CN112919651B - 一种阻盐剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种阻盐剂及其制备方法和应用，所述阻盐剂包括有机膦酸，有机羧酸，聚马来酸酐，丙烯酸‑2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸和碱性剂。本发明通过将阻盐剂添加在含盐废水中，急冷塔在回喷时可使用高盐水，节约清水成本。添加了阻盐剂的含盐废水在急冷水塔中蒸发后，盐分通常以粉末状或者小颗粒状存在，跟随灰分一起脱落下来，进入急冷水塔底部的灰斗，由于盐分很轻的原因，到达布袋除尘器，跟着飞灰一起脱落下来，而不会形成大的坚硬的盐块。因为没有大块盐的附着在塔壁内，减少了清理急冷塔的难度，延长了清理周期，延长了运行周期，降低了运行成本。

Description

一种阻盐剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于危废处理领域，具体涉及一种阻盐剂及其制备方法和应用。
背景技术
危险废物焚烧处理装置产生的高温废气需要迅速降温然后进入烟气洗涤塔以除去废气中的酸性气体和其它有害成分，这个迅速降温的过程通常在急冷塔中完成。出于绿色环保的要求，目前危险废物焚烧处理装置一般采用将烟气洗涤塔的含盐废水回喷到急冷塔中实现高温废气的急冷，同时废水中的盐在急冷塔底部析出成为灰渣，实现烟气急冷和含盐废水处理的双重功能。
危废厂在急冷塔中使用高盐水对烟气喷淋降温，该方法有效的降低了软化水的使用量，降低了处理成本，但也存在一定的问题，比如，高盐水在急冷塔中喷淋降温过程中，迅速蒸发结晶，极有可能会形成大的硬垢，附着在内壁上，造成烟气通道堵塞，造成仪器意外停车。因此，危废急冷塔运行的现状为：急冷塔只能回喷清水或软水，处理成本较高；回喷高盐废水，会出现急冷塔内壁结块，清理困难，喷枪容易堵，喷雾效果差，喷枪使用寿命短。
发明内容
为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种阻盐剂，所述阻盐剂包括有机膦酸，有机羧酸，聚马来酸酐，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和碱性剂。
优选的，所述有机膦酸包括羟基乙叉二膦酸和多氨基多醚基甲叉膦酸；所述有机羧酸为2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸。
优选的，所述阻盐剂还包括丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。
优选的，所述阻盐剂还包括聚二甲基二烯丙基氯化铵。
优选的所述碱性剂为氢氧化钠。
优选的，按重量百分比计，所述阻盐剂包括以下组分：聚马来酸酐30％～28％，羟基乙叉二膦酸3.8％～4.1％，多氨基多醚基甲叉膦酸5.5％～5.9％，2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸2.0％～2.5％，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸2.5％～2.8％，聚二甲基二烯丙基氯化铵1％～1.5％，氢氧化钠1.5％～1.8％，余量为水。
进一步优选的，按重量百分比计，所述阻盐剂包括以下组分：聚马来酸酐29％，羟基乙叉二膦酸4.0％，多氨基多醚基甲叉膦酸5.7％，2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸2.4％，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸2.6％，聚二甲基二烯丙基氯化铵1.3％，氢氧化钠1.7％，余量为水。
本发明第二个方面还提供了所述的阻盐剂的制备方法，所述制备方法具体为：将聚马来酸酐、羟基乙叉二膦酸、多氨基多醚基甲叉膦酸、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、聚二甲基二烯丙基氯化铵、氢氧化钠和水通过常压反应釜搅拌混合，制得所述的阻盐剂。
本发明第三个方面还提供了所述的阻盐剂在处理危废焚烧系统的含盐废水中的应用，所述应用的方法为：将所述阻盐剂投加到含盐废水中，通过混合器充分混合，根据含盐废水中的含盐量调整投加量。
优选的，所述投加量具体为：所述含盐废水中每公斤盐添加0.010kg～0.015kg阻盐剂。
