CN108483685A - 一种工业循环冷却水用缓释型无磷阻垢剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业循环冷却水用缓释型无磷阻垢剂的制备方法，涉及阻垢剂技术领域，包括如下步骤：(1)阻垢内容物的制备，(2)缓释载体的制备，(3)缓释型无磷阻垢剂的制备。本发明利用聚葡萄糖与月桂酸的酯化反应制得缓释载体，所制缓释载体通过作为骨架结构而发挥缓释作用，控制阻垢内容物的释放速度，从而保证长期阻垢效果；并且制得的缓释型无磷阻垢剂解决了现有磷系阻垢剂存在的易形成磷酸盐垢、促进循环水内微生物繁殖、导致受纳水体富营养化的技术问题。
Description
技术领域：
本发明涉及阻垢剂技术领域，具体涉及一种工业循环冷却水用缓释型无磷阻垢剂的制备方法。
背景技术：
工业循环水主要用在冷却水系统中，也叫循环冷却水，占总用水量的90％以上，提高其重复利用率是节水节能的重要手段。由于循环冷却水在冷却过程中不断地蒸发，使水中含盐浓度不断增高，超过某些盐类的溶解度而沉淀附着在系统管壁上形成水垢。常见的有碳酸钙、磷酸钙、硅酸镁等垢，水垢的产生大大降低了传热效率，0.5mm厚的水垢就能使传热系数降低18％左右。
目前我国冷却水处理中所使用的阻垢剂基本以磷系配方为主，虽然在性能上基本能够达到使用要求，但磷系配方仍存在不足。磷系阻垢剂在使用过程中存在易形成磷酸盐垢的隐患，影响水冷器长期运行时的换热效果；并且磷系配方促进循环水内微生物繁殖，消耗大量的杀菌剂，而大量磷的排放易导致受纳水体的富营养化。所以，开发使用低磷或无磷阻垢剂对冷却水处理具有重要的意义。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种制备操作简单易行且缓释阻垢效果好的工业循环冷却水用缓释型无磷阻垢剂的制备方法。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种工业循环冷却水用缓释型无磷阻垢剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)阻垢内容物的制备：将水处理级多聚谷氨酸和葡萄糖酸钠混合均匀，并经干法制粒制成20-60目的颗粒，再经超微粉碎机制成270-400目的微粉，即得阻垢内容物；
(2)缓释载体的制备：将聚葡萄糖溶于水中制成浓度10wt％的水溶液，同时将月桂酸溶于甲醇中制成饱和溶液，并将聚葡萄糖的水溶液加热至回流状态保温搅拌，滴加稀硫酸调节溶液pH值至4-5，再滴加月桂酸的甲醇溶液，滴完后继续回流保温搅拌，反应结束后自然冷却至室温，然后转入0-5℃环境中密封静置8-12h，过滤，所得滤渣送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得缓释载体；
(3)缓释型无磷阻垢剂的制备：将所制缓释载体均匀分散于5-10倍重量水中，并加热至55-65℃保温搅拌，再加入阻垢内容物，继续于55-65℃保温搅拌15min，所得混合物送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒经超微粉碎机制成微粉，即得缓释型无磷阻垢剂。
所述水处理级多聚谷氨酸、葡萄糖酸钠的质量比为1-5:1-5。
所述聚葡萄糖、月桂酸的质量比为1-5:1-5。
所述缓释载体、阻垢内容物的质量比为1-5:1-5。
所述步骤(3)中与阻垢内容物一并加入的还有载体助剂，缓释载体与载体助剂的质量比为5:0.5-1。
所述载体助剂由丙烯酰胺和N-羟甲基丙烯酰胺制成，其具体制备方法为：向95％乙醇中加入丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺和过硫酸铵，并加热至回流状态保温搅拌，反应结束后继续搅拌至自然冷却至室温，所得混合物经减压浓缩除去溶剂，浓缩剩余物经真空干燥至恒重，即得载体助剂。
所述丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、过硫酸铵的质量比为5-10:1-5:0.05-0.1。
本发明的有益效果是：
(1)本发明以水处理级多聚谷氨酸和葡萄糖酸钠作为原料制得阻垢内容物，阻垢效果好，并且不会增加循环冷却水作为废水进行处理时的处理难度，反而在废水处理时残留的水处理级多聚谷氨酸和葡萄糖酸钠会提高废水处理效果，水处理级多聚谷氨酸通过絮凝作用吸附废水中的悬浮性污染物，葡萄糖酸钠对管道内部起到清洗作用；
(2)本发明利用聚葡萄糖与月桂酸的酯化反应制得缓释载体，所制缓释载体通过作为骨架结构而发挥缓释作用，控制阻垢内容物的释放速度，从而保证长期阻垢效果；并且制得的缓释型无磷阻垢剂解决了现有磷系阻垢剂存在的易形成磷酸盐垢、促进循环水内微生物繁殖、导致受纳水体富营养化的技术问题；
(3)本发明通过载体助剂的配合使用进一步改善所制缓释型无磷阻垢剂的缓释阻垢效果，延长阻垢成分的作用时间，提高阻垢成分的利用率。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
