CN102452723A

CN102452723A - 无磷复合阻垢剂的制备方法

Info

Publication number: CN102452723A
Application number: CN2010105190682A
Authority: CN
Inventors: 沈剑; 夏志先
Original assignee: SHANGHAI FENGXIN ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI FENGXIN ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2010-10-25
Filing date: 2010-10-25
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2030-10-25
Also published as: CN102452723B

Abstract

本发明公开了一种无磷复合阻垢剂的制备方法，包括聚天冬氨酸、木质素磺酸钠、氧化淀粉和去离子水，其特征在于按照质量百分比为聚天冬氨酸为10％～13％、木质素硫酸钠25％～28％、氧化淀粉10％～13％、去离子水50％～55％混合制成。本发明所采用的原料均不含磷，在较高pH和较高温度的废水中可以长时间留用，原料含有可再生物质，并且对重金属具有极强的螯合能力。

Description

无磷复合阻垢剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种工业冷却水处理中阻垢剂，特别涉及一种无磷复合阻垢剂的制备方法。

背景技术

近年来，随着国家经济的快速增长，许多基础工业也得到了长足的发展如能源、钢铁、炼油、大化工等，从而使得工业用水量逐年大幅度上升，其中冷却水所占比重较大，有些部门甚至高达90％左右。因此，如何利用高新技术、发挥科研优势、有效合理地节约用水并保护水资源不受污染，是经济快速发展中急需解决的课题之一。

工业冷却水以前多采用直流冷却水系统，不仅用水量很大，不易进行水质控制，而且排污量大。目前大多数国家都已将工业直流冷却水改为循环冷却水，因而在一定程度上节约了用水，减少了排污，而且防止了污染。

在敞开式循环冷却水系统中，冷却水通过换热后升温，然后在冷却塔中通过蒸发作用降温，返回系统循环使用。提高浓缩倍数，可有效降低补水量和排污量。但随着浓缩倍数提高导致垢离子浓度也成比例上升，如不对系统进行水质稳定，冷却水将会出现严重的水垢沉积。水中的微溶性物质，如碳酸钙、磷酸钙和硫酸钙等可能在换热面上形成水垢悬浮固体，泥土、腐蚀产物和泥尘也会沉积在流速较低的地方。

含有各种杂质、菌藻的冷却水将会造成四个主要方面的问题，即金属腐蚀、界面的结垢、污染的产生和微生物的繁殖。水垢特别容易沉积在传热面上，影响传热的正常进行、消耗和浪费能量。严重时甚至使换热器堵塞、系统阻力增大，水泵和冷却塔效率下降，生产的能耗增加，产量下降。水垢容易发生垢下腐蚀，造成设备的穿孔，危及安全，这就给冷却水系统带来危害。

因而，冷却水水质的控制也就是针对以上问题而采取的各种控制手段和方法，既要降低金属的腐蚀速度、控制垢层的生长速度，又要使污泥分散在水中而不附在冷却水系统的各种表面上，同时还要抑制微生物的大量繁殖。

目前，主要采用添加一些水质稳定剂，其中起主要作用的是阻垢剂，而且绝大多数阻垢剂都有阻垢和缓蚀的双重作用。

阻垢剂目前发展成以下几类：无机盐类缓蚀剂、含磷阻垢剂、聚羧酸类阻垢剂、绿色水处理剂。

铬酸盐、亚硝酸盐等无机盐类缓蚀剂，阻垢效果十分优越，适应各种水质处理。但由于本身的毒性，是一种致癌物质，随着环境保护法规的日益严格，此类药剂的使用受到严格的限制。

