CN111439853A - 一种水处理药剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水处理药剂及其制备方法，所述水处理药剂主要由以下原料制得：以质量份数计，淀粉基体10‑15份、树枝状聚合物10‑15份、丙烯酸10‑15份、2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸5‑10份、聚环氧琥珀酸20‑25份、水溶性氧化性无机金属盐10‑15份、水溶性无机锌盐5‑10份、引发剂5‑8份、分散活化剂3‑6份和辅助缓蚀剂5‑10份。本发明的水处理药剂通过采用淀粉作为基体，成本低廉，来源广泛，对环境友好，无毒、无二次污染。

Description

一种水处理药剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及水处理领域，具体而言，涉及一种水处理药剂及其制备方法。

背景技术

中国水资源的匮乏和污染己引起了人们的高度关注，随着工业生产的日益发展，工业用水迅速增长，其中工业循环冷却水占到工业用水的80％以上。在冷却水循环过程中冷却水不断蒸发。水中的盐类(Ca²⁺、Mg²⁺)被浓缩沉积，在运行过程中会有各种物质沉积在水系统管道和设备的表面，严重地影响了循环水冷凝，冷却效果，增加了系统阻力和端差，提高了能耗，严重时甚至堵塞管道，腐蚀设备降低了设备使用寿命，增加了检修频率，威胁正常生产运行。因此，在循环冷却水中必须要加阻垢剂和缓蚀剂等药剂以防止循环水系统的结垢、腐蚀等问题，达到降低能耗、延长设备使用寿命的目的。

目前，最常用的一类针对循环水系统的水处理剂为缓蚀阻垢剂，其主要有磷系配方、有机膦系配方等。虽然磷系和有机膦系配方的缓蚀、阻垢效果良好，但是磷会造成水体富营养化，并容易生成磷酸钙。而且，随着人们对环保要求越来越高，水处理剂的发展也越来越倾向于低毒、无毒、易生物降解的高分子物质。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种水处理药剂，该水处理药剂本身采用了淀粉作为基体，成本低廉，来源广泛，对环境友好，无毒、无二次污染，并且本发明的水处理药剂本身耐高温，能够有效抑制循环水管道中碳酸钙垢、硫酸钙垢、硫酸钡垢和磷酸钙垢的形成，对于管道具有很好的缓蚀作用，能够延长使用寿命，本发明的水处理药剂无磷、可生物降解，是一种环保，适用范围广的缓蚀阻垢剂。

本发明的第二目的在于提供上述水处理药剂的制备方法，该制备方法操作简单，通过简单的混合搅拌就可以将原料充分混配均匀制得水处理药剂，整个制备方法操作条件温和，无污染，无三废排出，安全环保。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种水处理药剂，主要由以下原料制得：以质量份数计，淀粉基体10-15份、树枝状聚合物10-15份、丙烯酸10-15份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸5-10份、聚环氧琥珀酸20-25份、水溶性氧化性无机金属盐10-15份、水溶性无机锌盐5-10份、引发剂5-8份、分散活化剂3-6份和辅助缓蚀剂5-10份。

优选地，作为进一步可实施的方案，以质量份数计，淀粉基体11-13份、树枝状聚合物11-13份、丙烯酸11-13份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸6-9份、聚环氧琥珀酸21-24份、水溶性氧化性无机金属盐11-13份、水溶性无机锌盐5-9份、引发剂5.5-7份、分散活化剂3-5份、辅助缓蚀剂5-8份。

优选地，作为进一步可实施的方案，以质量份数计，淀粉基体12份、树枝状聚合物10份、丙烯酸10份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸8份、聚环氧琥珀酸22份、水溶性氧化性无机金属盐12份、水溶性无机锌盐5份、引发剂6份、分散活化剂3份、辅助缓蚀剂5份。

在上述的水处理药剂配方中，淀粉和树枝状聚合物提供了必要的粘度以及极高的热性能，其余成分提供了必要的功能性基团，多种成分互相伍配后得到的水处理剂不仅粘度大，而且耐高温以及具有较强的化学作用，能够有效的抑制循环水管道中水垢的形式，能够在管道内壁上形成一层吸附膜，从而可作为具有表面清洁能力的缓蚀阻垢剂来使用。

上述配方中，锌盐与氧化性无机金属盐具有明显的协同缓蚀作用，且树枝状聚合物能够起到稳定锌离子的作用，水溶性锌盐水解生成的氢氧化锌具有杀菌作用，与丙烯酸、磺酸以及琥珀酸复合后，极大增强了抗菌活性和生物抑制效果，减少使用投放量，避免了传统水处理药剂大量使用含临元素的药品作为水处理剂对环境污染的缺陷。

