[发明专利]一种无磷的水处理剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于工业用循环冷却水技术领域，具体涉及适用于高温度高硬度水质下冷却水系统的水处理剂及其制备方法。

背景技术

水是人类生存和发展的基础，随着工业社会的发展，可利用淡水资源在地球的含量逐渐减少，工业用水在淡水资源的消耗量占比逐渐上升，随着淡水资源的减少，人们开始重视淡水资源的重复使用率。在工业淡水使用中，冷却水占到70%以上，并且有逐渐上升的趋势，为了节约工业冷却水的使用量，目前常用的方法是让冷却水循环利用，利用冷却水回收塔把升温后的冷却水进行回收自然降温后重复利用。一般循环使用冷却水3-6次，极大地减少了工业用水的使用量。

随着冷却水的重复利用，无机盐离子（如钙离子）在高温下会产生难以去除的无机盐钙垢，例如：碳酸钙、硫酸钙等，这些无机盐钙垢一旦形成于管道的内表面，就会使冷却水的降温效率显著下降，甚至会堵塞管道，造成换热设备的失效，使反应设备的温度失控，甚至造成停产或爆炸危险。为了抑制这些无机盐钙垢的产生，工业中常会添加适当的水处理剂，例如市场上常用的PBTC、HEDP等，但是这些阻垢剂都含对环境有害的磷元素，随着国家的环保政策日益严格，含磷水处理剂将逐步淘汰。目前一些科研院所开始研发无磷阻垢剂，例如常用的PAA、PESA等，这些阻垢剂不含磷，对环境友好，但是这些阻垢剂添加进循环水系统中容易产生钙凝胶现象，具有一定的缺陷。

现在市场上常用的水处理剂一般含磷，对环境污染严重，无磷的水处理剂难以应用在高温和高硬度的情况下。因此，开发一种即不含对环境污染严重的磷元素，又能应用在高温高硬度循环水系统中，对于我国水处理剂的更新换代和环境保护具有重大的应用价值和环保意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无磷的水处理剂，该水处理剂具有优异的阻垢性能，对环境友好且可应用在高温高碱度环境。

一种无磷的水处理剂以聚乙二醇酯单体、淀粉酯单体与含乙烯基不饱和双键的单体进行自由基共聚后而得，其结构通式如下：

上式中：A为可溶性淀粉，B为含乙烯基不饱和双键的单体共聚后的重复结构单元，聚合度x、y为1~5000，重复单元数m、n为1~100。

制备所述无磷水处理剂的操作步骤如下：

（1）在氮（N₂）气氛下，以聚乙二醇质量为基准，将聚乙二醇和0.05～5倍聚乙二醇质量的顺丁烯二酸酐加入反应釜中，30~120℃下反应1~10h，得聚乙二醇酯反应单体；

（2）在氮（N₂）气氛下，以可溶性淀粉质量为基准，将可溶性淀粉和0.05～5倍可溶性淀粉质量的顺丁烯二酸酐加入反应釜中，30~120℃下反应1~10h，得可溶性淀粉酯反应单体；

（3）将聚乙二醇酯和淀粉酯混匀，反应温度为50~95℃，再加入0.2~5倍聚乙二醇酯反应单体质量的含乙烯基不饱和双键的单体、0.1~5倍聚乙二醇酯反应单体质量的水，混匀后滴加质量百分浓度为5％～50％的无机引发剂水溶液，无机引发剂的加入量为0.01~0.5倍聚乙二醇酯反应单体质量，1～5h滴完，滴完后继续在50~95℃下反应0.5～10h，冷至室温，制得固含量5~70wt％的无磷的水处理剂。

进一步限定的技术方案如下：

步骤（3）中所述含乙烯基不饱和双键单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、马来酸酐、丙烯酸羟丙酯、马来酸、衣康酸中的一种以上。

步骤（3）中所述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、过氧化氢中的一种以上。

本发明的有益技术效果体现在以下方面：

（1）该水处理剂不含磷，环境友好，是一种新型的环保型水处理剂。其制备工艺绿色环境友好，合成过程采用环保、价廉的水作为反应溶剂，反应过程采用“一锅煮”方式，无需分离，操作简单方便、生产成本较低。

（2）该水处理剂含有大量能与钙离子螯合的羧酸根离子，对工业循环冷却水系统中的磷酸钙、碳酸钙和硫酸钙垢有高效的抑制作用。

（3）该水处理剂的配伍性好，可与有机磷酸盐、锌盐缓蚀剂等水处理剂复配使用，也可单独使用。

（4）该水处理剂中含有大量的淀粉酯单体，可生物降解，环境友好。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明作进一步地说明。

实施例1：

（1）在氮（N₂）气氛保护的反应釜中加入80g聚乙二醇和100g 顺丁烯二酸酐，70℃下反应2.5h，得聚乙二醇酯；