CN101580310A - 食品级电热水壶除垢剂及其制备方法 - Google Patents

食品级电热水壶除垢剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种食品级电热水壶除垢剂，由下述原料按其重量比制备而成：多元有机酸化合物：65～90；金属缓蚀剂：10～30；辅料：1～5。所述的多元有机酸化合物是指含有一个或一个以上酸根的化合物；所述的金属缓蚀剂为含有6个羟基以上的有机化合物；所述的辅料为食品级助剂。本发明采用多元有机化合物酸与多羟基有机化合物进行配比，充分发挥各组分的单一作用和复配后的协同效能，达到既能快速溶解水垢，又能保护金属材质不被腐蚀的目的；本发明所用原料全部为食品级原料，除垢后的废液主要成份也是食品补钙添加剂，对人体无毒、无害、无残留，能快速自然降解。本发明可直接实现工业化生产，市场潜力巨大，具有显著的社会和经济效益。

Description

食品级电热水壶除垢剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种除垢剂，特别是涉及一种食品级电热水壶除垢剂及其制备方法，属于化工领域。
背景技术：
目前除垢剂的产品有上千种，广泛应用于工业、民用方面，涉及到生产生活中的各个方面。在工业方面，主要是锅炉垢，管道水垢，换热设备水垢等；民用方面主要是冬季供暖管网水垢，中央空调运行系统水垢，汽车水箱水垢，铝壶水垢，电热水壶水垢，电热饮水机水垢。无论工业、民用，无论设备大、小，无论材质和类型多少，其生成的水垢成分基本上是一致的，即碳酸钙、碳酸镁水垢，或少量硅酸盐垢、硫酸盐垢。
水垢生成的原因是：工业、民用用水中含有可溶解于水的碳酸氢钙或碳酸氢镁，在受热或加热过程中，水中碳酸氢钙和硫酸氢镁受热分解，放出二氧化碳，生成不溶解于水的碳酸钙和碳酸镁结晶沉淀物，日积月累就形成了日常生活中常见的水垢。
去除水垢的方法和原理：就是采用酸类化合物与水垢中的碳酸钙和碳酸镁发生反应，生成可溶性的酸钙盐或镁盐，放出二氧化碳，从而把水垢去除。例如：盐酸与水垢反应，生成氯化钙或氯化镁，放出二氧化碳，从而把水垢溶解去除。因此，盐酸就是一种广泛、普遍用于溶解清除水垢的化学药品。但是酸类在溶解水垢的过程中，也同样能够腐蚀设备金属材质。为了使酸类在溶解水垢的同时，不腐蚀金属材质就需要加入缓蚀剂。缓蚀剂是一种在酸类作用下，能够使金属表面吸附、覆盖形成一层致密的膜，从而阻断酸与金属反应的化学药剂。
酸与缓蚀剂复配，就得到了常见的除垢剂。因此，除垢剂种类繁多，不同酸类、不同缓蚀剂、不同浓度，生产出的除垢剂品种就不同；同样酸类、不同缓蚀剂、同样浓度，其生产出的除垢剂品种也不同。
现有技术中公开了许多制备除垢剂的方法，可归纳为三类：
1.无机酸类除垢剂：以无机酸为主剂，加缓蚀剂。主要无机酸为：盐酸、硝酸、硫酸、磷酸、氨基黄酸和氢氟酸。
2.有机酸类除垢剂：以有机酸为主剂，加缓蚀剂。主要有机酸有：酒石酸、苹果酸、草酸、柠檬酸、乙二胺四乙酸、羟基乙酸、甲酸、醋酸和丁二酸。
3.溶剂类除垢剂：以有机溶剂为主剂，加助剂。主要溶剂有：四氯化碳、三氯乙烯、煤油、氯仿、甲苯、乙醇和丙酮。
无机酸类除垢剂成本低，除垢能力强，一般用于工业清洗方面；有机酸类除垢剂成本高，除垢能力相对较弱，主要用于民用清洗方面；溶剂类除垢剂成本高，主要用于电子工业设备和电网系统。
无论何类除垢剂，它们的共性是一致的，能够溶解去除水垢；特性也是一致的，有毒、有害，尤其是对人体。在现有技术中从来没有过新型、绿色、环保、节能、安全的食品级电热水壶除垢剂这方面的报道。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是：弥补现有除垢剂对人体的有毒、有害性和对自然环境的破坏性，提供一种具有全新概念的能够达到食品级别的、安全、绿色、环保、节能的食品级电热水壶除垢剂。