优选地，所述树枝状聚合物为乙二胺核树枝状聚合物，乙二胺核树枝状聚合物(PAMAM)本身具有低毒性、高溶解性以及高稳定性的特性，因此选择这种类型的树枝状聚合物可以增加各个组分之间的融合度。

优选地，所述水溶性氧化性无机金属盐为高锰酸钾，高锰酸钾属于比较常用的水体杀菌剂，具有强氧化性，当然其他类型的水溶氧化无机金属盐也是可以使用的。

优选地，所述水溶性无机锌盐为氯化锌、硫酸锌的至少一种，更优选地为氧化锌。

优选地，所述引发剂为过硫酸铵，过硫酸铵作为聚合物常用的引发剂，引发效果好，稳定性高。

优选地，所述分散活化剂为硅酸钠，兼具分散性以及活化性，提高水处理药剂的水处理效果。

优选地，所述辅助缓蚀剂为碳酸钠，能够跟主要活性成分共同配伍起到缓蚀的效果。

除此之外，本发明提供了上述水处理药剂的制备方法，包括如下步骤：

将所有原料搅拌混合3h以上。

该制备方法本身操作简单，操作条件也比较温和，值得广泛推广进行应用。

优选地，所有原料搅拌混合的温度控制在30-40℃。

优选地，搅拌混合的时间为3-4h。

优选地，所有原料的加料顺序依次为淀粉基体、树枝状聚合物、丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、聚环氧琥珀酸、水溶性氧化性无机金属盐、水溶性无机锌盐、引发剂、分散活化剂、辅助缓蚀剂。

优选地，所有原料混合搅拌的速率控制在200-300rpm。

通过对制备方法中的各个操作参数进行限定，提高制备得到的水处理药剂的质量。

总之，通过采用上述制备方法制备得到的水处理药剂具有阻垢缓蚀效果好、无磷、易生物降解等多重功效，并且环保、原料易得、成本低廉，能够较好的实现产业化应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明的水处理药剂采用了淀粉作为基体，成本低廉，来源广泛，对环境友好，无毒、无二次污染。

(2)本发明的水处理药剂有效抑制循环水管道中碳酸钙垢、硫酸钙垢、硫酸钡垢和磷酸钙垢的形成，并且本身耐高温，对于管道具有很好的缓蚀作用，能够延长管道本身的使用寿命。

(3)本发明的水处理药剂无磷无氮，可实现生物降解。

(4)本发明的水处理药剂制备方法操作简单，整个制备方法操作条件温和，无污染，无三废排出，安全环保。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

水处理药剂的具体制备工艺按照如下步骤操作：

1、按下述质量份数对各个原料进行配料：

淀粉基体10份、乙二胺核树枝状聚合物10份、丙烯酸10份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸5份、聚环氧琥珀酸20份、高锰酸钾10份、氯化锌5份、过硫酸铵5份、硅酸钠3份，碳酸钠5份；

2、将上述原料依次投料到反应釜中，控温30℃反应3h，搅拌速率为200rpm；

3、包装、检测、形成产品出售。

实施例2

水处理药剂的具体制备工艺按照如下步骤操作：

1、按下述质量份数对各个原料进行配料：

淀粉基体12份、乙二胺核树枝状聚合物12份、丙烯酸12份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸8份、聚环氧琥珀酸22份、高锰酸钾12份、硫酸锌8份、过硫酸铵6份、硅酸钠5份，碳酸钠8份；

2、将上述原料依次投料到反应釜中，控温40℃反应4h，搅拌速率为300rpm；

3、包装、检测、形成产品出售。

实施例3

水处理药剂的具体制备工艺按照如下步骤操作：

1、按下述质量份数对各个原料进行配料：

淀粉基体15份、乙二胺核树枝状聚合物15份、丙烯酸15份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸10份、聚环氧琥珀酸25份、高锰酸钾15份、硫酸锌10份、过硫酸铵8份、硅酸钠6份，碳酸钠10份；

2、将上述原料依次投料到反应釜中，控温35℃反应3h，搅拌速率为250rpm；

3、包装、检测、形成产品出售。

实施例4

水处理药剂的具体制备工艺按照如下步骤操作：

1、按下述质量份数对各个原料进行配料：

淀粉基体12份、乙二胺核树枝状聚合物10份、丙烯酸10份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸8份、聚环氧琥珀酸22份、高锰酸钾12份、氯化锌5份、过硫酸铵6份、硅酸钠3份，碳酸钠5份；

