CN112607834A - 一种多功能的循环水处理药剂制备及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及循环水处理的领域领域，具体公开了一种多功能的循环水处理药剂制备及其应用方法。一种多功能的循环水处理药剂的制备方法，包括以下步骤：S1.取玉兰花花瓣，烘干，粉碎，加入溶出液中浸泡1~4h，在45~55℃下超声分散1~3h，过滤得滤出液，滤出液浓缩，得到玉兰花提取液；S2.将含丙烯磺酸钠的共聚物分散到水中得到共聚物混合液，加热条件下逐滴加入玉兰花提取液，然后搅拌1~2h，浓缩，烘干，得到循环水处理药剂；本申请制备的一种多功能的循环水处理药剂具有在缓蚀阻垢的同时降低对环境的影响的优点。

Description

一种多功能的循环水处理药剂制备及其应用方法

技术领域

本申请涉及循环水处理的领域，更具体地说，它涉及一种多功能的循环水处理药剂制备及其应用方法。

背景技术

在工业当中，常常会用到循环冷却水，循环冷却水通过换热器交换热量或直接以接触换热方式来交换介质热量，循环冷却水经冷却塔凉水后，可以循环使用，节约水资源，另外循环冷却水还可延长设备的使用寿命、提高设备运行效率，循环冷却水在工业用水中占有很重要的地位。

在工业循环冷却水系统中，常会生成一些难溶的碳酸钙、磷酸钙等无机盐水垢，这些水垢沉积在管壁上，会导致热交换器传热效率降低，设备运行效率下降，操作费用上升，另外循环冷却水对金属管道会有腐蚀作用，管道被腐蚀会影响管道的使用寿命，还容易导致生产事故的发生。

针对循环冷却水的水垢和腐蚀问题，目前常在冷却水中加入含磷的水处理药剂，然而加入含磷的水处理药剂的冷却水排放后会造成环境水域的富营养化，影响水域的生态，不利于环保。

发明内容

为了在缓蚀阻垢的同时降低对环境的影响，本申请提供一种多功能的循环水处理药剂制备及其应用方法。

第一方面，本申请提供一种多功能的循环水处理药剂的制备方法，采用如下的技术方案：

一种多功能的循环水处理药剂的制备方法，包括以下步骤：

S1.取玉兰花花瓣，烘干，粉碎，加入溶出液中浸泡1~4h，在45~55℃下超声分散1~3h，过滤得滤出液，所述滤出液浓缩，得到玉兰花提取液；

S2.将含丙烯磺酸钠的共聚物分散到水中得到共聚物混合液，加热条件下将所述玉兰花提取液逐滴加入共聚物混合液，然后搅拌1~2h，浓缩，烘干，得到循环水处理药剂。

通过采用上述技术方案，玉兰花的活性成分具有杀菌作用，可以减少循环水中的菌类，并且玉兰花的活性成分可以减弱循环水对管壁的腐蚀，起到缓蚀作用，含丙烯磺酸钠的共聚物与碳酸钙或磷酸钙等盐垢结合时可以起到阻碍盐垢相互吸附的作用，从而起到阻垢能力，实现药剂对循环水的多功能处理，另外玉兰花和含丙烯磺酸钠的共聚物排放后对环境的影响较小，从而在缓蚀阻垢的同时降低对环境的影响。

