CN108862643A - 锅炉循环水用的阻垢剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种锅炉循环水用的阻垢剂，按照重量份数，包括以下原料：聚环氧琥珀酸20～25份、改性聚天冬氨酸12～16份、淀粉6～10份、锌盐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；改性聚天冬氨酸主要是经过木质素磺酸与草酸改性制备得到。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，对碳酸钙和磷酸钙均有很好的阻垢性能。
Description
技术领域
本发明属于阻垢剂技术领域，具体涉及一种锅炉循环水用的阻垢剂。
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。
循环水在锅炉系统中起到了举足轻重的作用，但是所用循环水强度高、碱度大，具有严重结垢特征，当水温高于环境温度的各种场合下，碳酸钙等无机盐的结垢会带来严重的后果。将其作为循环介质用于工业循环水系统时，会引发水质恶化，发生腐蚀结垢等问题，导致锅炉及其管道堵塞或泄露，严重影响生产装置正常运行。随着社会经济的迅速发展和技术的进步，水处理技术日益受到重视，通过使用水处理药剂可有效防止结垢，从而提高设备及水的利用率而达到节约水源和能源的目的。聚天冬氨酸是一种新型的可生物降解的环境友好型高分子材料，其原料易得、价格不高，近年来广泛地用于水处理剂、洗涤剂、化妆品、抑菌剂、分散剂、螯合剂、农药、农用化肥等领域。由于聚天冬氨酸分子结构上的特征，易与金属离子吸附或结合，因此具有防止水垢的作用。聚天冬氨酸因具有良好的生物相容性和不含磷，已成为目前国内外研究的热点，但对碳酸钙、磷酸钙的阻垢性能和分散能力在一定情况下不如目前广泛使用的丙烯酸和马来酸类聚合物，使其应用受到了一定的限制。
发明内容
本发明提出一种锅炉循环水用的阻垢剂，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，对碳酸钙和磷酸钙均有很好的阻垢性能。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种锅炉循环水用的阻垢剂，按照重量份数，包括以下原料：
聚环氧琥珀酸20～25份、改性聚天冬氨酸12～16份、淀粉6～10份、锌盐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；所述改性聚天冬氨酸主要是经过木质素磺酸与草酸改性制备得到。
所述改性聚天冬氨酸的制备方法包括以下步骤：
1)马来酸酐水溶液的配置：将尿素加水溶解后滴加到马来酸酐的水溶液中，然后于106～110℃进行胺化水解反应，冷却至室温，再加入硫酸氢钠催化剂，在硫酸与盐酸的混合酸溶剂中于120～135℃真空条件下反应得到聚琥珀酰亚胺；
2)将聚琥珀酰亚胺取出冷却后，以二甲亚砜为溶剂，加入木质素磺酸与草酸于油浴锅中100～110℃中反应1.5～2.5h，冷却，加入无水乙醇洗涤、干燥，得到最终产物改性聚天冬氨酸。
进一步，所述混合酸溶剂中所述硫酸与所述盐酸的体积之比为1～1.5:1。
进一步，所述硫酸的浓度为10～15mol/L，所述盐酸的浓度为5～8mol/L。
进一步，所述聚琥珀酰亚胺、所述木质素磺酸与所述草酸的摩尔比为1:0.8～1.2:0.2～0.5。
进一步，所述步骤2)还包括将聚琥珀酰胺与木质素磺酸与草酸反应后的体系中加入碱调节pH至8～10,40～60℃水解30～50min后再加入无水乙醇洗涤。
进一步，所述锌盐为氯化锌或者硫酸锌。
进一步，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。
本发明的锅炉循环水用的阻垢剂的制备方法：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、本发明的锅炉循环水用的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。该聚环氧琥珀酸与改性聚天冬氨酸、淀粉具有很好的协同作用，
2、改性聚天冬氨酸的制备方法，其制备得到的聚琥珀酰亚胺是以二甲亚砜为溶剂与草酸作为木质素磺酸的催化剂，其无需使用具有致癌性的硫脲作为催化剂，使得最终获得的改性聚天冬氨酸含有磺酸基团与羧酸基团，提高了其阻垢分散的综合性能，并具有良好的缓蚀性能和生物降解性能，应用于循环冷却水不用担心致癌等不利于影响。
3、改性聚天冬氨酸无毒、无磷，不破坏自然生态环境，具有阻垢、缓蚀和可生物降解性能，能够提高聚天冬氨酸对碳酸钙和磷酸钙的阻垢性能，在取得高效阻垢效率的同时，具有生产成本低廉，对环境无毒无害，阻垢效率高，可生物降解等优点。
具体实施方式
实施例1
一种改性聚天冬氨酸的制备方法，包括以下步骤：
1)马来酸酐水溶液的配置：将尿素加水溶解后滴加到马来酸酐的水溶液中，然后于108℃进行胺化水解反应，冷却至室温，再加入硫酸氢钠催化剂，在硫酸与盐酸的混合酸溶剂中于125℃真空条件下反应得到聚琥珀酰亚胺；所述混合酸溶剂中所述硫酸与所述盐酸的体积之比为1.2:1；硫酸的浓度为12mol/L，所述盐酸的浓度为7mol/L