2、将上述原料依次投料到反应釜中，控温35℃反应3h，搅拌速率为250rpm；

3、包装、检测、形成产品出售。

实施例5

水处理药剂的具体制备工艺按照如下步骤操作：

1、按下述质量份数对各个原料进行配料：

淀粉基体10份、乙二胺核树枝状聚合物12份、丙烯酸12份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸5份、聚环氧琥珀酸20份、高锰酸钾10份、氯化锌8份、过硫酸铵5份、硅酸钠5份，碳酸钠8份；

2、将上述原料依次投料到反应釜中，控温35℃反应3h，搅拌速率为250rpm；

3、包装、检测、形成产品出售。

实施例6

其他操作步骤与实施例3一致，只是按下述质量份数对各个原料进行配料：

淀粉基体11份、乙二胺核树枝状聚合物13份、丙烯酸11份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸9份、聚环氧琥珀酸21份、高锰酸钾13份、氯化锌5份、过硫酸铵7份、硅酸钠3份，碳酸钠8份。

实施例7

其他操作步骤与实施例3一致，只是按下述质量份数对各个原料进行配料：

淀粉基体13份、乙二胺核树枝状聚合物11份、丙烯酸13份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸6份、聚环氧琥珀酸24份、高锰酸钾11份、氯化锌9份、过硫酸铵5.5份、硅酸钠5份，碳酸钠5份。

比较例1

具体操作步骤与实施例3一致，只是不添加乙二胺核树枝状聚合物。

比较例2

具体操作步骤与实施例3一致，只是不添加聚环氧琥铂酸。

比较例3

具体操作步骤与实施例3一致，只是淀粉基体20份，乙二胺核树枝状聚合物21份。

比较例4

市售产品水解聚马来酸酐。

比较例5

市售产品AA/AMPS磺酸盐共聚物。

实验例1

将实施例1-7以及比较例1-5的水处理药剂的具体处理效果进行评价，具体结果如下表1所示：

表1处理结果

从上表1中可以看出，本发明实施例的水处理药剂缓蚀阻垢效果好，其中添加的乙二胺核树枝状聚合物一方面可以稳定处理效果，还能给药剂提供必要的粘度，因此在不添加的情况下其药剂的处理效果是会受到一定影响，相应地如果乙二胺核树枝状聚合物与淀粉加量太大的话，因为粘度太高降低了本身水处理药剂的溶解性以及各成分之间的融合性，也是对缓蚀阻垢效果有影响的。

另外，琥铂酸的添加是为了与其他成分复合提高药剂的处理效果的，因此可见本发明的水处理药剂配方无论是在成分选择上，还是在各个组分的用量上都是具有特定性的，不能进行随意更改。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种水处理药剂，其特征在于，主要由以下原料制得：以质量份数计，淀粉基体10-15份、树枝状聚合物10-15份、丙烯酸10-15份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸5-10份、聚环氧琥珀酸20-25份、水溶性氧化性无机金属盐10-15份、水溶性无机锌盐5-10份、引发剂5-8份、分散活化剂3-6份和辅助缓蚀剂5-10份。

2.根据权利要求1所述的水处理药剂，其特征在于，以质量份数计，淀粉基体11-13份、树枝状聚合物11-13份、丙烯酸11-13份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸6-9份、聚环氧琥珀酸21-24份、水溶性氧化性无机金属盐11-13份、水溶性无机锌盐5-9份、引发剂5.5-7份、分散活化剂3-5份、辅助缓蚀剂5-8份。

3.根据权利要求1所述的水处理药剂，其特征在于，以质量份数计，淀粉基体12份、树枝状聚合物10份、丙烯酸10份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸8份、聚环氧琥珀酸22份、水溶性氧化性无机金属盐12份、水溶性无机锌盐5份、引发剂6份、分散活化剂3份、辅助缓蚀剂5份。

4.根据权利要求1-3任一项所述的水处理药剂，其特征在于，所述树枝状聚合物为乙二胺核树枝状聚合物。

5.根据权利要求1-3任一项所述的水处理药剂，其特征在于，所述水溶性氧化性无机金属盐为高锰酸钾，优选地所述水溶性无机锌盐为氯化锌、硫酸锌的至少一种，优选地所述引发剂为过硫酸铵，优选地所述分散活化剂为硅酸钠，优选地所述辅助缓蚀剂为碳酸钠。

6.根据权利要求1-5任一项所述水处理药剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将所有原料搅拌混合3h以上。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所有原料搅拌混合的温度控制在30-40℃。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，搅拌混合的时间为3-4h。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所有原料的加料顺序依次为淀粉基体、树枝状聚合物、丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、聚环氧琥珀酸、水溶性氧化性无机金属盐、水溶性无机锌盐、引发剂、分散活化剂、辅助缓蚀剂。

10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所有原料混合搅拌的速率控制在200-300rpm。