常见的含磷阻垢剂分为无机聚磷酸盐、有机膦酸酯、有机多元膦酸和含磷的水溶性聚合物四大类。目前，磷系水处理剂因其无毒、低价、具有较好的缓蚀、阻垢等多种功能，占当今水处理剂的70％～80％以上，但是磷的排放存在着引起水体富营养化，产生“赤潮”公害的弊端。近年来，我国近海海域、内陆湖泊如云南滇池、江苏太湖等均发生大面积赤潮现象，严重影响生态环境。对此，国际上限磷和禁磷呼声越来越高，且有国家采取了限磷和禁磷措施，如德国等提出排放水中浓度＜1mg/L等。我国虽然没有明确规定，但是随着人类保护意识的增强和经济发展的需要，今后必然需要加以控制，并会开发出新型环境友好型水处理剂。

绿色水处理剂中比较典型的是聚天冬氨酸。聚天冬氨酸制造工艺清洁，且利用后的聚天冬氨酸酯最终能被微生物或真菌高效稳定的降解为对环境无害的物质，具有很好的缓蚀阻垢性能。

但是聚天冬氨酸价格较高，且本身阻垢缓蚀性能一般难以达到很高的水平，目前市场上仍靠跟有机膦酸盐复合使用，才能达到较好阻垢效果，比如乙二胺四甲叉膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、2-膦酸基-1，2，4-丁烷三羧酸等，这却与环保无磷的环境友好型发展方向相违背。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种无磷复合阻垢剂的制备方法，采用无磷原料制成，可以在高温、高pH条件下上时间工作，原料可再生，具有高效的重金属螯合能力。

本发明是通过以下的技术方案实现的：

一种无磷复合阻垢剂的制备方法，包括聚天冬氨酸、木质素磺酸钠、氧化淀粉和去离子水，按照质量百分比为聚天冬氨酸10％～13％、木质素硫酸钠25％～28％、氧化淀粉10％～13％、去离子水50％～55％混合制成。

所述聚天冬氨酸的纯度在40％～55％之间。

所述聚天冬氨酸可以是α-聚天冬氨酸或者是α-聚天冬氨酸和β-聚天冬氨酸两者的混合物，其中混合的聚天冬氨酸中，α-聚天冬氨酸的含量不低于65％。

所述聚天冬氨酸还可以选用聚天冬氨酸钠盐，所述聚天冬氨酸钠盐的纯度为40％～55％。

所述木质素磺酸钠选用分子量为5000～10000的4-羟基-3-甲氧基苯的多聚物。由于高分子的木质素磺酸钠多具有支链结构，在水中多有聚合电介的行为，于金属螯合量增大，在处理废水的同时，也可以吸附杂质。

所述木质素磺酸钠的纯度为40％～50％。

所述氧化淀粉是由次氯酸氧化玉米淀粉得到的具有羧基的聚合物。

本发明的有益效果为：

1.采用的原料成分为聚天冬氨酸、木质素磺酸钠、氧化淀粉，均不含磷；

2.该复配物适用于高钙离子浓度、较高pH值的水系统中，并且可以在较高温度的水系统中长时间停留；

3.该复配体系降低了环保型水处理剂聚天冬氨酸的用量，而且阻垢性能较单纯使用聚天冬氨酸优异；

4.原料之一木质素磺酸钠来自于造纸工业废水，是丰富的可再生资源；另一种原料氧化淀粉是由次氯酸氧化玉米淀粉得到的具有一定羧酸含量的聚合物，亦是环境友好的水处理药剂；

5.该复配体系除了具有优异的阻垢性能，还对重金属，尤其是铁、亚铁、镁、钙、铜、亚锡离子有较好的螯合能力，是有效的螯合剂和缓蚀剂。

具体实施方式

以下结合实施例，对本发明做进一步说明。

实施例1

处理温度为200℃～250℃，pH为9～12的废水。其中金属离子中铁含量为300mg/L，亚铁离子含量为250mg/L，镁含量为400mg/L，钙含量为600mg/L，铜含量为500mg/L，亚锡含量为100mg/L。