优选的，在S1步骤中，粉碎后的所述玉兰花花瓣与溶出液的重量比为1:(15~20)，所述滤出液浓缩前后的重量比为10:(1.5~2)。

通过采用上述技术方案，玉兰花的活性成分更好的溶出到提取液中，上述浓缩的比例在减少后续步骤需要浓缩液体体积的同时，保持玉兰花活性成分的分散。

优选的，在S2步骤中，所述含丙烯磺酸钠的共聚物与水的重量比为1:(15~20)，所述玉兰花提取液与含丙烯磺酸钠的共聚物的重量比为10:(4.5~6)。

通过采用上述技术方案，上述玉兰花提取液与含丙烯磺酸钠的共聚物的比例有助于两者更好的混合，提高药剂的阻垢和缓蚀性能。

优选的，在S1步骤中，所述溶出液包括重量份为100份的水、重量份为0.2~0.5份的氯化钠以及重量份为2~5份的乙醇。

通过采用上述技术方案，氯化钠和乙醇都可以提高玉兰花活性成分溶出的效果。

优选的，所述含丙烯磺酸钠的共聚物为丙烯酸-2-羟乙酯与丙烯磺酸钠共聚物。

通过采用上述技术方案，丙烯酸-2-羟乙酯与丙烯磺酸钠共聚物与玉兰花共同使用时，药剂的阻垢能力大幅提高。

优选的，所述丙烯酸-2-羟乙酯与丙烯磺酸钠共聚物的制备方法：将丙烯酸-2-羟乙酯和丙烯磺酸钠溶于水中，在55~65℃下搅拌混合，并逐滴加入引发剂溶液，然后继续搅拌1~2h，冷却，加入乙醇，过滤，烘干，得到丙烯酸-2-羟乙酯与丙烯磺酸钠共聚物，所述丙烯磺酸钠、丙烯酸-2-羟乙酯、水、引发剂溶液和乙醇的重量比为1:(1.2~1.7):(20~25):(2~5):(15~20)。

通过采用上述技术方案，在引发剂的作用下，丙烯酸-2-羟乙酯和丙烯磺酸钠发生共聚，形成共聚物，提高阻垢能力。

优选的，所述引发剂溶液包括重量份为100份的水以及重量份为1~2份的过硫酸钾。

通过采用上述技术方案，预先将引发剂分散，有助于共聚反应缓慢进行，提高共聚效果。

优选的，在S2步骤中，所述玉兰花提取液的加入方式为：在25~30℃下，将占自身重量50~60%的玉兰花提取液逐滴加入共聚物混合液中，搅拌混合20~30min，然后在45~50℃下，将占自身重量20~30%的玉兰花提取液逐滴加入共聚物混合液中，搅拌混合20~30min，最后在65~70℃下，将剩余的玉兰花提取液逐滴加入共聚物混合液中。

通过采用上述技术方案，减慢玉兰花提取液分散在丙烯酸-2-羟乙酯与丙烯磺酸钠共聚物中的过程，提高玉兰花活性成分和丙烯酸-2-羟乙酯与丙烯磺酸钠共聚物混合的稳定性，提高缓释效果。

优选的，S2步骤中，在所述玉兰花提取液加入共聚物混合液前，共聚物混合液还加入氨基磺酸，含丙烯磺酸钠的共聚物与氨基磺酸的重量比为10:(0.8~1.5)。

通过采用上述技术方案，氨基磺酸起到分散的效果，进一步提高玉兰花活性成分和丙烯酸-2-羟乙酯与丙烯磺酸钠共聚物混合的稳定性。

第二方面，本申请提供一种多功能的循环水处理药剂的应用方法，采用如下的技术方案：

一种多功能的循环水处理药剂的应用方法，包括以下步骤：

将循环水处理药剂投入循环水中，药剂用量为15~20mg/L。

通过采用上述技术方案，药剂在上述用量范围时，缓蚀效果和阻垢效果均较佳。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、由于本申请采用玉兰花和含丙烯磺酸钠的共聚物，玉兰花的活性成分具有杀菌作用，可以减少循环水中的菌类，并且玉兰花的活性成分可以减弱循环水对管壁的腐蚀，起到缓蚀作用，含丙烯磺酸钠的共聚物与碳酸钙或磷酸钙等盐垢结合时可以起到阻碍盐垢相互吸附的作用，从而起到阻垢能力，实现药剂对循环水的多功能处理，另外玉兰花和含丙烯磺酸钠的共聚物排放后对环境的影响较小，从而在缓蚀阻垢的同时降低对环境的影响。

2、本申请中含丙烯磺酸钠的共聚物优选采用丙烯酸-2-羟乙酯，丙烯酸-2-羟乙酯与玉兰花共同加入可以大幅提高丙烯酸-2-羟乙酯的阻垢性能。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