2)将聚琥珀酰亚胺取出冷却后，以二甲亚砜为溶剂，加入木质素磺酸与草酸于油浴锅中105℃中反应2h，冷却，加入碱调节pH至9，50℃水解40min，加入无水乙醇洗涤、干燥，得到最终产物改性聚天冬氨酸。聚琥珀酰亚胺、所述木质素磺酸与所述草酸的摩尔比为1:1:0.3。
实施例2
一种改性聚天冬氨酸的制备方法，包括以下步骤：
1)马来酸酐水溶液的配置：将尿素加水溶解后滴加到马来酸酐的水溶液中，然后于106℃进行胺化水解反应，冷却至室温，再加入硫酸氢钠催化剂，在硫酸与盐酸的混合酸溶剂中于135℃真空条件下反应得到聚琥珀酰亚胺；混合酸溶剂中所述硫酸与所述盐酸的体积之比为1:1；硫酸的浓度为10mol/L，盐酸的浓度为8mol/L。
2)将聚琥珀酰亚胺取出冷却后，以二甲亚砜为溶剂，加入木质素磺酸与草酸于油浴锅中100℃中反应2.5h，冷却，加入碱调节pH至8，40℃水解50min，加入无水乙醇洗涤、干燥，得到最终产物改性聚天冬氨酸。聚琥珀酰亚胺、所述木质素磺酸与所述草酸的摩尔比为1:0.8.2:0.5。
实施例3
一种改性聚天冬氨酸的制备方法，包括以下步骤：
1)马来酸酐水溶液的配置：将尿素加水溶解后滴加到马来酸酐的水溶液中，然后于110℃进行胺化水解反应，冷却至室温，再加入硫酸氢钠催化剂，在硫酸与盐酸的混合酸溶剂中于120℃真空条件下反应得到聚琥珀酰亚胺；混合酸溶剂中所述硫酸与所述盐酸的体积之比为1.5:1；硫酸的浓度为15mol/L，盐酸的浓度为5mol/L。
2)将聚琥珀酰亚胺取出冷却后，以二甲亚砜为溶剂，加入木质素磺酸与草酸于油浴锅中110℃中反应1.5h，冷却，加入碱调节pH至10,60℃水解30min，加入无水乙醇洗涤、干燥，得到最终产物改性聚天冬氨酸。聚琥珀酰亚胺、木质素磺酸与草酸的摩尔比为1:1.2:0.2。
实施例4
一种锅炉循环水用的阻垢剂，按照重量份数，包括以下原料：
聚环氧琥珀酸23份、实施例1的改性聚天冬氨酸14份、淀粉8份、氯化锌13份、巯基苯并噻唑6份、月桂醇单乙醇胺2份及水28份。
实施例5
一种锅炉循环水用的阻垢剂，按照重量份数，包括以下原料：
聚环氧琥珀酸20份、实施例2的改性聚天冬氨酸12份、淀粉10份、硫酸锌10份、巯基苯并噻唑8份、脂肪醇聚氧乙烯醚1份及水30份。
实施例6
一种锅炉循环水用的阻垢剂，按照重量份数，包括以下原料：
聚环氧琥珀酸25份、实施例3的改性聚天冬氨酸16份、淀粉6份、氯化锌15份、巯基苯并噻唑4份、十二烷基葡萄糖苷3份及水25份。
试验例
将实施例4-6的锅炉循环水用的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 | 96.6 | 0.023 |
| 实施例2 | 94.8 | 0.025 |
| 实施例3 | 97.3 | 0.022 |
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 (8)
1.一种锅炉循环水用的阻垢剂，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、改性聚天冬氨酸12～16份、淀粉6～10份、锌盐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；所述改性聚天冬氨酸主要是经过木质素磺酸与草酸改性制备得到。
2.根据权利要求1所述的锅炉循环水用的阻垢剂，其特征在于，所述改性聚天冬氨酸的制备方法包括以下步骤：
1)马来酸酐水溶液的配置：将尿素加水溶解后滴加到马来酸酐的水溶液中，然后于106～110℃进行胺化水解反应，冷却至室温，再加入硫酸氢钠催化剂，在硫酸与盐酸的混合酸溶剂中于120～135℃真空条件下反应得到聚琥珀酰亚胺；
2)将聚琥珀酰亚胺取出冷却后，以二甲亚砜为溶剂，加入木质素磺酸与草酸于油浴锅中100～110℃中反应1.5～2.5h，冷却，加入无水乙醇洗涤、干燥，得到最终产物改性聚天冬氨酸。
3.根据权利要求2所述的锅炉循环水用的阻垢剂，其特征在于，所述混合酸溶剂中所述硫酸与所述盐酸的体积之比为1～1.5:1。
4.根据权利要求2所述的锅炉循环水用的阻垢剂，其特征在于，所述硫酸的浓度为10～15mol/L，所述盐酸的浓度为5～8mol/L。
5.根据权利要求2所述的锅炉循环水用的阻垢剂，其特征在于，所述聚琥珀酰亚胺、所述木质素磺酸与所述草酸的摩尔比为1:0.8～1.2:0.2～0.5。
6.根据权利要求2所述的锅炉循环水用的阻垢剂，其特征在于，所述步骤2)还包括将聚琥珀酰胺与木质素磺酸与草酸反应后的体系中加入碱调节pH至8～10,40～60℃水解30～50min后再加入无水乙醇洗涤。
7.根据权利要求1所述的锅炉循环水用的阻垢剂，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。
8.根据权利要求1所述的锅炉循环水用的阻垢剂，其特征在于，所述锌盐为氯化锌或者硫酸锌。
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