CN108862641A - 循环冷却水用缓释阻垢剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种循环冷却水用缓释阻垢剂，按照重量份数，包括以下原料：聚环氧琥珀酸20～25份、聚天冬氨酸12～16份、淀粉6～10份、改性壳聚糖10～15份、巯基苯并噻唑4～8份、表面活性剂1～3份及水25～30份；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，改性壳聚糖的取代度为60～85％。该阻垢剂解决了现有含磷循环冷却水中的含磷药剂引起的环境问题，并且抗水解性能好。

Description

循环冷却水用缓释阻垢剂
技术领域
本发明属于阻垢剂技术领域，具体涉及一种循环冷却水用缓释阻垢剂。
背景技术
阻垢剂是具有能分散在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。冷换设备防腐阻垢剂以环氧树脂和特定氨基树脂为基料，加入适量的各种助剂配置而成，为单组分。它具有优异的屏蔽、抗渗、防锈性能、良好的阻垢、导热性，优良的耐弱酸、强碱、有机溶剂等性能，它的附着力强，且膜层光亮、柔韧、致密、坚硬。
在循环冷却水系统中，主要存在结垢和腐蚀问题。为了防止系统结垢和腐蚀，目前最方便且有效的方法是在循环冷却水中投加缓蚀阻垢剂。目前国内常用于循环冷却水处理的缓蚀阻垢剂的配方多为膦系配方，其主剂为膦酸基(-PO3H2)直接与碳原子相连的缓蚀阻垢剂，常称之为有机膦酸。有机膦酸具有良好的化学稳定性、不易水解、可耐较高温度，且兼具缓蚀和阻垢双重功能。然而，随着环保法规的越来越严格以及含磷化合物引起的水体富营养化问题。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
本发明提出一种循环冷却水用缓释阻垢剂，该阻垢剂解决了现有含磷循环冷却水中的含磷药剂引起的环境问题，并且抗水解性能好。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种循环冷却水用缓释阻垢剂，按照重量份数，包括以下原料：
聚环氧琥珀酸20～25份、聚天冬氨酸12～16份、淀粉6～10份、改性壳聚糖10～15份、巯基苯并噻唑4～8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。
本发明的循环冷却水用缓释阻垢剂的制备方法：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、本发明的循环冷却水用缓释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。该聚环氧琥珀酸与聚天冬氨酸、淀粉具有很好的协同作用，
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。该阻垢剂能够用于处理钙硬度和总碱度之和为100mg/L以下的低硬度、低碱度循环冷却水，无须像其他试剂那样需要加入锌盐作进一步缓释。
具体实施方式
实施例1
一种循环冷却水用缓释阻垢剂，按照重量份数，包括以下原料：
聚环氧琥珀酸23份、聚天冬氨酸14份、淀粉8份、改性壳聚糖13份、巯基苯并噻唑6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
一种循环冷却水用缓释阻垢剂，按照重量份数，包括以下原料：
聚环氧琥珀酸20份、聚天冬氨酸12份、淀粉10份、改性壳聚糖10份、巯基苯并噻唑8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
一种循环冷却水用缓释阻垢剂，按照重量份数，包括以下原料：
聚环氧琥珀酸25份、聚天冬氨酸16份、淀粉6份、改性壳聚糖15份、巯基苯并噻唑4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
将实施例1-3的循环冷却水用缓释阻垢剂进行阻垢性能与缓释性能测试，结果见表1。
阻碳酸钙垢性能测定方法：
将各实施投加了药剂的试验用水于80±1℃恒温水浴内采用容量瓶法静置10h，待冷却后取样分析水中剩余Ca2+的浓度，同时做空白样，并计算阻垢率。
缓蚀性能测定方法：
将20#优质碳钢试片固定在挂片仪上，然后将试片完全浸入各实施例投加了药剂的试验用水中，恒定温度为40±1℃，保持转速为75rpm旋转72h，记录试验前后试片的重量，计算平均腐蚀速率。
试验用水的水质为钙硬度为240，总碱度为310，总硬度为313，pH为7.8。
表1
阻垢率(％) 平均腐蚀速率(mm/a)
实施例1 95.3 0.024
实施例2 94.4 0.026
实施例3 96.1 0.023
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)

1.一种循环冷却水用缓释阻垢剂，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、聚天冬氨酸12～16份、淀粉6～10份、改性壳聚糖10～15份、巯基苯并噻唑4～8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所述的循环冷却水用缓释阻垢剂，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所述的循环冷却水用缓释阻垢剂，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所述的循环冷却水用缓释阻垢剂，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所述的循环冷却水用缓释阻垢剂，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所述的循环冷却水用缓释阻垢剂，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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