制备例

制备例1

溶出液的制备：

将100kg水、0.2kg氯化钠和2kg乙醇混合搅拌10min，制得溶出液。

制备例2

溶出液的制备：

将100kg水、0.5kg氯化钠和5kg乙醇混合搅拌10min，制得溶出液。

制备例3

引发剂溶液的制备：

将10kg水和0.1kg过硫酸钾混合搅拌10min，制得引发剂溶液。

制备例4

引发剂溶液的制备：

将10kg水和0.2kg过硫酸钾混合搅拌10min，制得引发剂溶液。

实施例

实施例1

一种多功能的循环水处理药剂的制备方法：

S1.取玉兰花花瓣，洗净，在60℃烘箱中烘干24h，粉碎至玉兰花粉末能够通过30目筛，然后将1kg玉兰花粉末加入15kg制备例1的溶出液中，浸泡1h，然后加热至45℃并超声分散3h，过滤，得到滤出液，将滤出液蒸发浓缩至2.4kg，得到玉兰花提取液。

S2. 将1.08kg含丙烯磺酸钠的共聚物加入到16.2kg水中，搅拌混合得到共聚物混合液，共聚物混合液加热至65℃，然后将S1步骤得到的玉兰花提取液逐滴加入到共聚物混合液中，1h内滴加完毕，继续搅拌1h，蒸发浓缩，然后在60℃烘箱中烘干，得到循环水处理药剂。

S2步骤中的含丙烯磺酸钠的共聚物为丙烯酸与丙烯磺酸钠共聚物，丙烯酸与丙烯磺酸钠共聚物的制备方法为：将2kg丙烯酸和2.4kg丙烯磺酸钠溶于40kg水中，在55℃下搅拌混合，并逐滴加入2kg制备例3的引发剂溶液，1h内滴加完毕，继续搅拌1h，冷却至室温，加入15kg乙醇，析出沉淀，过滤得固体，固体在60℃烘箱中烘干，得到丙烯酸与丙烯磺酸钠共聚物。

一种多功能的循环水处理药剂的应用方法：

将循环水处理药剂投入循环水中，药剂用量为15mg/L。

实施例2

一种多功能的循环水处理药剂的制备方法：

S1.取玉兰花花瓣，洗净，在60℃烘箱中烘干24h，粉碎至玉兰花粉末能够通过30目筛，然后将1kg玉兰花粉末加入20kg制备例2的溶出液中，浸泡3h，然后加热至55℃并超声分散1h，过滤，得到滤出液，将滤出液蒸发浓缩至4.2kg，得到玉兰花提取液。

S2. 将2.52kg含丙烯磺酸钠的共聚物加入到50.4kg水中，搅拌混合得到共聚物混合液，共聚物混合液加热至70℃，然后将S1步骤得到的玉兰花提取液逐滴加入到共聚物混合液中，2h内滴加完毕，继续搅拌2h，蒸发浓缩，然后在60℃烘箱中烘干，得到循环水处理药剂。

S2步骤中的含丙烯磺酸钠的共聚物为丙烯酸与丙烯磺酸钠共聚物，丙烯酸与丙烯磺酸钠共聚物的制备方法为：将2kg丙烯酸和3.4kg丙烯磺酸钠溶于50kg水中，在65℃下搅拌混合，并逐滴加入5kg制备例4的引发剂溶液，1.5h内滴加完毕，继续搅拌2h，冷却至室温，加入20kg乙醇，析出沉淀，过滤得固体，固体在60℃烘箱中烘干，得到丙烯酸与丙烯磺酸钠共聚物。

一种多功能的循环水处理药剂的应用方法：

将循环水处理药剂投入循环水中，药剂用量为20mg/L。

实施例3

一种多功能的循环水处理药剂的制备方法：

S1.取玉兰花花瓣，洗净，在60℃烘箱中烘干24h，粉碎至玉兰花粉末能够通过30目筛，然后将1kg玉兰花粉末加入20kg制备例2的溶出液中，浸泡4h，然后加热至55℃并超声分散2h，过滤，得到滤出液，将滤出液蒸发浓缩至4.2kg，得到玉兰花提取液。

