CN112079450B - 一种荧光型无磷阻垢剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种荧光型无磷阻垢剂及其制备方法，本发明的荧光型无磷阻垢剂主要由以下原料制得：以质量份数计，马来酸‑丙烯酸共聚物10‑15份，聚环氧琥珀酸20‑25份，丙烯酸‑磺酸‑酰胺基共聚物15‑20份，丙烯酸‑丙烯酸酯‑磺酸盐共聚物12‑18份，辅助阻垢剂8‑12份，1,3,6,8‑芘四酸钠盐0.1‑0.15份和10‑15份水。该荧光型无磷阻垢剂无磷、稳定性好、有一定的抗氯性和抗氧化性、可应用在化工、电力、冶金、石化、中央空调等各行业的循环冷却水系统中。
Description
技术领域
本发明涉及荧光型无磷阻垢剂制备领域，具体而言，涉及一种荧光型无磷阻垢剂及其制备方法。
背景技术
工业循环冷却水在运行过程中由于钙、镁离子的浓缩，会造成系统设备及管道的结垢，投加阻垢剂很好的解决这一问题，但由于有磷阻垢剂的使用会导致水质富营养化，造成环境的污染，所以逐渐被无磷阻垢剂所取代，而无磷阻垢剂由于不含有磷元素，无法用常规的钼酸铵分光光度法检测，从而对药剂浓度的控制造成了困难。
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荧光型无磷阻垢剂，该荧光型无磷阻垢剂通过在配方中投加一定比例的荧光剂，便可以透过测定阻垢剂中荧光剂的含量，十分迅速地获得阻垢剂的药剂浓度，从而实现对药剂的准确控制，并且该荧光性无磷阻垢剂阻垢效果好、稳定性好、有一定的抗氯性和抗氧化性、可应用在化工、电力、冶金、石化、中央空调等各行业的循环冷却水系统中。
本发明的第二目的在于提供上述荧光型无磷阻垢剂的制备方法，该制备方法操作简单，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：
本发明提供了一种荧光型无磷阻垢剂，主要由以下原料制得：以质量份数计，马来酸-丙烯酸共聚物10-15份，聚环氧琥珀酸20-25份，丙烯酸- 磺酸-酰胺基共聚物15-20份，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物12-18份，辅助阻垢剂8-12份，荧光示踪剂0.1-0.15份和10-15份水。
优选地，作为进一步可实施的方案，以质量份数计，以质量份数计，马来酸-丙烯酸共聚物11-13份，聚环氧琥珀酸21-24份，丙烯酸-磺酸-酰胺基共聚物17-19份，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物13-17份，辅助阻垢剂 9-11份，荧光示踪剂0.1-0.15份和11-14份水。
优选地，作为进一步可实施的方案，以质量份数计，马来酸-丙烯酸共聚物12份，聚环氧琥珀酸23份，丙烯酸-磺酸-酰胺基共聚物18份，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物15份，辅助阻垢剂10份，荧光示踪剂0.12份和13份水。
优选地，所述荧光示踪剂为1,3,6,8-芘四磺酸四钠盐、1,3,6-萘三磺酸三钠盐的任意一种或两种。
优选地，所述辅助阻垢剂为聚天冬氨酸、烷基环氧羧酸钠中的任意一种或两种。
本发明的荧光性无磷阻垢剂，主要起到阻垢作用的成分为：马来酸-丙烯酸共聚物、丙烯酸-磺酸-酰胺基共聚物、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物通过将三种共聚物相互复配，由于在共聚物的分子链上同时含有强酸、弱酸与非离子基团，本产品在高温、高pH、高硬与高碱条件下具有较高的钙容忍度，对水中的碳酸钙、磷酸钙、锌垢、氧化铁以及泥沙等污垢的沉积，具有优良的抑制作用和分散性能，尤其是如果采用单一的共聚物其阻垢效果不够全面，并不能起到良好的阻垢效果，本发明通过将三种共聚物共同复合阻垢，不仅提升了阻垢效果，对于其抗氧化性、抗氯化性能方面均给予了较高水平的提升。
