[发明专利]一种绿色环保型聚乙二醇醚多功能水处理剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种绿色环保型聚乙二醇醚多功能水处理剂（PEGEY）及其制备方法，是一种适用于工业循环冷却水系统的无磷、无氮、可生物降解的环保型多功能水处理剂，用于水质的缓蚀阻垢分散处理，属于水处理技术领域的水处理剂制备及应用技术。

背景技术

使用循环冷却水是节约工业用水常用方法，但冷却水经过多次循环使用后水中的无机金属离子如钙、镁离子等极易形成难溶盐磷酸钙、碳酸钙、硫酸钙、碳酸镁等无机垢，同时由于补充水、系统残留铁锈垢、系统钢铁腐蚀等使得循环冷却水系统铁离子含量较高，而循环冷却水的pH值通常在8.5～9.3，此时铁以Fe₂O₃或Fe(OH)₃的形式[下面统称Fe(Ⅲ)]沉积在循环冷却水系统材质表面。还有一些水质中含有较高的Zn²⁺，也会形成锌垢，无论是钙垢、Fe(Ⅲ)还是Zn沉积都会严重导致换热设备传热效率降低，甚至引起垢下腐蚀导致设备穿孔，大大缩短设备使用寿命，严重时导致生产无法正常运行。所以防止钙垢的形成和沉积、抑制分散氧化铁的沉积并延缓设备的腐蚀是一个十分现实的问题，使用兼有阻垢、分散、缓蚀性能的多功能水处理剂是能够防止垢形成或者抑制其沉积从而达到延缓腐蚀的一种非常好的方法。

目前研究较多且阻垢效果较好的水处理剂多为磷酸盐类，如羟基亚乙基二膦酸（HEDP）、氨基三甲叉膦酸（AMP）及2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸（PBTC）等，含磷水处理剂大量并广泛的使用，已经造成了菌藻的大量繁殖、水体的富营养化等环境污染问题，环境问题日益受到人们的重视，再加上环保法规的日益严格，开发低磷和无磷水处理是21世纪的大势所趋。美国Betz公司2003年推出新一代磺酸盐共聚物AA-APES(丙烯酸烯丙氧基聚乙氧基硫酸盐共聚物)，阻Ca₃(PO₄)₂的效率明显提高，是最新一代阻Ca₃(PO₄)₂垢的无磷水处理剂，但APES中仍然含有引起水源富营养化的氮元素。因此开发无磷非氮的绿色环保型多功能水处理药剂，在水处理应用中将产生巨大的经济效益和社会环境效益。

本发明采用马来酸酐开环绿色反应工艺制得含有双键的聚乙二醇醚羧酸反应单体，进而和含乙烯基不饱和双键单体共聚制备了一种无磷非氮且可生物降解的绿色环保型聚乙二醇醚多功能水处理剂。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种绿色环保型聚乙二醇醚多功能水处理剂（PEGEY）及其制备方法，该水处理剂可生物降解，并具有优异的阻垢、分散和缓蚀性能，是一种环境友好的聚乙二醇醚水处理剂。

技术方案：本发明的绿色环保型聚乙二醇醚多功能水处理剂（PEGEY）是以聚乙二醇醚羧酸反应单体和含乙烯基不饱和双键的单体进行自由基共聚而得，其结构通式为：

其中：A是含乙烯基不饱和双键单体共聚后的重复结构单元，聚合度x为1~5000，聚合度y为1~5000，重复单元m为3~1000，R为C1~C18的饱和烃基。

上述的一种绿色环保型聚乙二醇醚多功能水处理剂的制备方法为：

在N₂氛下，以聚乙二醇醚质量为基准，将聚乙二醇醚和0.1～5倍聚乙二醇质量的马来酸酐加入反应釜中，50~150℃下反应0.5~10h，得聚乙二醇醚羧酸反应单体。将温度调至60~95℃后，加入0.1~5倍聚乙二醇醚质量的含乙烯基不饱和双键的单体、0.01~0.5倍聚乙二醇醚质量的无机引发剂，2~25倍聚乙二醇醚质量的水，完成后继续在60~95℃下反应0.5～10h，冷至室温，制得5~80wt％绿色环保型聚乙二醇醚多功能水处理剂。

上述的一种绿色环保型聚乙二醇醚多功能水处理剂的制备方法中所述的聚乙二醇醚为C1~C18的饱和烃基聚乙二醇单醚中的一种或多种的组合；所述的含乙烯基不饱和双键的单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、马来酸、衣康酸、富马酸、丙烯酸羟甲酯、甲基丙烯酸羟甲酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、丙烯酸羟己酯、马来酸单甲酯、马来酸单乙酯、马来酸单异丙酯、马来酸异丁酯、马来酸单叔丁酯、马来单稀丙酯、富马酸单甲酯、富马酸单乙酯、富马酸单丙酯、富马酸二羟丙酯或富马酸单丁酯的一种或多种的组合；所述的无机引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾、偏重亚磺酸钠、偏重亚磺酸钾、过磺酸钠、过磺酸钾或过氧化氢中的一种或者多种的组合。