(1)阻垢内容物的制备：将5g水处理级多聚谷氨酸和2g葡萄糖酸钠混合均匀，并经干法制粒制成50目的颗粒，再经超微粉碎机制成325目的微粉，即得阻垢内容物；
(2)缓释载体的制备：将5g聚葡萄糖溶于水中制成浓度10wt％的水溶液，同时将5g月桂酸溶于甲醇中制成饱和溶液，并将聚葡萄糖的水溶液加热至回流状态保温搅拌，滴加稀硫酸调节溶液pH值至5，再滴加月桂酸的甲醇溶液，滴完后继续回流保温搅拌，反应结束后自然冷却至室温，然后转入0-5℃环境中密封静置12h，过滤，所得滤渣送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得缓释载体；
(3)缓释型无磷阻垢剂的制备：将所制5g缓释载体均匀分散于8倍重量水中，并加热至60-65℃保温搅拌，再加入1.5g阻垢内容物，继续于60-65℃保温搅拌15min，所得混合物送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒经超微粉碎机制成微粉，即得缓释型无磷阻垢剂。
实施例2
(1)阻垢内容物的制备：将5g水处理级多聚谷氨酸和2.5g葡萄糖酸钠混合均匀，并经干法制粒制成50目的颗粒，再经超微粉碎机制成325目的微粉，即得阻垢内容物；
(2)缓释载体的制备：将5g聚葡萄糖溶于水中制成浓度10wt％的水溶液，同时将5g月桂酸溶于甲醇中制成饱和溶液，并将聚葡萄糖的水溶液加热至回流状态保温搅拌，滴加稀硫酸调节溶液pH值至5，再滴加月桂酸的甲醇溶液，滴完后继续回流保温搅拌，反应结束后自然冷却至室温，然后转入0-5℃环境中密封静置12h，过滤，所得滤渣送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得缓释载体；
(3)缓释型无磷阻垢剂的制备：将所制5g缓释载体均匀分散于8倍重量水中，并加热至60-65℃保温搅拌，再加入2g阻垢内容物，继续于60-65℃保温搅拌15min，所得混合物送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒经超微粉碎机制成微粉，即得缓释型无磷阻垢剂。
实施例3
(1)阻垢内容物的制备：将5g水处理级多聚谷氨酸和2.5g葡萄糖酸钠混合均匀，并经干法制粒制成50目的颗粒，再经超微粉碎机制成325目的微粉，即得阻垢内容物；
(2)缓释载体的制备：将5g聚葡萄糖溶于水中制成浓度10wt％的水溶液，同时将5g月桂酸溶于甲醇中制成饱和溶液，并将聚葡萄糖的水溶液加热至回流状态保温搅拌，滴加稀硫酸调节溶液pH值至5，再滴加月桂酸的甲醇溶液，滴完后继续回流保温搅拌，反应结束后自然冷却至室温，然后转入0-5℃环境中密封静置12h，过滤，所得滤渣送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得缓释载体；
(3)缓释型无磷阻垢剂的制备：将所制5g缓释载体均匀分散于8倍重量水中，并加热至60-65℃保温搅拌，再加入2g阻垢内容物和0.5g载体助剂，继续于60-65℃保温搅拌15min，所得混合物送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒经超微粉碎机制成微粉，即得缓释型无磷阻垢剂。
载体助剂的制备：向95％乙醇中加入8g丙烯酰胺、3g N-羟甲基丙烯酰胺和0.1g过硫酸铵，并加热至回流状态保温搅拌，反应结束后继续搅拌至自然冷却至室温，所得混合物经减压浓缩除去溶剂，浓缩剩余物经真空干燥至恒重，即得载体助剂。
对照例1
(1)阻垢内容物的制备：将5g水处理级多聚谷氨酸和2.5g葡萄糖酸钠混合均匀，并经干法制粒制成50目的颗粒，再经超微粉碎机制成325目的微粉，即得阻垢内容物；
(2)缓释型无磷阻垢剂的制备：将所制5g聚葡萄糖均匀分散于8倍重量水中，并加热至60-65℃保温搅拌，再加入2g阻垢内容物，继续于60-65℃保温搅拌15min，所得混合物送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒经超微粉碎机制成微粉，即得缓释型无磷阻垢剂。
对照例2
(1)阻垢内容物的制备：将5g水处理级多聚谷氨酸和2.5g葡萄糖酸钠混合均匀，并经干法制粒制成50目的颗粒，再经超微粉碎机制成325目的微粉，即得阻垢内容物；
(2)缓释型无磷阻垢剂的制备：将所制5gβ-环糊精均匀分散于8倍重量水中，并加热至60-65℃保温搅拌，再加入2g阻垢内容物，继续于60-65℃保温搅拌15min，所得混合物送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒经超微粉碎机制成微粉，即得缓释型无磷阻垢剂。
对照例3
(1)阻垢内容物的制备：将聚天门冬氨酸经干法制粒制成50目的颗粒，再经超微粉碎机制成325目的微粉，即得阻垢内容物；