本发明为解决技术问题所采取的技术方案是：
一种食品级电热水壶除垢剂，由下述原料按其重量比制备而成：
多元有机酸化合物：65～90
金属缓蚀剂：10～30
辅料：1～5。
所述的多元有机酸化合物是指含有一个或一个以上酸根的化合物，其分子式为：R[COOH]n，R为：含有1-12个碳的烷基，n为：1-3；所述的金属缓蚀剂为：含有6个羟基以上的有机化合物，其分子式为：R`(OH)n`，R`为含有12个碳以上的烷基，n`＞6；所述的辅料为食品级助剂。
所述的多元有机酸化合物为酒石酸、羟基乙酸、己二酸、草酸、柠檬酸、丁二酸、富马酸、苹果酸、乳酸和葡萄糖酸中的一种或一种以上。
所述的金属缓蚀剂为葡萄糖、葡萄糖酸钠、蔗糖、淀粉、糊精、果胶、明胶和维生素C中的一种或一种以上。
所述的辅料为食品级香精或色料。
将所述重量份的上述各原料按比例加入到搅拌器内，充分搅拌混匀，粉碎后进行包装，即得到本发明的食品级电热水壶除垢剂。
本发明的食品级电热水壶除垢剂由多元有机酸化合物与多羟基有机化合物进行一定条件下的复配，充分发挥各组分的单一作用和复配后的协同效能，达到即能快速溶解水垢，又能保护金属材质不被腐蚀的目的。
本发明是在类别繁多的除垢剂品种基础上，创新、开发、研制出的一种全新概念的电热水壶除垢剂，该电热水壶除垢剂的特点是：绿色、环保、安全、节能、对人体无害、无毒、无残留。除垢后的废液能快速自然分解，是一种人体补钙剂，该电热水壶除垢剂达到了食品级的标准。
本发明的积极有益效果是：
1.本发明创新发明了全新概念的食品级电热水壶除垢剂，符合现代社会回归自然的大众心理，迎合了人们对食品类更加注重卫生，健康的心态，尤其是生活中，一时一刻也离不开的饮用水的卫生要求。
2.本发明的食品级电热水壶除垢剂，为绿色、环保、安全除垢剂，即使饮用，对人体也无毒、无害，采用的原料及辅料全部达到绿色食品级标准。
3.本发明的食品级电热水壶除垢剂，为环保型除垢剂，除垢后的残液能快速在自然界中分解，对环境不会造成二次污染和危害。
4.本发明的食品级电热水壶除垢剂，能够快速溶解水垢，节约能源。
5.本发明的食品级电热水壶除垢剂，采用了新型的缓蚀剂，对不锈钢的腐蚀率为零，对铜、铝、碳钢和合金钢的腐蚀率＜1克/平方米.小时，远远小于中华人民共和国华工行业标准(HG/T2387-2007)规定的6克/平方米.小时。
6.本发明的食品级电热水壶除垢剂，随着电热水壶在家庭、宾馆、饭店、办公场所、公共娱乐场所的迅速普及，其市场潜力巨大，前景无限。如果能够工业化生产，其产生的经济效益是不可估量的。
7.本发明的食品级电热水壶除垢剂，最大贡献是从根本上改变了人们对普通除垢剂有毒、有害、污染环境的看法和观念。
具体实施方式：
实施例一、食品级电热水壶除垢剂的制备(乳酸配方)：
向500ml烧杯中加入40～150g食品级乳酸，15～45g食品级葡萄糖酸钠，1～15g实用水果香精和适量色素、充分混匀后.倒入家用粉碎机中粉碎，粉碎后称重包装，得到混配物料A。
取上述混配物料A 50g，放入500ml烧杯中，加水450ml充分溶解完全后，分成五份，每份100g溶液。倒入5只三角瓶中，编号为1号、2号、3号、4号和5号。分别在5只三角瓶中放入已称重的不锈钢标准腐蚀试片、铜标准腐蚀试片、碳钢标准腐蚀试片、铝标准腐蚀试片和合金钢标准腐蚀试片，并计时。6小时后取出试片擦干称重，计算腐蚀率。腐蚀率如下表：
  编号   材质   清洗前重   清洗后重   矢量   开始时间   结束时间   用时   腐蚀率