配置无磷复合阻垢剂100Kg，其中：

聚天冬氨酸粉末10Kg，所述聚天冬氨酸全部为α-聚天冬氨酸，纯度含量为40％；

木质素磺酸钠28Kg，纯度含量为40％；

氧化淀粉10Kg；

去离子水52Kg。

将上述配置的无磷复合阻垢剂100Kg全部倒入待处理的废水当中，搅拌，停留5-10天。

对经过处理后的废水进行金属离子成分分析测试：铁含量为5mg/L，亚铁离子含量为3.2mg/L，镁含量为4mg/L，钙含量为5mg/L，铜含量为3mg/L，亚锡含量为2mg/L。阻垢效率为98.6％

实施例2

处理温度为250℃～300℃，pH为12～13的废水。其中金属离子中铁含量为200mg/L，亚铁离子含量为150mg/L，镁含量为350mg/L，钙含量为550mg/L，铜含量为400mg/L，亚锡含量为150mg/L。

配置无磷复合阻垢剂100Kg，其中：

聚天冬氨酸粉末13Kg，所述聚天冬氨酸全部为α-聚天冬氨酸，纯度含量为55％；

木质素磺酸钠25Kg，纯度含量为50％；

氧化淀粉12Kg；

去离子水50Kg。

对经过处理后的废水进行金属离子成分分析测试：铁含量为2mg/L，亚铁离子含量为3.2mg/L，镁含量为2mg/L，钙含量为5mg/L，铜含量为3mg/L，亚锡含量为2mg/L。阻垢效率为99.3％。

实施例3

处理温度为100℃～200℃，pH为9～10的废水。其中金属离子中铁含量为150mg/L，亚铁离子含量为250mg/L，镁含量为350mg/L，钙含量为600mg/L，铜含量为350mg/L，亚锡含量为100mg/L。

配置无磷复合阻垢剂100Kg，其中：

聚天冬氨酸粉末10Kg，所述聚天冬氨酸为α-聚天冬氨酸和β-聚天冬氨酸的混合物，其中α-聚天冬氨酸含量为75％，纯度含量为50％；

木质素磺酸钠27Kg，纯度含量为50％；

氧化淀粉10Kg；

去离子水53Kg。

对经过处理后的废水进行金属离子成分分析测试：铁含量为3mg/L，亚铁离子含量为2mg/L，镁含量为2mg/L，钙含量为5mg/L，铜含量为3mg/L，亚锡含量为3mg/L。阻垢效率为99.5％。

由上述实施例可以看出，本阻垢剂可以将高温、高pH的废水中的金属离子完全螯合，阻垢效率极高，为后处理过程提供了方便，是后处理之后排放的废水达到国家二级标准，并且处理过程无需降温，大大节省了工艺时间。

Claims

1.一种无磷复合阻垢剂的制备方法，包括聚天冬氨酸、木质素磺酸钠、氧化淀粉和去离子水，其特征在于按照质量百分比为聚天冬氨酸10％～13％、木质素硫酸钠25％～28％、氧化淀粉10％～13％、去离子水50％～55％混合制成。

2.如权利要求1所述的无磷复合阻垢剂的制备方法，其特征在于所述聚天冬氨酸的纯度在40％～55％之间。

3.如权利要求1所述的无磷复合阻垢剂的制备方法，其特征在于所述聚天冬氨酸可以是α-聚天冬氨酸或者是α-聚天冬氨酸和β-聚天冬氨酸两者的混合物，其中混合的聚天冬氨酸中，α-聚天冬氨酸的含量不低于65％。

4.如权利要求1所述的无磷复合阻垢剂的制备方法，其特征在于所述聚天冬氨酸还可以选用聚天冬氨酸钠盐，所述聚天冬氨酸钠盐的纯度为40％～55％。

5.如权利要求1所述的无磷复合阻垢剂的制备方法，其特征在于所述木质素磺酸钠选用分子量为5000～10000的4-羟基-3-甲氧基苯的多聚物。

6.如权利要求1所述的无磷复合阻垢剂的制备方法，其特征在于所述木质素磺酸钠的纯度为40％～50％。

7.如权利要求1所述的无磷复合阻垢剂的制备方法，其特征在于所述氧化淀粉是由次氯酸氧化玉米淀粉得到的具有羧基的聚合物。