一种低磷环保阻垢剂及其制备方法
【专利说明】一种低磷环保阻垢剂及其制备方法
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技术领域
[0002]本申请属于环保试剂工艺领域，尤其涉及一种环保、缓蚀性能好的低磷环保阻垢剂及其制备方法。
[0003]
【背景技术】
[0004]阻垢剂(scale inhibitor):是具有能分散水中的难溶性无机盐、阻止或干扰难溶性无机盐在金属表面的沉淀、结垢功能，并维持金属设备有良好的传热效果的一类药剂。冷换设备防腐阻垢剂以环氧树脂和特定氨基树脂为基料，加入适量的各种防锈、防腐等各种助剂配制而成，为单组分。它具有优异的屏蔽、抗渗、防锈性能、良好的阻垢、导热性，优良的耐弱酸、强碱、溶剂等性能，它的附着力强，且膜层光亮、柔韧、致密、坚硬。缓蚀阻垢剂由有机膦酸、聚羧酸、碳钢缓蚀剂等组成，对水中的碳酸钙、磷酸钙等均有很好的螯合分散作用并且对碳钢具有良好的缓蚀效果，主要用于钢铁厂循环冷却水系统的缓蚀阻垢，其缓蚀效果好、阻垢力强。
[0005]分散作用的结果是阻止成垢粒子间的相互接触和凝聚，从而可阻止垢的生长。成垢粒子可以是钙、镁离子，还可以是尘埃、泥沙或其他水不溶物。金属钝化剂是具有一定相对分子质量(或聚合度)的聚合物，分散性能的高低与相对分子质量(或聚合度)的大小密切相关。聚合度过低，则被吸附分散的粒子数少，分散效率低；聚合度过高，则被吸附分散的粒子数过多，水体变浑浊，甚至形成絮体(此时的作用与絮凝剂相近)。与螯合作用相比，分散作用是高效的。在中高硬度水中，阻垢剂的分散功能起主要作用。锅炉专用缓蚀阻垢剂是由有机膦酸和聚羧酸等高聚物组成的复合品，具有很高的缓蚀和阻垢性能，其耐温性特别好，可有效地应用于低压锅炉的炉内水处理。
[0006]由于分子结构中含有阻垢分散性能好的羧酸基和强极性的磺酸基，能提高钙容忍度，对水中的磷酸钙、碳酸钙、锌垢等有显著的阻垢作用，并且分散性能优良。与有机膦复配，增效作用明显。特别适合高PH、高碱度、高硬度的水质，是实现高浓缩倍数运行的最理想的阻垢金属钝化剂之一。
[0007]热网专用阻垢剂主要由高效金属钝化剂、酚羟基、磺酸基团等组成，对水中的碳酸钙、硫酸钙等成垢因子具有晶格畸变作用，使垢不易牢固地吸附在器壁上，松散地分散在水中，显示出优良的阻垢作用。
[0008]EDTMPS是含氮葡萄糖酸钠，属阴极型缓蚀剂，与无机聚磷酸盐相比，缓蚀率高3?5倍。能与水混溶，无毒无污染，化学稳定性及耐温性好，在100°C下仍有良好的阻垢效果。EDTMPS在水溶液中能离解成8个正负离子，因而可以与多个金属离子螯合，形成多个单体结构大分子网状络合物，松散地分散于水中，使钙垢正常结晶被破坏。H)TMPS对硫酸钙、硫酸钡垢的阻垢效果好。锅炉专用缓蚀阻垢剂是由有机膦酸和聚羧酸等高聚物组成的复合品，具有很高的缓蚀和阻垢性能，其耐温性特别好，可有效地应用于低压锅炉的炉内水处理。缓蚀阻垢剂由有机膦酸、聚羧酸、碳钢缓蚀剂及铜缓蚀剂复配而成，对水中的碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙等均有很好的螯合分散作用并且对碳钢、铜具有良好的缓蚀效果。
[0009]EDTMPA具有很强的螯合金属离子的能力，与铜离子的络合常数是包括EDTA在内的所有螯合剂中最大的。Η)ΤΜΡΑ为高纯试剂且无毒，在电子行业可作为半导体芯片的清洗剂用于制造集成电路；在医药行业作放射性元素的携带剂，用于检查和治疗疾病；EDTMPA的螯合能力远超过EDTA和DTPA，几乎在所有使用EDTA作螯合剂的地方都可用EDTMPA替代。热网专用阻垢剂主要由高效金属钝化剂、酚羟基、磺酸基团等组成，对水中的碳酸钙、硫酸钙等成垢因子具有晶格畸变作用，使垢不易牢固地吸附在器壁上，松散地分散在水中，显示出优良的阻垢作用。而随着人性化理念的普及，及新型和谐社会的构成，设计一种阻垢效果好、稳定性强、低磷且缓蚀效果好的低磷环保阻垢剂及其制备方法是非常必要的。
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【发明内容】
[0011]解决的技术问题:
本申请针对上述技术问题，提供一种低磷环保阻垢剂及其制备方法，解决现有水处理阻垢剂成本高、抗温性差、阻垢稳定性差和缓蚀效果差等技术问题。
[0012]技术方案:
一种低磷环保阻垢剂，所述低磷环保阻垢剂的原料按重量份数配比如下:丙烯酸1-5份；丙烯酸羟丙酯1.5-3.5份；单宁10-30份；聚天冬氨酸4-16份；去离子水100份；疏基苯并噻唑2-8份；金属钝化剂1-20份；苯并三唑6-14份；葡萄糖酸钠5-25份；木质素为10-30份;溶剂15-55份。
[0013]作为本发明的一种优选技术方案:所述低磷环保阻垢剂的原料按重量份数配比如下:丙烯酸2-4份；丙烯酸羟丙酯2-3份；单宁15-25份；聚天冬氨酸6_14份；去离子水100份；疏基苯并噻唑4-6份；金属钝化剂5-15份；苯并三唑8-12份；葡萄糖酸钠10-20份；木质素为15-25份；溶剂25-45份。
[0014]作为本发明的一种优选技术方案:所述低磷环保阻垢剂的原料按重量份数配比如下:丙烯酸3份；丙烯酸羟丙酯2.5份；单宁20份；聚天冬氨酸10份；去离子水100份；疏基苯并噻唑5份；金属钝化剂10份；苯并三唑10份；葡萄糖酸钠15份；木质素为20份；溶剂35份。
[0015]作为本发明的一种优选技术方案:所述金属钝化剂采用双水杨二亚乙基三胺或双水杨二亚丙基三胺。
[0016]作为本发明的一种优选技术方案:所述溶剂采用二甲苯或甲苯。
[0017]作为本发明的一种优选技术方案:所述低磷环保阻垢剂的制备方法，包括如下步骤:
第一步:按照重量份数配比称取丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、单宁、聚天冬氨酸、去离子水、疏基苯并噻唑、金属钝化剂、苯并三唑、葡萄糖酸钠、木质素和溶剂；
第二步:在装有电动搅拌器、滴液漏斗、温度计和回流冷凝管的四口烧瓶中加入葡萄糖酸钠和去离子水，加热至30-50°C，搅拌20-40min，滴加丙烯酸和丙烯酸羟丙酯，升温至40-60。。，反应 1-1.5h ；
第三步:加入乙二胺、苯并三唑、单宁和木质素，升温至70-90°C，反应35-55min ； 第四步:升温至100-120°C，加入剩余原料，搅拌60-100min，即得低磷环保阻垢剂。
[0018]
有益效果:
本发明所述一种低磷环保阻垢剂及其制备方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:1、通过螯合作用于水中钙离子、镁离子、铁离子等形成水溶性络合物，缓蚀速度0.001-0.01mm/a;2、与对水中碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、氟化钙有良好阻垢分散功能，与膦酸复配有良好协同作用，阻垢时间可达4-8d;3、化学稳定性和热稳定性好，耐350-400°C，阻垢率达98-100% ;4、保质期长，60-70°C放置一个月，阻垢效果99_100%，低磷环保，减少富磷化危害，可以广泛生产并不断代替现有材料。
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【具体实施方式】
[0020]实施例1:
按照重量份数配比称取丙烯酸I份；丙烯酸羟丙酯1.5份；单宁10份；聚天冬氨酸4份；去离子水100份；疏基苯并噻唑2份；双水杨二亚丙基三胺I份；苯并三唑6份；葡萄糖酸钠5份；木质素为10份；甲苯15份。
[0021]在装有电动搅拌器、滴液漏斗、温度计和回流冷凝管的四口烧瓶中加入葡萄糖酸钠和去离子水，加热至30°C，搅拌20min，滴加丙烯酸和丙烯酸羟丙酯，升温至40°C，反应Ih0
[0022]加入乙二胺、苯并三唑、单宁和木质素，升温至70°C，反应35min，升温至100°C，加入剩余原料，搅拌60min，即得低磷环保阻垢剂。
[0023]通过螯合作用于水中钙离子、镁离子、铁离子等形成水溶性络合物，缓蚀速度
0.01mm/a ;与对水中碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、氟化钙有良好阻垢分散功能，与膦酸复配有良好协同作用，阻垢时间可达4d