研發人員：曾德芳，楊運交，尚舒，陳萬通，陳子越，
申請(專利權)人：武漢理工大學，
類型：發明
國別省市：湖北;42
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