S2. 将2.31kg含丙烯磺酸钠的共聚物加入到46.2kg水中，搅拌混合得到共聚物混合液，共聚物混合液加热至70℃，然后将S1步骤得到的玉兰花提取液逐滴加入到共聚物混合液中，2h内滴加完毕，继续搅拌2h，蒸发浓缩，然后在60℃烘箱中烘干，得到循环水处理药剂。

S2步骤中的含丙烯磺酸钠的共聚物为丙烯酸与丙烯磺酸钠共聚物，丙烯酸与丙烯磺酸钠共聚物的制备方法为：将2kg丙烯酸和3kg丙烯磺酸钠溶于40kg水中，在65℃下搅拌混合，并逐滴加入3kg制备例3的引发剂溶液，1.5h内滴加完毕，继续搅拌2h，冷却至室温，加入18kg乙醇，析出沉淀，过滤得固体，固体在60℃烘箱中烘干，得到丙烯酸与丙烯磺酸钠共聚物。

一种多功能的循环水处理药剂的应用方法：

将循环水处理药剂投入循环水中，药剂用量为18mg/L。

实施例4

本实施例与实施例3的不同之处在于，在本实施例中，S2步骤中的含丙烯磺酸钠的共聚物为丙烯酸-2-羟乙酯与丙烯磺酸钠共聚物，丙烯酸-2-羟乙酯与丙烯磺酸钠共聚物的制备方法为：将2kg丙烯酸-2-羟乙酯和3kg丙烯磺酸钠溶于40kg水中，在65℃下搅拌混合，并逐滴加入3kg制备例3的引发剂溶液，1.5h内滴加完毕，继续搅拌2h，冷却至室温，加入18kg乙醇，析出沉淀，过滤得固体，固体在60℃烘箱中烘干，得到丙烯酸-2-羟乙酯与丙烯磺酸钠共聚物。

实施例5

本实施例与实施例4的不同之处在于，在S2步骤中，玉兰花提取液的加入方式不同，具体为：在70℃下，将占自身重量50%的玉兰花提取液逐滴加入共聚物混合液中，1h滴加完毕并停止滴加，然后共聚物混合液继续搅拌20min，再将占自身重量20%的玉兰花提取液逐滴加入共聚物混合液中，30min滴加完毕并停止滴加，然后共聚物混合液继续搅拌20min，再将剩余的玉兰花提取液逐滴加入共聚物混合液中，30min滴加完毕，完成玉兰花提取液的加入；然后按照实施例3的后续步骤对共聚物混合液继续搅拌2h。

实施例6

本实施例与实施例4的不同之处在于，在S2步骤中，玉兰花提取液的加入方式不同，具体为：在25℃下，将占自身重量50%的玉兰花提取液逐滴加入共聚物混合液中，1h滴加完毕并停止滴加，然后共聚物混合液继续搅拌20min，再在45℃下，将占自身重量20%的玉兰花提取液逐滴加入共聚物混合液中，30min滴加完毕并停止滴加，然后共聚物混合液继续搅拌20min，再在70℃下，将剩余的玉兰花提取液逐滴加入共聚物混合液中，30min滴加完毕，完成玉兰花提取液的加入；然后按照实施例3的后续步骤对共聚物混合液继续搅拌2h。

实施例7

本实施例与实施例4的不同之处在于，在S2步骤中，玉兰花提取液的加入方式不同，具体为：在30℃下，将占自身重量60%的玉兰花提取液逐滴加入共聚物混合液中，1h滴加完毕并停止滴加，然后共聚物混合液继续搅拌30min，再在60℃下，将占自身重量30%的玉兰花提取液逐滴加入共聚物混合液中，30min滴加完毕并停止滴加，然后共聚物混合液继续搅拌30min，再在65℃下，将剩余的玉兰花提取液逐滴加入共聚物混合液中，30min滴加完毕，完成玉兰花提取液的加入；然后按照实施例3的后续步骤对共聚物混合液继续搅拌2h。