  1   不锈钢   23.4508g   23.4492g   0.0016g   9:30   15:30   6小时   0.0952g/m2.hr
  2   铜   26.3843   26.3811   0.0032g   9:30   15:30   6小时   0.1905g/m2.hr
  3   铝   18.5467   18.5414   0.0053g   9:30   15:30   6小时   0.315g/m2.hr
  4   碳钢   22.6781   22.6730   0.0051g   9:30   15:30   6小时   0.303g/m2.hr
  5   合金钢   23.8426   23.8398   0.0028g   9:30   15:30   6小时   0.167g/m2.hr
从上表腐蚀率来看，最高为0.3g/m2.hr，远远底于中华人民共和国化工行业标准(HG/T2387-2007)规定的6g/m2.hr。说明该除垢剂对金属的腐蚀性很低，是非常安全的一种新型食品级电热水壶除垢剂。
取上述混配物料A 10g，放入100ml烧杯中，加入90ml水，充分完全溶解后，向溶液中加入6g碳酸钙水垢，有大量水泡生成，20分钟后垢质全部溶解完全，说明该除垢剂对碳酸盐水垢的溶解能力是非常强的。
实施例二、食品级电热水壶除垢剂的制备(苹果酸配方)：
称量40～180g食品级苹果酸，15～54g糊精，和1～15g食用柠檬香精，放入到粉碎机中，充分粉碎后，得到混配物料B。
取混配物料B重复实施例一的步骤，各金属腐蚀率如下表：
  编号   材质   清洗前重(克)   清洗后重(克)   失重(克)   开始时间   结束时间   用时(小时)   腐蚀率(g/m2.h
  1   不锈钢   22.6815   22.6781   0.0034   10:00   16:00   6   0.202
  2   铜   25.1487   25.1366   0.0121   10:00   16:00   6   0.720
  3   铝   17.5469   17.5314   0.0155   10:00   16:00   6   0.923
  4   碳钢   23.9105   23.8997   0.0108   10:00   16:00   6   0.643
  5   合金钢   23.0986   23.0944   0.0042   10:00   16:00   6   0.250
从表中可以看出，其对金属的腐蚀率普遍高于实施例一。最高腐蚀率为0.9g/m2.hr，仍低于国家标准归定的6g/m2.hr
取上述混配物料B 10g，放入100ml烧杯中，加入90ml水充分溶解完全后，向溶液中加入碳酸钙水垢6g，有大量气泡生成，10分钟后垢质全部溶解。说明该配方除垢剂对碳酸盐水垢的溶解能力是快速的。
实施例三、食品级电热水壶除垢剂的制备(酒石酸配方)：
称量40～180g食品级酒石酸，15～50g食品级明胶和1～25g橘子香精，放入到粉碎机中，充分粉碎后，得到混配物料C。
取混配物料C重复实施例一的步骤，各金属腐蚀率如下表：
  编号   材质   清洗前重(g)   清洗后重(g)   失重(g)   开始时间   结束时  用时(h)   腐蚀率(g/m2.h)
  1   不锈钢   23.1407   23.1384   0.0023   8:30   14:30   6   0.137
  2   铜   24.5701   24.5616   0.0085   8:30   14:30   6   0.506
