[发明专利]一种海水淡化用阻垢剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于海水淡化工艺的环境友好型阻垢剂，属于化工产品技术领域。

背景技术

海水淡化是解决淡水资源缺乏问题的重要有效途径之一，在海水淡化过程中，由于海水中存在Ca^2＋、Mg^2＋、CO₃^2－、SO₄^2－、PO₄^3－等离子，随着浓缩倍数的增加，pH或温度的提高，比较难溶解的物质就会结晶成垢，在膜表面或换热管表面形成硬垢，导致系统压力升高、产水量下降，严重的还会造成膜表面的损伤，使系统脱盐率或换热效率大大降低，并可能带来安全隐患。结垢严重时常被迫停车清洗，不仅影响生产，而且能耗和物耗随之增加，直接影响效益。

因此，在实际运行中，大多采用阻垢和除垢技术来解决海水淡化过程中的结垢问题。阻垢剂的应用可以很大程度上减少无机盐垢在换热器表面的沉积，从而提高设备运行效率，减少酸洗除垢次数，降低运行成本。膦系配方阻垢剂曾广泛应用于海水淡化工艺，这类阻垢剂性能良好、稳定，但不足之处是膦系阻垢剂受温度条件的限制，另外磷的排放将引起周围水域的富营养化, 促进菌藻的滋长形成赤潮，长期存留在环境中对人类的健康及生态环境构成威胁。随着人们环境意识的提高，以聚天冬氨酸和聚环氧琥珀酸为代表的绿色环保型阻垢剂也逐渐成为当今研究热点。

然而，海水淡化和工业循环水的工况条件有显著的差异，海水淡化具有成垢离子浓度高、浓缩倍数小、停留时间短的特点。直接参照工业循环水的药剂类型和优化条件，无法满足在海水淡化系统中取得良好的阻垢效果。目前，海水淡化专用阻垢剂技术主要被国外公司所掌握。

发明内容

本发明考虑到针对海水淡化过程中的结垢问题，提供工艺高效环境友好型的海水淡化用阻垢剂，其可根据海水水质和海水淡化工艺条件的不同在一定范围内进行调整，以达到理想的阻垢效果。

为实现以上发明目的，本发明提供的技术方案为：

一种海水淡化用阻垢剂，由聚天冬氨酸衍生物和衣康酸均聚物混合均匀制成，其中，聚天冬氨酸衍生物质量百分含量为50%~65%，衣康酸均聚物质量百分含量为35%~50%。

进一步地，本发明所述的海水淡化用阻垢剂中，所述聚天冬氨酸衍生物具有如下结构式：

，

其中a:b:c=4.8:1:4.2。

进一步地，本发明所述的海水淡化用阻垢剂中，所述聚天冬氨酸衍生物分子量为1500~3500。

进一步地，本发明所述的海水淡化用阻垢剂，其特征在于：所述聚天冬氨酸衍生物由以下步骤制备而成：

（1）以天冬氨酸为原料，经热缩聚反应生成聚琥珀酰亚胺：

将天冬氨酸粉碎，过筛后放入电热鼓风干燥箱内进行缩聚反应，反应的温度为230～250℃，反应时间为3.5～5小时，每隔1h搅拌一次，得到黄褐色的聚琥珀酰亚胺固体；

（2）制取2－氨基乙磺酸钠溶液：

将2－氨基乙磺酸溶于水中并在搅拌下滴加氢氧化钠，使2－氨基乙磺酸转变为2－氨基乙磺酸钠溶液，控制反应温度为20～50℃；所述2－氨基乙磺酸与氢氧化钠的摩尔比为1：1.1～1：1.4；

（3）制取天冬氨酸氢钠溶液：

将天冬氨酸溶于水中并在搅拌下滴加氢氧化钠，使天冬氨酸转变为天冬氨酸氢钠溶液，控制反应温度为20～50℃；所述天冬氨酸与氢氧化钠的摩尔比为1：1.1～1：1.4；

（4）利用氨解反应生成含羧酸基磺酸基聚天冬氨酸共聚物水溶液：

将上述步骤（1）所得产物聚琥珀酰亚胺悬浮于水中，在搅拌下缓慢滴加上述步骤（2）、（3）所得产物2－氨基乙磺酸钠溶液、天冬氨酸氢钠溶液，每隔半小时用氢氧化钠水溶液调节pH为8～10，反应温度为20～30℃，反应时间为20～26小时，得红褐色的含羧酸基磺酸基聚天冬氨酸共聚物水溶液；所述聚琥珀酰亚胺与2－氨基乙磺酸钠、天冬氨酸氢钠的摩尔比为10:9:1～10:1:9；

（5）醇提、过滤、干燥：

将步骤（4）所得产物第1次用盐酸调节pH至5.2，过滤，将2-氨基乙磺酸分离出来；滤液第2次再用酸调节pH至2.8，再过滤，将天冬氨酸分离出来，滤液中加入8倍量无水乙醇，析出黄褐色粘稠固体，过滤，干燥，即得黄褐色聚天冬氨酸衍生物。