实施例8

本实施例与实施例7的不同之处在于，S2步骤中，在玉兰花提取液加入共聚物混合液前，共聚物混合液还加入0.18kg氨基磺酸。

实施例9

本实施例与实施例7的不同之处在于，S2步骤中，在玉兰花提取液加入共聚物混合液前，共聚物混合液还加入0.34kg氨基磺酸。

对比例

对比例1

本对比例与实施例3的不同之处在于，本对比例省略S1步骤，直接以含丙烯磺酸钠的共聚物作为循环水处理药剂。

对比例2

本对比例与实施例3的不同之处在于，本对比例省略S2步骤，并在S1步骤中将滤出液浓缩并烘干，得到玉兰花提取物，直接以玉兰花提取物作为循环水处理药剂。

对比例3

本对比例与实施例3的不同之处在于，本对比例在S1步骤中用等量的扶桑花替代玉兰花。

对比例4

本对比例与实施例3的不同之处在于，本对比例在S1步骤中用等量的芦荟叶替代玉兰花。

性能检测试验

根据GB/T16632-2008《水处理剂阻垢性能的测定 碳酸钙沉积法》和GB/T 22626-2008《水处理剂阻垢性能的测定 磷酸钙沉积法》对本申请的实施例和对比例的循环水处理药剂进行阻垢性能测试，测试结果如表1所示。

根据GB/T 18175-2014《水处理剂缓蚀性能的测定 旋转挂片法》对本申请的实施例和对比例的循环水处理药剂进行缓蚀性能测试，测试结果如表1所示。

以某工厂的循环冷却水为试验水样，根据DL/T 1116-2009《循环冷却水用杀菌剂性能评价》对本申请的实施例和对比例的循环水处理药剂进行杀菌性能测试，测试加入药剂4h后的杀灭率，测试结果如表1所示。

表1

	碳酸钙阻垢率/%	磷酸钙阻垢率/%	缓蚀率/%	杀灭率/%
					实施例1	72.6	69.8	78.1	92.7
实施例2	72.8	70.3	78.7	92.2
					实施例3	73.2	71.5	78.4	92.5
实施例4	81.5	77.4	80.2	92.6
					实施例5	82.1	78.0	81.0	92.1
实施例6	82.5	78.6	84.6	93.0
					实施例7	82.3	78.5	84.9	92.7
实施例8	85.3	83.8	86.7	92.6
					实施例9	85.6	84.2	87.1	92.5
对比例1	70.9	65.8	24.4	14.2
					对比例2	2.8	3.7	62.1	92.5
对比例3	63.4	61.2	66.1	91.5
					对比例4	65.0	62.1	71.2	93.6

如表1所示，与对比例1以及对比例2相比，实施例3具有更好的阻垢性能、缓蚀性能和灭菌性能，分析原因可能为玉兰花的活性成分吸附在管壁，形成吸附层，吸附层可以阻碍腐蚀介质的侵入，从而起到缓蚀的作用，且玉兰花含有可以杀菌的活性成分，减少循环水中的菌类；另外含丙烯磺酸钠的共聚物吸附在碳酸钙和磷酸盐等无机盐的晶核上面之后，由于共聚物之间的排斥力作用，阻碍碳酸钙和磷酸盐等无机盐之间的吸附，从而减少结垢，起到阻垢作用。

与对比例3以及对比例4相比，实施例3具有更好的阻垢性能、缓蚀性能和灭菌性能，说明相较于其他的植物提取物，玉兰花的功能更强，并且扶桑花和芦荟叶加入时会降低含丙烯磺酸钠的共聚物的阻垢性能，而玉兰花能够保持阻垢性能。

与实施例3相比，实施例4的阻垢性能大幅提高，分析原因可能为在玉兰花提取物的混合作用下，丙烯酸-2-羟乙酯与丙烯磺酸钠共聚物之间的排斥力更大，阻垢效果更好。

与实施例4相比，实施例5的缓蚀性能略有提升，而实施例6和实施例7的缓蚀性能提升较多，分析原因可能为通过减慢玉兰花提取液分散在丙烯酸-2-羟乙酯与丙烯磺酸钠共聚物中的过程，使得玉兰花提取液在丙烯酸-2-羟乙酯与丙烯磺酸钠共聚物中的分散度更高，混合程度增大，丙烯酸-2-羟乙酯与丙烯磺酸钠共聚物对玉兰花形成的吸附层的增强作用更强，从而提高缓蚀效果。