辅助阻垢剂在协同起到阻垢效果的同时，还兼具有缓蚀效果，特别适合于抑制冷却水、锅炉水及反渗透处理中的碳酸钙垢、硫酸钙垢、硫酸钡垢和磷酸钙垢的形成。对碳酸钙的阻垢率可达100％。同时，其具有分散作用并可有效防止金属设备的腐蚀。该辅助阻垢剂可选择为聚天冬氨酸、烷基环氧羧酸钠中的任意一种或两种。通过将辅助阻垢剂与其他组分复配后，大大提升本身阻垢剂的阻垢效果。并且聚环氧琥珀酸也是达到了软化污垢的效果，降低了污垢生成的概率。
当然，在本发明的无磷阻垢剂中的各个组分需要控制在适宜的加量范围内，尤其是对于主要起作用的成分，可能其加量会相对较大，但是共聚物比较粘稠，如果加量太大可能阻垢剂本身的状态会发生变化，因此加量需要适宜控制为好。
本发明在无磷阻垢剂中特意添加了荧光示踪剂，通过添加荧光示踪剂解决了无磷阻垢剂无法检测或检测困难的问题，从而达到了即提高了无磷阻垢剂的阻垢性能而且达到了方便检测的目的。荧光示踪剂的具体添加量不宜过高，能够达到荧光检测的目的即可。
本发明除了提供了一种荧光型无磷阻垢剂的配方，还提供了荧光型无磷阻垢剂的制备方法，包括如下步骤：
将所有原料混合搅拌，搅拌时间为1-3h。
优选地，将所有原料混合搅拌的温度为50-70℃。
优选地，将所有原料混合搅拌的搅拌转速为100-140rpm之间。
优选地，所有原料添加顺序依次为：马来酸-丙烯酸共聚物，聚环氧琥珀酸，丙烯酸-磺酸-酰胺基共聚物，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物，辅助阻垢剂，1,3,6,8-芘四酸钠盐和水。
优选地，搅拌温度为60℃，搅拌时间为1.5h，搅拌转速为120rpm。
通过对制备方法中的各个操作参数进行限定，提高制备得到的荧光型无磷阻垢剂的质量。
总之，通过采用上述制备方法制备得到的荧光型无磷阻垢剂绿色环保、通过各组分之间产生的协同效应，提高了产品的阻垢性能，解决了无磷阻垢剂无法检测或检测困难的问题，从而达到了即提高了无磷阻垢剂的阻垢性能而且达到了方便检测的目的。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的荧光型无磷阻垢剂具有良好的协同性，形成吸附-分散- 螯合控制的缓蚀协同作用模式，使得药剂具有优异的阻垢性能。
(2)本发明的无磷阻垢剂中不含磷成分，避免了排放水水体的富营养化，有利于绿色环保。
(3)本发明的药剂配方的稳定性好，有一定的抗氯性和抗氧化性，水处理剂适用于高浓缩倍率的循环水系统中有利于水量的节约。
(4)本发明的药剂配方由于示踪基团的引入，可实现在线和离线检测水中药剂浓度，解决了一般无磷药剂无法检测或检测困难的问题。
(5)本发明的阻垢剂适用的水质比较广泛，可以有效的解决水系统中设备和管道的结垢问题，可应用在化工、电力、冶金、石化、中央空调等各行业的循环冷却水系统。
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
荧光型无磷阻垢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：
马来酸-丙烯酸共聚物10份，聚环氧琥珀酸25份，丙烯酸-磺酸-酰胺基共聚物15份，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物18份，聚天冬氨酸8份， 1,3,6,8-芘四磺酸四钠盐0.15份和10份水；
2、将上述原料按照马来酸-丙烯酸共聚物，聚环氧琥珀酸，丙烯酸-磺酸-酰胺基共聚物，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物，聚天冬氨酸，1,3,6,8- 芘四酸钠盐和水的顺序依次添加到搅拌釜中，开始混合搅拌；
3、搅拌釜的温度设定为70℃，常压，搅拌转速为140rpm，搅拌时间为3h；
4、混合搅拌反应完毕后，冷却至室温，得到所需要的荧光型无磷阻垢剂产品。
实施例2
荧光型无磷阻垢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：
