[发明专利]一种抑制水中硅垢沉积的树枝状聚合物和聚天冬氨酸钠复合阻垢剂

说明书

技术领域

本发明属于工业水处理技术领域，具体涉及一种抑制水中硅垢沉积的树枝状聚合物和聚天冬氨酸钠复合阻垢剂。

背景技术

在工业水处理领域中，原水通常含有大量的碱土金属阳离子如Ca²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺等和阴离子基团如CO₃^3-，SO₄^2-和PO₄^3-等，以及可溶性的二氧化硅。在一定条件(如蒸发，浓缩等)下，这些阳离子和阴离子极易结合形成CaCO₃、CaSO₄、BaSO₄、Ca₃(PO₄)等无机盐垢，二氧化硅会聚合形成不溶性的胶体二氧化硅垢，这些垢沉积于水处理管道和设备表面造成危害。而二氧化硅垢不同于无机盐垢，二氧化硅垢一旦形成，就很难除去。

在自然界中，硅元素常常以二氧化硅和硅酸盐的形式存在。二氧化硅又分为结晶型SiO₂和无定型SiO₂。结晶型二氧化硅溶解度＜6mg·L^-1，无定型二氧化硅的溶解度在中性pH和25℃时为120mg·L^-1。硅酸盐除钠、钾等碱金属的硅酸盐可溶性外，其余都不溶。

天然水中溶解性二氧化硅来源于矿石和岩石的风化，二氧化硅含量通常＜40mg·L^-1，但有些地区高达40～180mg·L^-1。二氧化硅和硅酸盐在水中的溶解主要是由于Si-O-Si键的水解，形成正硅酸Si(OH)₄而释放到水中。SiO₂是正硅酸的酸酐。正硅酸H₄SiO₄是一种弱酸，其电离常数pKa₁＝9.5，说明在pH为9.5时，有50％的硅酸发生电离。pH7～9时，H₄SiO₄电离很少，SiO₂基本是以未离解的H₄SiO₄形式存在，虽然H₄SiO₄可以发生聚合反应，但在二氧化硅饱和溶液中，二聚体的其含量＜5％。在pH＞9，H₄SiO₄逐渐分解为水溶性较好的正硅酸离子(H₃SiO₄^-)，此时SiO₂是以H₃SiO₄^-的形式存在，溶解度度明显提高。二氧化硅的溶解度强烈依赖于温度和pH，通常二氧化硅在水中的溶解度是指无定型二氧化硅，25℃时，不同pH下的溶解度见表1。

表125℃时，不同pH条件下SiO₂的溶解度