(2)缓释载体的制备：将5g聚葡萄糖溶于水中制成浓度10wt％的水溶液，同时将5g月桂酸溶于甲醇中制成饱和溶液，并将聚葡萄糖的水溶液加热至回流状态保温搅拌，滴加稀硫酸调节溶液pH值至5，再滴加月桂酸的甲醇溶液，滴完后继续回流保温搅拌，反应结束后自然冷却至室温，然后转入0-5℃环境中密封静置12h，过滤，所得滤渣送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得缓释载体；
(3)缓释型无磷阻垢剂的制备：将所制5g缓释载体均匀分散于8倍重量水中，并加热至60-65℃保温搅拌，再加入2g阻垢内容物，继续于60-65℃保温搅拌15min，所得混合物送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒经超微粉碎机制成微粉，即得缓释型无磷阻垢剂。
实施例4
以实施例2为基础，设置以等量聚葡萄糖作为缓释载体的对照例1、以等量β-环糊精作为缓释载体的对照例2、以等量聚天门冬氨酸作为阻垢内容物的对照例3。
分别利用实施例1-3、对照例1-3制备缓释型无磷阻垢剂，并测试其缓释阻垢性能，结果如表1所示。
取100g所制阻垢剂浸泡于100L水中，24h后测定阻垢剂的释放量，并计算累积释放率。
取100g所制阻垢剂浸泡于100L水中，6个月后测定碳酸钙含量，并计算阻碳酸钙率。
表1本发明缓释型无磷阻垢剂的缓释阻垢性能
| 组别 | 累积释放率/％ | 阻碳酸钙率/％ |
| 实施例1 | 1.5 | 99.5 |
| 实施例2 | 1.3 | 99.5 |
| 实施例3 | 0.9 | 99.8 |
| 对照例1 | 100 | 23.6 |
| 对照例2 | 5.4 | 92.1 |
| 对照例3 | 2.1 | 89.3 |
由表1可知，实施例3中载体助剂的添加能增强缓释作用，并且保证长期阻垢效果；对照例1中直接以聚葡萄糖作为缓释载体，并不能赋予所制阻垢剂缓释作用，同时长期阻垢效果很差；对照例2中以β-环糊精作为缓释载体，减弱了所制阻垢剂的缓释作用，并且降低了长期阻垢效果；对照例3中以聚天门冬氨酸作为阻垢成分，长期阻垢效果弱于实施例2。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种工业循环冷却水用缓释型无磷阻垢剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)阻垢内容物的制备：将水处理级多聚谷氨酸和葡萄糖酸钠混合均匀，并经干法制粒制成20-60目的颗粒，再经超微粉碎机制成270-400目的微粉，即得阻垢内容物；
(2)缓释载体的制备：将聚葡萄糖溶于水中制成浓度10wt％的水溶液，同时将月桂酸溶于甲醇中制成饱和溶液，并将聚葡萄糖的水溶液加热至回流状态保温搅拌，滴加稀硫酸调节溶液pH值至4-5，再滴加月桂酸的甲醇溶液，滴完后继续回流保温搅拌，反应结束后自然冷却至室温，然后转入0-5℃环境中密封静置8-12h，过滤，所得滤渣送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得缓释载体；
(3)缓释型无磷阻垢剂的制备：将所制缓释载体均匀分散于5-10倍重量水中，并加热至55-65℃保温搅拌，再加入阻垢内容物，继续于55-65℃保温搅拌15min，所得混合物送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒经超微粉碎机制成微粉，即得缓释型无磷阻垢剂。
2.根据权利要求1所述的工业循环冷却水用缓释型无磷阻垢剂的制备方法，其特征在于：所述水处理级多聚谷氨酸、葡萄糖酸钠的质量比为1-5:1-5。
3.根据权利要求1所述的工业循环冷却水用缓释型无磷阻垢剂的制备方法，其特征在于：所述聚葡萄糖、月桂酸的质量比为1-5:1-5。
4.根据权利要求1所述的工业循环冷却水用缓释型无磷阻垢剂的制备方法，其特征在于：所述缓释载体、阻垢内容物的质量比为1-5:1-5。
5.根据权利要求1所述的工业循环冷却水用缓释型无磷阻垢剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中与阻垢内容物一并加入的还有载体助剂，缓释载体与载体助剂的质量比为5:0.5-1。
6.根据权利要求5所述的工业循环冷却水用缓释型无磷阻垢剂的制备方法，其特征在于：所述载体助剂由丙烯酰胺和N-羟甲基丙烯酰胺制成，其具体制备方法为：向95％乙醇中加入丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺和过硫酸铵，并加热至回流状态保温搅拌，反应结束后继续搅拌至自然冷却至室温，所得混合物经减压浓缩除去溶剂，浓缩剩余物经真空干燥至恒重，即得载体助剂。
7.根据权利要求6所述的工业循环冷却水用缓释型无磷阻垢剂的制备方法，其特征在于：所述丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、过硫酸铵的质量比为5-10:1-5:0.05-0.1。
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