马来酸-丙烯酸共聚物15份，聚环氧琥珀酸20份，丙烯酸-磺酸-酰胺基共聚物20份，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物12份，聚天冬氨酸12份， 1,3,6,8-芘四磺酸四钠盐0.1份和15份水；
2、将上述原料按照马来酸-丙烯酸共聚物，聚环氧琥珀酸，丙烯酸-磺酸-酰胺基共聚物，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物，聚天冬氨酸，1,3,6,8- 芘四酸钠盐和水的顺序依次添加到搅拌釜中，开始混合搅拌；
3、搅拌釜的温度设定为50℃，常压，搅拌转速为100rpm，搅拌时间为1h；
4、混合搅拌反应完毕后，冷却至室温，得到所需要的荧光型无磷阻垢剂产品。
实施例3
荧光型无磷阻垢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：
马来酸-丙烯酸共聚物11份，聚环氧琥珀酸24份，丙烯酸-磺酸-酰胺基共聚物17份，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物17份，聚天冬氨酸9份， 1,3,6-萘三磺酸三钠盐0.15份和11份水；
2、将上述原料按照马来酸-丙烯酸共聚物，聚环氧琥珀酸，丙烯酸-磺酸-酰胺基共聚物，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物，聚天冬氨酸，1,3,6-萘三磺酸三钠盐和水的顺序依次添加到搅拌釜中，开始混合搅拌；
3、搅拌釜的温度设定为60℃，常压，搅拌转速为120rpm，搅拌时间为1.5h；
4、混合搅拌反应完毕后，冷却至室温，得到所需要的荧光型无磷阻垢剂产品。
实施例4
荧光型无磷阻垢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：
马来酸-丙烯酸共聚物13份，聚环氧琥珀酸21份，丙烯酸-磺酸-酰胺基共聚物19份，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物13份，烷基环氧羧酸钠 11份，1,3,6,8-芘四磺酸四钠盐0.1份和14份水；
2、将上述原料按照马来酸-丙烯酸共聚物，聚环氧琥珀酸，丙烯酸-磺酸-酰胺基共聚物，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物，烷基环氧羧酸钠， 1,3,6,8-芘四酸钠盐和水的顺序依次添加到搅拌釜中，开始混合搅拌；
3、搅拌釜的温度设定为65℃，常压，搅拌转速为110rpm，搅拌时间为1.5h；
4、混合搅拌反应完毕后，冷却至室温，得到所需要的荧光型无磷阻垢剂产品。
实施例5
荧光型无磷阻垢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：
马来酸-丙烯酸共聚物12份，聚环氧琥珀酸23份，丙烯酸-磺酸-酰胺基共聚物18份，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物15份，聚天冬氨酸10份， 1,3,6,8-芘四磺酸四钠盐0.12份和13份水；
2、将上述原料按照马来酸-丙烯酸共聚物，聚环氧琥珀酸，丙烯酸-磺酸-酰胺基共聚物，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物，聚天冬氨酸，1,3,6,8- 芘四酸钠盐和水的顺序依次添加到搅拌釜中，开始混合搅拌；
3、搅拌釜的温度设定为60℃，常压，搅拌转速为120rpm，搅拌时间为1.5h；
4、混合搅拌反应完毕后，冷却至室温，得到所需要的荧光型无磷阻垢剂产品。
实施例6
具体操作步骤与实施例5一致，只是丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物的添加量为17份。
实施例7
