一种缓蚀阻垢剂及其制备方法与流程

1.本发明属于水处理领域，具体而言，涉及到一种缓蚀阻垢剂及其制备方法。


背景技术：

2.随着工业技术的发展，很多企业已使用循环水代替直流水。但随着浓缩倍数的增大，水中成垢盐类及腐蚀性离子也大量增加。会造成结垢和腐蚀问题。如果不及时处理，会造成设备结垢、腐蚀，时间长了就会影响管道的相关零件的使用性能，提升机泵运行的负荷，继而影响设备和整体系统的换热率，甚至造成设备损坏、停产等严重后果，造成较大的经济损失。加入缓蚀阻垢剂到循环水系统中是目前比较常用的一种方法。
3.目前，市场上的缓蚀阻垢剂有如下一些缺点：(1)同一种药剂只能阻一种垢型，如阻碳酸钙垢、阻硫酸钙垢、阻硫酸钡垢等，不能同时阻多种垢型。(2)含磷量高，可能造成富营养化，污染环境。


技术实现要素：

4.为克服市场上缓蚀阻垢剂的缺点，本发明的目的在于提供一种缓蚀阻垢剂及制备方法，该缓蚀阻垢剂具有优良的阻垢性能(可阻多种垢型)和缓蚀性能，含磷量低，易降解，制备方法简单，成本较低。
5.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.本发明提供了一种缓蚀阻垢剂，主要由按重量份数计的以下原料制得：聚天冬氨酸10份，氨基三甲叉膦酸40—45份，2
‑
膦酸丁烷
‑
1，2，4
‑
三羧酸10份，锌盐4—5份，纯水30—36份。
7.聚天冬氨酸的的主要作用是阻垢和分散，兼有缓蚀作用。作为阻垢剂，特别适合于抑制冷却水、锅炉水及反渗透处理中的碳酸钙垢、硫酸钙垢、硫酸钡垢和磷酸钙垢的形成。聚天冬氨酸同时具有分散作用并可有效防止金属设备的腐蚀。聚天冬氨酸同时具有突出的可生物降解性。
8.氨基三甲叉膦酸具有良好的螯合、低限抑制及晶格畸变作用。可阻止水中成垢盐类形成水垢，特别是碳酸钙垢的形成。氨基三甲叉膦酸化学稳定性好，不易水解，且耐高温，与锌盐、共聚物等复配使用时，具有良好的协同效应及溶限效应，在高剂量下还具有良好的缓蚀性能，并且无毒，无公害。
[0009]2‑
膦酸丁烷
‑
1，2，4
‑
三羧酸含磷量低，由于它具有膦酸和羧酸的结构特性，使其具有良好的阻垢和缓蚀性能，优于常用的有机膦酸，特别在高温下阻垢性能远优于常用的有机膦酸，能提高锌的溶解度，耐氯的氧化性能好，复配协同性好。
[0010]
优选地，所述锌盐为七水硫酸锌。锌盐能与氨基三甲叉膦酸复配，从而提高缓蚀作用。
[0011]
本发明还提供了一种上述缓蚀阻垢剂的制备方法，包括如下步骤：
[0012]
步骤一：将聚天冬氨酸、氨基三甲叉膦酸、2
‑
膦酸丁烷
‑
1，2，4
‑
三羧酸和纯水按所
述重量份混合均匀，得到混合溶液；
[0013]
步骤二：将锌盐溶解于上述混合液中，搅拌均匀。
[0014]
优选地，所述步骤二的搅拌速度为60
‑
100r/min，搅拌时间为30
‑
40min，搅拌温度为20
‑
25℃。
[0015]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0016]
(1)通过氨基三甲叉膦酸与聚天冬氨酸的协同阻垢作用，提高了对碳酸钙、硫酸钙及硫酸钡的的阻垢能力。
[0017]
(2)通过2
‑
膦酸丁烷
‑
1，2，4
‑
三羧酸、氨基三甲叉膦酸与锌盐复配提高了缓蚀效果。
[0018]
(3)本发明的缓蚀阻垢剂含磷量低，减轻了环境污染，环保性能良好。
[0019]
具体实施方法
[0020]
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0021]
实施例1
[0022]
用天平称量原料，各原料的具体质量如下：聚天冬氨酸10g，氨基三甲叉膦酸40g，2
‑
膦酸丁烷
‑
1，2，4
‑
三羧酸10g，锌盐为4g，纯水为36g。
[0023]
上述锌盐为七水硫酸锌。
[0024]
称量完成后，将聚天冬氨酸、氨基三亚甲基磷酸、2
‑
膦酸丁烷
‑
1，2，4
‑
三羧酸和纯水混合均匀，得到混合溶液；然后将锌盐溶解于所述混合液中，放入搅拌器中搅拌均匀即制得缓蚀阻垢剂。搅拌器的搅拌速度设定为60r/min，搅拌时间为30min，搅拌温度为20℃。
[0025]
实施例2
[0026]
用天平称量原料，各原料的具体质量如下：聚天冬氨酸10g，氨基三甲叉膦酸41g，2
‑
膦酸丁烷
‑
1，2，4
‑
三羧酸10g，锌盐为4.2g，纯水为34.8g。
[0027]
上述锌盐为七水硫酸锌。
[0028]
称量完成后，将聚天冬氨酸、氨基三甲叉膦酸、2
‑
膦酸丁烷
‑
1，2，4
‑
三羧酸和纯水混合均匀，得到混合溶液；然后将锌盐溶解于所述混合液中，放入搅拌器中搅拌均匀即制得缓蚀阻垢剂。搅拌器的搅拌速度设定为70r/min，搅拌时间为32min，搅拌温度为22℃。