与实施例7相比，实施例8和实施例9的阻垢性能和缓蚀性能提高，分析原因可能是氨基磺酸起到分散作用，进一步提高玉兰花提取液与丙烯酸-2-羟乙酯与丙烯磺酸钠共聚物的混合程度，从而提高阻垢性能和缓蚀性能。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种多功能的循环水处理药剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.取玉兰花花瓣，烘干，粉碎，加入溶出液中浸泡1~4h，在45~55℃下超声分散1~3h，过滤得滤出液，所述滤出液浓缩，得到玉兰花提取液；

S2.将含丙烯磺酸钠的共聚物分散到水中得到共聚物混合液，加热条件下将所述玉兰花提取液逐滴加入共聚物混合液，然后搅拌1~2h，浓缩，烘干，得到循环水处理药剂。

2.根据权利要求1所述的一种多功能的循环水处理药剂的制备方法，其特征在于：在S1步骤中，粉碎后的所述玉兰花花瓣与溶出液的重量比为1:(15~20)，所述滤出液浓缩前后的重量比为10:(1.5~2)。

3.根据权利要求1所述的一种多功能的循环水处理药剂的制备方法，其特征在于：在S2步骤中，所述含丙烯磺酸钠的共聚物与水的重量比为1:(15~20)，所述玉兰花提取液与含丙烯磺酸钠的共聚物的重量比为10:(4.5~6)。

4.根据权利要求1所述的一种多功能的循环水处理药剂的制备方法，其特征在于：在S1步骤中，所述溶出液包括重量份为100份的水、重量份为0.2~0.5份的氯化钠以及重量份为2~5份的乙醇。

5.根据权利要求1所述的一种多功能的循环水处理药剂的制备方法，其特征在于：所述含丙烯磺酸钠的共聚物为丙烯酸-2-羟乙酯与丙烯磺酸钠共聚物。

6.根据权利要求5所述的一种多功能的循环水处理药剂的制备方法，其特征在于：所述丙烯酸-2-羟乙酯与丙烯磺酸钠共聚物的制备方法：将丙烯酸-2-羟乙酯和丙烯磺酸钠溶于水中，在55~65℃下搅拌混合，并逐滴加入引发剂溶液，然后继续搅拌1~2h，冷却，加入乙醇，过滤，烘干，得到丙烯酸-2-羟乙酯与丙烯磺酸钠共聚物，所述丙烯磺酸钠、丙烯酸-2-羟乙酯、水、引发剂溶液和乙醇的重量比为1:(1.2~1.7):(20~25):(2~5):(15~20)。

7.根据权利要求6所述的一种多功能的循环水处理药剂的制备方法，其特征在于：所述引发剂溶液包括重量份为100份的水以及重量份为1~2份的过硫酸钾。

8.根据权利要求1所述的一种多功能的循环水处理药剂的制备方法，其特征在于：在S2步骤中，所述玉兰花提取液的加入方式为：在25~30℃下，将占自身重量50~60%的玉兰花提取液逐滴加入共聚物混合液中，搅拌混合20~30min，然后在45~50℃下，将占自身重量20~30%的玉兰花提取液逐滴加入共聚物混合液中，搅拌混合20~30min，最后在65~70℃下，将剩余的玉兰花提取液逐滴加入共聚物混合液中。

9.根据权利要求1所述的一种多功能的循环水处理药剂的制备方法，其特征在于：S2步骤中，在所述玉兰花提取液加入共聚物混合液前，共聚物混合液还加入氨基磺酸，含丙烯磺酸钠的共聚物与氨基磺酸的重量比为10:(0.8~1.5)。

10.一种多功能的循环水处理药剂的应用方法，其特征在于：用于应用权利要求1-9任一所述的一种多功能的循环水处理药剂的制备方法制得的循环水处理药剂，包括以下步骤：

将循环水处理药剂投入循环水中，药剂用量为15~20mg/L。