CN108793443A - 环境友好型阻垢剂 - Google Patents

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汪鹏
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    • C02F5/00—Softening water; Preventing scale; Adding scale preventatives or scale removers to water, e.g. adding sequestering agents
    • C02F5/08—Treatment of water with complexing chemicals or other solubilising agents for softening, scale prevention or scale removal, e.g. adding sequestering agents
    • C02F5/10—Treatment of water with complexing chemicals or other solubilising agents for softening, scale prevention or scale removal, e.g. adding sequestering agents using organic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

本发明提出了一种环境友好型阻垢剂，按照重量份数，包括以下原料：聚环氧琥珀酸20～25份、淀粉12～16份、单宁6～10份、改性壳聚糖10～15份、葡萄糖酸钠3～6份、表面活性剂1～3份及水25～30份；所述改性壳聚糖主要由壳聚糖与丙烯酸二甲氨基乙酯反应制备得到，所述改性壳聚糖的取代度为60～85％。该阻垢剂解决了传统正磷酸金属盐的阻垢剂消化过快，阻垢效果差的问题，并且抗水解性能好。

Description

环境友好型阻垢剂
技术领域
本发明属于阻垢剂技术领域，具体涉及一种环境友好型阻垢剂。
背景技术
阻垢剂是具有能分散水中的难溶性无机盐、阻止或干扰难溶性无机盐在金属表面的沉淀、结垢功能，并维持金属设备有良好的传热效果的一类药剂。最常用的阻垢剂为正磷酸的碱金属盐。然而，这种投加方式在前期可能造成阻垢剂含量过高，而在后期可能发生在下一次投料前阻垢剂已消耗殆尽，导致发生结垢的现象。此外，由于磷酸钙的溶解度很小，当正磷酸根离子浓度过大时，不仅不能起到阻垢效果，反而磷酸钙形成的结垢远比碳酸钙和碳酸氢钙引起的结构更难清除，因此，迫切寻找一种投加量小，使用后不易结垢，具有较高的阻垢效果的阻垢剂。
壳聚糖本身为线型分子，分子链中含有反应性基团羟基和氨基，且氨基的邻位是羟基，可使壳聚糖分子中形成类似网状结构的笼形分子，因此，壳聚糖可具有一定的吸附、络合、螯合性能，故有一定的抗垢作用。但是，壳聚糖因其抗水解性差，目前只在水处理中作为絮凝剂应用，将壳聚糖应用为阻垢剂尚需提高其抗水解性，该技术还处于研究的起始阶段，国内外相关文献还比较少。
发明内容
本发明提出一种环境友好型阻垢剂，该阻垢剂解决了传统正磷酸金属盐的阻垢剂消化过快，阻垢效果差的问题，并且抗水解性能好。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种环境友好型阻垢剂，按照重量份数，包括以下原料：
聚环氧琥珀酸20～25份、淀粉12～16份、单宁6～10份、改性壳聚糖10～15份、葡萄糖酸钠3～6份、表面活性剂1～3份及水25～30份；所述改性壳聚糖主要由壳聚糖与丙烯酸二甲氨基乙酯反应制备得到，所述改性壳聚糖的取代度为60～85％。
优选地，所述改性壳聚糖的制备方法包括以下步骤：
1)将壳聚糖溶于草酸水溶液中，配制成壳聚糖草酸水溶液；
2)将壳聚糖草酸水溶液水浴加热至60～70℃，同时搅拌处理20min～30min；
3)向步骤2)的壳聚糖草酸水溶液中加入丙烯酸二甲氨基乙酯，反应3～6h后，冷却至室温得到反应产物；
4)将反应产物进行重结晶，结晶产物然后干燥处理即可。
优选地，所述壳聚糖与所述草酸水溶液的质量与体积之比为1g:100～150ml。
优选地，所述草酸水溶液中的草酸的质量浓度为3～8％。
优选地，所述壳聚糖与所述丙烯酸二甲氨基乙酯的质量之比为1:1.5～3.5。
优选地，所述表面活性剂选自月桂醇单乙醇胺、脂肪醇聚氧乙烯醚与十二烷基葡萄糖苷中的一种或者多种。
本发明的环境友好型阻垢剂的制备方法：按照配比将上述原料混合搅拌均匀即可。
本发明的有益效果：