  3   铝   18.3219   18.3126   0.0093   8:30   14:30   6   0.554
  4   碳钢   22.9857   22.9749   0.0108   8:30   14:30   6   0.643
  5   合金钢   23.0625   23.0597   0.0028   8:30   14:30   6   0.167
从表中可以看出，最高腐蚀率为：0.6g/m2.h。仍低于国家标准规定的6g/m2.h。
取上述混配物料C 10g，放入100ml烧杯中，加入90ml水，充分完全溶解后，向溶液中加入6g碳酸钙水垢，有大量水泡生成10分钟后垢质全部溶解。说明该配方除垢剂对碳酸盐水垢的溶解能力强。
实施例四、食品级电热水壶除垢剂的制备(柠檬酸配方)：
称量40～175g食品级柠檬酸，25～50g蔗糖，5～25g食用苹果香精，放入到粉碎机中，充分粉碎后，得到混配物料D。
取混配物料D重复实施例一的步骤，各金属腐蚀率如下表：
  编号   材质   清洗前重(g)   清洗后重(g)   失重(g)   开始时间   结束时间   用时   腐蚀率(g/m2.h)
  1   不锈钢   23.5108   23.5096   0.0012   9:00   13:00   6   0.0174
  2   铜   25.2420   25.2391   0.0029   9:00   13:00   6   0.173
  3   铝   18.0247   18.0162   0.0085   9:00   13:00   6   0.506
  4   碳钢   24.1745   24.1603   0.0142   9:00   13:00   6   0.845
  5   合金钢   22.9806   22.9784   0.0022   9:00   13:00   6   0.131
从表中可以看出，最高腐蚀率为：0.8g/m2.h。仍低于国家标准规定的6g/m2.h。
取上述混配物料D 10g放入100ml烧杯中加入90ml水，充分完全溶解后，向溶液中加入6g碳酸钙水垢，有大量水泡生成10分钟后垢质全部溶解。说明该配方除垢剂对碳酸盐水垢的溶解能力强。

Claims (6)

1、一种食品级电热水壶除垢剂，其特征在于：所述的食品级电热水壶除垢剂由下述原料按其重量比制备而成：
多元有机酸化合物：65～90
金属缓蚀剂：10～30
辅料：1～5。
2、根据权利要求1所述的食品级电热水壶除垢剂，其特征在于：所述的多元有机酸化合物是指含有一个或一个以上酸根的化合物，其分子式为：R[COOH]n，R为：含有1-12个碳的烷基，n为：1-3；所述的金属缓蚀剂为：含有6个羟基以上的有机化合物，其分子式为：R`(OH)n`，R`为含有12个碳以上的烷基，n`＞6；所述的辅料为食品级助剂。
3、根据权利要求2所述的食品级电热水壶除垢剂，其特征是：所述的多元有机酸化合物为酒石酸、羟基乙酸、己二酸、草酸、柠檬酸、丁二酸、富马酸、苹果酸、乳酸和葡萄糖酸中的一种或一种以上。
4、根据权利要求2所述的食品级电热水壶除垢剂，其特征是：所述的金属缓蚀剂为葡萄糖、葡萄糖酸钠、蔗糖、淀粉、糊精、果胶、明胶和维生素C中的一种或一种以上。
5、根据权利要求2所述的食品级电热水壶除垢剂，其特征是：所述的辅料为食品级香精或色料。
6、一种权利要求1～5任一项所述的食品级电热水壶除垢剂的制备方法，其特征是：将所述重量份的上述各原料按比例加入到搅拌器内，充分搅拌混匀，粉碎后进行包装，即得到本发明的食品级电热水壶除垢剂。
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