[发明专利]一种具有阻垢性能的荧光碳量子点及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种具有阻垢性能的荧光碳量子点及其制备方法与应用。该碳量子点的制备方法为：将聚丙烯酸(PAA)溶于去离子水中，加入多元胺，混合均匀；然后密闭水热反应，反应完成后将反应液冷却至室温，过滤，滤液即为具有阻垢性能的荧光碳量子点溶液。所得荧光碳量子点具有较高的阻垢性能，对磷酸钙、硫酸钙、碳酸钙均具有很好的阻垢性能，为制备绿色环保的阻垢型荧光碳量子点提供了全新的思路。

技术领域

本发明涉及一种具有阻垢性能的荧光碳量子点及其制备方法与应用，属于工业水处理药剂技术领域。

背景技术

工业循环冷却水在系统运行过程中，由于水分不断蒸发，水中盐含量不断浓缩增高，超过某些难溶盐类的溶解度而沉淀，常见的沉淀有磷酸钙、碳酸钙、硫酸钙等，尤其是当水流速度较小或传热面粗糙时，这些沉淀物会沉积在传热表面上，形成通常所说的水垢；再加上泥土、粉尘等破坏因素，工业循环冷却水极易结垢，不仅降低热传导效率还会引起垢下腐蚀，缩短相关设备使用寿命。为防止垢的生成，保障设备正常运行，人们往往在工业循环冷却水中引入阻垢剂。目前常用阻垢剂为聚合物阻垢剂，大致可分为聚磺酸类阻垢剂、聚磷酸类阻垢剂、绿色环保型聚合物阻垢剂和聚羧酸类阻垢剂四种，磺酸类阻垢剂由于其降解性差正逐渐被人们所摒弃，而含磷类阻垢剂虽然具有优良的阻垢性能，但随着国家对环境保护的日益重视，其使用受到了严格的限制，绿色环保型阻垢剂虽然符合当今时代的要求，对目前绿色环保阻垢剂中研究和应用最为广泛的聚环氧琥珀酸(PESA)和聚天冬胺酸(PASP)及其衍生物，但其价格昂贵因此应用范围窄，聚羧酸类阻垢剂主要针对钙垢，阻垢性能单一。

荧光碳量子点作为一种新型的碳纳米材料，具有结构简单、低生物毒性、化学性质稳定、水溶性好等优点，并且具有荧光示踪与便于实时监测特性，是阻垢剂的潜力型材料。市面上的阻垢剂种类多样，在国家节能减排及工业水处理环保要求的推动下，阻垢剂朝着高效、环保、多功能的方向发展。因此，开发一种具有高效阻垢性能且制备方法简单的荧光碳量子点具有重要的研发意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种具有阻垢性能的荧光碳量子点及其制备方法与应用。本发明提供的碳量子点兼具荧光性能和阻垢缓蚀的性能，且阻垢缓蚀性能高、环境友好、无毒无害。

术语说明：

室温：具有本领域公知的含义，一般指25±5℃。

本发明的技术方案如下：

一种具有阻垢性能的荧光碳量子点的制备方法，包括步骤如下：

将聚丙烯酸(PAA)溶于去离子水中，加入多元胺，混合均匀；然后密闭水热反应，反应完成后，将反应液自然冷却至室温，过滤，滤液即为具有阻垢性能的荧光碳量子点溶液。

根据本发明，优选的，所述聚丙烯酸和去离子水的质量比为1：(0.5～80)。

根据本发明，优选的，所述多元胺为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺中的一种或两种以上的组合。

根据本发明，优选的，所述聚丙烯酸和多元胺的质量比为1：(0.2～10)。

根据本发明，优选的，所述水热反应温度为140～230℃，进一步优选为140～180℃。

根据本发明，优选的，所述水热反应时间为5～30h，进一步优选为5～10h。

根据本发明，优选的，所述过滤所用滤膜孔径规格为φ＝0.2～0.5μm。

本发明还提供了上述制备方法得到的荧光碳量子点。

本发明还提供了上述荧光碳量子点的应用，作为阻垢剂用于水处理、油田阻垢。

根据本发明的应用，优选的，所述荧光碳量子点用于磷酸钙、硫酸钙、碳酸钙的阻垢。