1、本发明的环境友好型阻垢剂其中的聚环氧琥珀酸具有很强的抗碱性，兼具阻垢缓释双重功效，在聚合物分子中插入了氧原子而使得其阻垢性能大大优于常用的有机膦酸类聚合物阻垢剂。
2、本发明则通过丙烯酸二甲氨基乙酯改性壳聚糖，由于所含氨基属于亲水类基团，且碱性较强，增强了分子链的刚性，提高了产物的热稳定性，同时在一定程度上抑制了水解作用，提高了改性壳聚糖的稳定性。对碱性地热硬水中加入本发明的阻垢剂，通过吸附、络合、螯合的作用可有效防止结垢问题。本发明的改性壳聚糖与葡萄糖酸钠具有明显的协同作用。
具体实施方式
实施例1
一种环境友好型阻垢剂，按照重量份数，包括以下原料：
聚环氧琥珀酸23份、淀粉14份、单宁8份、改性壳聚糖13份、葡萄糖酸钠5份、月桂醇单乙醇胺2份及水28份。
改性壳聚糖的取代度为70％，其制备方法，包括以下步骤：
1)将壳聚糖溶于质量浓度为5％草酸水溶液中，配制成壳聚糖草酸水溶液；
2)将壳聚糖草酸水溶液水浴加热至60℃，同时搅拌处理30min；
3)向步骤2)的壳聚糖草酸水溶液中加入丙烯酸二甲氨基乙酯，反应6h后，冷却至室温得到反应产物；
4)将反应产物进行重结晶，结晶产物然后干燥处理即可。
壳聚糖与草酸水溶液的质量与体积之比为1g:130ml。壳聚糖与丙烯酸二甲氨基乙酯的质量之比为1:2.2。
实施例2
一种环境友好型阻垢剂，按照重量份数，包括以下原料：
聚环氧琥珀酸20份、淀粉12份、单宁10份、改性壳聚糖10份、葡萄糖酸钠6份、脂肪醇聚氧乙烯醚1份及水30份。
改性壳聚糖的取代度为85％，其制备方法，包括以下步骤：
1)将壳聚糖溶于质量浓度为8％草酸水溶液中，配制成壳聚糖草酸水溶液；
2)将壳聚糖草酸水溶液水浴加热至70℃，同时搅拌处理20min；
3)向步骤2)的壳聚糖草酸水溶液中加入丙烯酸二甲氨基乙酯，反应3h后，冷却至室温得到反应产物；
4)将反应产物进行重结晶，结晶产物然后干燥处理即可。
壳聚糖与草酸水溶液的质量与体积之比为1g:150ml。壳聚糖与丙烯酸二甲氨基乙酯的质量之比为1:3.5。
实施例3
一种环境友好型阻垢剂，按照重量份数，包括以下原料：
聚环氧琥珀酸25份、淀粉16份、单宁6份、改性壳聚糖15份、葡萄糖酸钠3份、十二烷基葡萄糖苷3份及水25份。
改性壳聚糖的取代度为60％，其制备方法，包括以下步骤：
1)将壳聚糖溶于质量浓度为3％草酸水溶液中，配制成壳聚糖草酸水溶液；
2)将壳聚糖草酸水溶液水浴加热至62℃，同时搅拌处理28min；
3)向步骤2)的壳聚糖草酸水溶液中加入丙烯酸二甲氨基乙酯，反应3.6h后，冷却至室温得到反应产物；
4)将反应产物进行重结晶，结晶产物然后干燥处理即可。
壳聚糖与草酸水溶液的质量与体积之比为1g:100ml。壳聚糖与所述丙烯酸二甲氨基乙酯的质量之比为1:1.5。
试验例
将实例1至实例3及对照例进行试验，具体试验步骤如下：
首先将实例1、实例2、实例3及对照例制备的阻垢剂配制成质量分数为21％的阻垢稀释液，再选择四片基材，将基材浸泡于阻垢缓释液中20天，其中基材的面积为28cm2，重量为20.322g，10天后基材结垢参数如表1。
表1
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种环境友好型阻垢剂，其特征在于，按照重量份数，包括以下原料：
聚环氧琥珀酸20～25份、淀粉12～16份、单宁6～10份、改性壳聚糖10～15份、葡萄糖酸钠3～6份、表面活性剂1～3份及水25～30份；所述改性壳聚糖主要由壳聚糖与丙烯酸二甲氨基乙酯反应制备得到，所述改性壳聚糖的取代度为60～85％。
2.根据权利要求1所述的环境友好型阻垢剂，其特征在于，所述改性壳聚糖的制备方法包括以下步骤：
1)将壳聚糖溶于草酸水溶液中，配制成壳聚糖草酸水溶液；
2)将壳聚糖草酸水溶液水浴加热至60～70℃，同时搅拌处理20min～30min；
3)向步骤2)的壳聚糖草酸水溶液中加入丙烯酸二甲氨基乙酯，反应3～6h后，冷却至室温得到反应产物；
4)将反应产物进行重结晶，结晶产物然后干燥处理即可。
3.根据权利要求2所述的环境友好型阻垢剂，其特征在于，所述壳聚糖与所述草酸水溶液的质量与体积之比为1g:100～150ml。
4.根据权利要求2所述的环境友好型阻垢剂，其特征在于，所述草酸水溶液中的草酸的质量浓度为3～8％。
5.根据权利要求2所述的环境友好型阻垢剂，其特征在于，所述壳聚糖与所述丙烯酸二甲氨基乙酯的质量之比为1:1.5～3.5。
6.根据权利要求1所述的环境友好型阻垢剂，其特征在于，所述表面活性剂选自月桂醇单乙醇胺、脂肪醇聚氧乙烯醚与十二烷基葡萄糖苷中的一种或者多种。
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