具体操作步骤与实施例5一致，只是丙烯酸-磺酸-酰胺基共聚物的添加量为15份。
实施例8
具体操作步骤与实施例5一致，只是辅助阻垢剂为聚天冬氨酸、烷基环氧羧酸钠的混合物，两者的质量比为1:1。
比较例1
具体操作步骤与实施例5一致，只是不添加聚天冬氨酸。
比较例2
具体操作步骤与实施例5一致，只是不添加丙烯酸-磺酸-酰胺基共聚物。
比较例3
具体操作步骤与实施例5一致，只是丙烯酸-磺酸-酰胺基共聚物10份，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物20份。
实验例1
将实施例1-8以及比较例1-3的荧光型无磷阻垢剂的的性能进行评价：，本实验用水为某企业循环冷却水补充水，水质见表1。
表1实验水质指标
| 项目 | 分析值 |
| pH | 7.86 |
| 浊度/(NTU) | 4.2 |
| 总碱度/(以CaCO<sub>3</sub>计mg.L<sup>-1</sup>) | 176 |
| 钙硬度/(以CaCO<sub>3</sub>计mg.L<sup>-1</sup>) | 206 |
| 总硬度/(以CaCO<sub>3</sub>计mg.L<sup>-1</sup>) | 213 |
| 氯离子/(mg.L<sup>-1</sup>) | 42 |
| 铁离子/(mg.L<sup>-1</sup>) | 0.18 |
| 总溶固/(mg.L-1) | 588 |
| 电导率/(μs.cm<sup>-1</sup>) | 788 |
按照国家标准GB/T16632-2008“水处理剂阻垢剂性能测定”评价阻垢剂的性能。实验水温80℃。本产品与市售无磷阻垢剂阻垢性能的对比。测试药剂浓度采用紫外分光光度计，吸收波长375nm，通过测定吸光度，计算得出药剂浓度，结果见表2。
表2处理结果
从上表2中可以看出，本发明的荧光型无磷阻垢剂的碳酸钙阻垢率均明显优于某市售无磷阻垢剂，所有实施例的碳酸钙阻垢率均在99％以上，远优于国家的合格标准。对于一般无磷阻垢剂药剂浓度无法检测的问题，本产品可以通过测试药剂中荧光剂的方法得到药剂浓度，且通过测试得到的药剂浓度与实际投加的药剂浓度相比，准确度达到了99.6％，很好地满足了客户要求。
另外，从本发明实施例5与实施例7的阻垢效果数据进行对比可知，当辅助阻垢剂选择为两种物质以质量比1:1进行复配后，对于其阻垢效果的发挥是有利的，能够提高阻垢剂的阻垢效果，说明协同作用更强，比单一的组分阻垢效果好。
从本发明实施例5与比较例1-3的数据进行对比可以知晓，本发明的阻垢剂的各个组分都是必须包含在内的，缺一不可，如果少添加任何一种或者组分不设定在适宜的用量范围内，对于最终的阻垢效果都会有一定的影响的。
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 (1)
1.一种荧光型无磷阻垢剂，其特征在于，主要由以下原料制得：以质量份数计，马来酸-丙烯酸共聚物12份，聚环氧琥珀酸23份，丙烯酸-磺酸-酰胺基共聚物18份，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物15份，辅助阻垢剂10份，荧光示踪剂0.12份和13份水；
所述荧光示踪剂为1,3,6,8-芘四磺酸四钠盐、1,3,6-萘三磺酸三钠盐的任意一种或两种；
所述辅助阻垢剂为聚天冬氨酸、烷基环氧羧酸钠中的任意一种或两种；
所述荧光型无磷阻垢剂的制备方法，包括如下步骤：
将所有原料混合搅拌，搅拌时间为1-3h；
将所有原料混合搅拌的温度为50-70℃；
将所有原料混合搅拌的搅拌转速为100-140rpm之间；
所有原料添加顺序依次为：马来酸-丙烯酸共聚物，聚环氧琥珀酸，丙烯酸-磺酸-酰胺基共聚物，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物，辅助阻垢剂，荧光示踪剂和水。
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