[0029]
实施例3
[0030]
用天平称量原料，各原料的具体质量如下：聚天冬氨酸10g，氨基三甲叉膦酸42g，2
‑
膦酸丁烷
‑
1，2，4
‑
三羧酸10g，锌盐为4.4g，纯水为33.6g。
[0031]
上述锌盐为七水硫酸锌。
[0032]
称量完成后，将聚天冬氨酸、氨基三甲叉膦酸、2
‑
膦酸丁烷
‑
1，2，4
‑
三羧酸和纯水混合均匀，得到混合溶液；然后将锌盐溶解于所述混合液中，放入搅拌器中搅拌均匀即制得缓蚀阻垢剂。搅拌器的搅拌速度设定为80r/min，搅拌时间为34min，搅拌温度为23℃。
[0033]
实施例4
[0034]
用天平称量原料，各原料的具体质量如下：聚天冬氨酸10g，氨基三甲叉膦酸43g，2
‑
膦酸丁烷
‑
1，2，4
‑
三羧酸10g，锌盐为4.6g，纯水为32.4g。
[0035]
上述锌盐为七水硫酸锌。
[0036]
称量完成后，将聚天冬氨酸、氨基三甲叉膦酸、2
‑
膦酸丁烷
‑
1，2，4
‑
三羧酸和纯水混合均匀，得到混合溶液；然后将锌盐溶解于所述混合液中，放入搅拌器中搅拌均匀即制得缓蚀阻垢剂。搅拌器的搅拌速度设定为90r/min，搅拌时间为36min，搅拌温度为24℃。
[0037]
实施例5
[0038]
用天平称量原料，各原料的具体质量如下：聚天冬氨酸10g，氨基三甲叉膦酸45g，2
‑
膦酸丁烷
‑
1，2，4
‑
三羧酸10g，锌盐为5g，纯水为30g。
[0039]
称量完成后，将聚天冬氨酸、氨基三甲叉膦酸、2
‑
膦酸丁烷
‑
1，2，4
‑
三羧酸和纯水混合均匀，得到混合溶液；然后将锌盐溶解于所述混合液中，放入搅拌器中搅拌均匀即制得缓蚀阻垢剂。搅拌器的搅拌速度设定为100r/min，搅拌时间为40min,搅拌温度为25℃。
[0040]
比较例1
[0041]
其他步骤与实施例1操作一致，只是不添加锌盐，纯水为40g。
[0042]
比较例2
[0043]
其他步骤与实施例1操作一致，只是2
‑
膦酸丁烷
‑
1，2，4
‑
三羧酸为5g，纯水为41g。
[0044]
比较例3
[0045]
市售产品：mks
‑
100型缓蚀阻垢剂
[0046]
测试结果
[0047]
上述实施例与比较例中的组分原料均为市售工业品。
[0048]
将上述实施例与比较例1
‑
3进行对比试验，本次实验采用国家标准gb/t16632
‑
2019水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法测试阻碳酸钙垢性能，采用q/sy126
‑
2014油田水处理用缓蚀阻垢剂技术规范附录a中的方法测试阻硫酸钙垢性能和阻硫酸钡垢性能，采用国家标准gb/t18175
‑
2014水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法进行缓蚀性能测试，实验水温50℃，转速75r/min，运行时间为72h。
[0049]
本实验用水为某企业循环冷却水的补充水。
[0050]
上述实施例1
‑
5，比较例的效果对比实验见表1。
[0051]
表1实验结果
[0052]
[0053][0054]
进行硫酸钙阻垢率检测时，缓蚀阻垢剂实验用量为30mg/l，进行硫酸钡阻垢率检测时，缓蚀阻垢剂实验用量为60mg/l。
[0055]
通过表1的数据可以看出，经过合理的复配，本发明的缓蚀阻垢剂的阻垢率远高于市售的缓蚀阻垢剂的阻垢率，腐蚀速率也远低于市售的缓蚀阻垢剂的腐蚀速率。
[0056]
将表1中的实施例1与比较例1进行对比，可以看出，相同投加量时，添加了锌盐的药剂的缓蚀率明显高于对比例1。这说明添加了锌盐的药剂缓蚀效果明显提高，锌盐可以与2
‑
膦酸丁烷
‑
1，2，4
‑
三羧酸良好复配，共同起到很好的缓蚀作用，可以有效抑制循环水系统腐蚀。
[0057]
将表1中的实施例1与比较例2进行对比，发现当2
‑
膦酸丁烷
‑
1，2，4
‑
三羧酸较少时，会影响药剂的缓蚀阻垢效果，由此可以看出，实施例1
‑
5中的2
‑
膦酸丁烷
‑
1，2，4
‑
三羧酸的添加量需要控制在合理范围内，才能够保证制得的缓蚀阻垢剂具有良好的缓蚀阻垢效果。
[0058]
总之，本发明的缓蚀阻垢剂适用垢型多，可用于阻碳酸钙垢、硫酸钙垢、硫酸钡垢等多种垢型，适用于工业循环冷却水系统，具有优异的缓蚀、阻垢效果，因产品含磷量低，减少了磷的排放，具有较好的环保性。
[0059]
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其他的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。