与现有技术相比，本发明的优点和有益效果为：本发明通过将阻盐剂添加在含盐废水中，急冷塔在回喷时可使用高盐水，节约清水成本，同时处理了高盐水，添加了阻盐剂可以降低颗粒间的作用力，急冷塔中不会出现大量结块，盐分形成粉末状或者小颗粒随飞灰脱落下来，降低了清理的难度，减缓喷嘴的堵塞，延长清理时间。使得含盐废水喷入急冷塔中析出的废盐能够呈高度分散的状态，避免废盐微晶相互聚集形成坚硬盐块，造成的停车事故，大大提高危废焚烧系统的急冷水塔的运行周期，降低污水处置成本以及降低检修成本投入，给危废焚烧处理企业带来直接的经济利益。
本发明添加了阻盐剂的含盐废水在急冷水塔中蒸发后，盐分通常以粉末状或者小颗粒状存在，跟随灰分一起脱落下来，进入急冷水塔底部的灰斗，由于盐分很轻的原因，到达布袋除尘器，跟着飞灰一起脱落下来，而不会形成大的坚硬的盐块。因为没有大块盐的附着在塔壁内，灰斗接盐量增加大于60％，也即盐产量增加大于60％。
附图说明
为了进一步解释说明本发明中提供的一种防脱发植物提取物及其制备方法和应用的有益效果，提供了相应的附图，需要指出的是本发明中提供的附图只是所有附图中选出来的个别示例，目的也不是作为对权利要求的限定，所有通过本申请中提供的附图获得的其他相应图谱均应该认为在本申请保护的范围之内。图1是实施例1未使用阻盐剂前急冷塔被积盐堵死的现场照片。
图2为实施例1使用阻盐剂后急冷塔内壁浮盐的现场照片。
具体实施方式
结合以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可进一步地理解本发明的内容。除非另有说明，本文中使用的所有技术及科学术语均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本申请中提供的任何定义不一致，则以本申请中提供的术语定义为准。
在本文中使用的，除非上下文中明确地另有指示，否则没有限定单复数形式的特征也意在包括复数形式的特征。还应理解的是，如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义，“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示所陈述的组合物、步骤、方法、制品或装置，但不排除存在或添加一个或多个其它组合物、步骤、方法、制品或装置。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。除此之外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
有机膦酸
有机膦酸盐具有良好的化学稳定性、耐高温性，用量少、具缓蚀作用。此外有机磷酸盐对钙、镁、锌、铁等许多金属离子具有优异的螯合能力。与无机聚磷酸盐相比，有机膦酸具有好的化学稳定性、不易水解、能耐较高温度和药剂量小且兼具缓和蚀垢性能等特点，是一类阴极型缓蚀剂，和其他水处理剂复合使用时，表现出理想的协同效应。
羟基乙叉二膦酸
羟基乙叉二膦酸(HEDP)，具有缓蚀阻垢作用。
多氨基多醚基甲叉膦酸
多氨基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)具有很高的螯合分散性能和很高的钙容忍度及优异的阻垢性能，对碳酸钙、磷酸钙、硫酸钙的阻垢性能优异，同时可有效地抑制硅垢的形成，且具有良好的稳定金属离子的作用。
2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸
2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA)具有膦酸和羧酸的结构特性，具有优良的复配协同效应，可以与有机膦复配使用，具有更好的处理盐水效果。将多元有机羧酸在含盐废水回喷进入急冷塔之前加入到含盐废水中，在废盐的结晶时，多元有机羧酸与盐水中的金属阳离子结合，优先于盐的结晶，形成数量庞大的晶核，乃至微晶，使废盐结晶的晶核数量呈指数级增加，晶粒变细，结晶强度变弱。
聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDADMAC)
聚二甲基二烯丙基氯化铵是一种水溶性阳离子聚季铵盐，分子式是(C8H16NCl)n，正电荷密度高，是强阳离子聚电解质，凝聚力强，并且水溶性好、高效无毒。本发明发现聚二甲基二烯丙基氯化铵的高分子特性作为阳离子混凝剂与废盐中混凝效果好。
聚马来酸酐
聚马来酸酐(HPMA)为桔黄色粘稠液体，是一种低分子量聚电解质，化学稳定性及热稳定性高，HPMA适用于碱性水质或同其它药物复配使用。HPMA在300℃以下对碳酸盐仍有良好的阻垢分散效果。发明人意外发现HPMA可以有机膦酸盐复配协同作用，具有良好的抑制水垢生成和剥离老垢的作用。
丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸
丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AA/AMPS)为丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)共聚而成。分子内有聚合性的乙烯基及亲水性的磺酸基，可与丙烯腈，丙烯酰胺等水溶性单体，苯乙烯，氯乙烯等非水溶性单体共聚。在聚合物中引进亲水性的磺酸基，使纤维、薄膜等具有吸湿性透水性及导电性。由于分子结构中含有阻垢分散性能好的羧酸基和强极性的磺酸基，能提高钙容忍度。
聚二甲基二烯丙基氯化铵
聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDADMAC)在污水处理、采矿和矿物加工过程作为阳离子混凝剂；在油田行业用作钻井用粘土稳定剂及注水中的酸化压裂阳离子改性剂。
氢氧化钠
阻盐剂制成水溶液时，需通过碱性剂将pH值控制在8～12之间。所述的碱性剂只是在水中显示强碱性的无机或有机化合物，优选氢氧化钠。
实施例下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。如无特殊说明，本发明中所用原料均为市售，例如中药材市场。
实施例1
本实施例提供了一种阻盐剂，按重量百分比计，所述阻盐剂包括聚马来酸酐29％、羟基乙叉二膦酸4.0％、多氨基多醚基甲叉膦酸5.7％、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸2.4％、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸2.6％、聚二甲基二烯丙基氯化铵1.3％、氢氧化钠1.7％和余量为水。
本实施例还提供了阻盐剂的制备方法：将上述组分：聚马来酸酐29％、羟基乙叉二膦酸4.0％、多氨基多醚基甲叉膦酸5.7％、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸2.4％、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸2.6％、聚二甲基二烯丙基氯化铵1.3％、氢氧化钠1.7％和余量为水通过常压反应釜搅拌混合，制得阻盐剂。
实施例2
本实施例提供了一种阻盐剂，按重量百分比计，所述阻盐剂包括聚马来酸酐28％、羟基乙叉二膦酸3.8％、多氨基多醚基甲叉膦酸5.5％、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸2.0％、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸2.5％、聚二甲基二烯丙基氯化铵1.0％、氢氧化钠1.5％和余量为水。
本实施例还提供了阻盐剂的制备方法：将上述组分：聚马来酸酐28％、羟基乙叉二膦酸3.8％、多氨基多醚基甲叉膦酸5.5％、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸2.0％、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸2.5％、聚二甲基二烯丙基氯化铵1.0％、氢氧化钠1.5％和余量为水通过常压反应釜搅拌混合，制得阻盐剂。
实施例3
本实施例提供了一种阻盐剂，按重量百分比计，所述阻盐剂聚马来酸酐30％、羟基乙叉二膦酸4.1％、多氨基多醚基甲叉膦酸5.9％、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸2.5％、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸2.8％、聚二甲基二烯丙基氯化铵1.5％、氢氧化钠1.8％和余量为水。
本实施例还提供了阻盐剂的制备方法：将上述组分：聚马来酸酐30％、羟基乙叉二膦酸4.1％、多氨基多醚基甲叉膦酸5.9％、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸2.5％、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸2.8％、聚二甲基二烯丙基氯化铵1.5％、氢氧化钠1.8％和余量为水通过常压反应釜搅拌混合，制得阻盐剂。
实施例4
本实施例提供了一种阻盐剂，按重量百分比计，所述阻盐剂包括聚马来酸酐29％、羟基乙叉二膦酸4.0％、多氨基多醚基甲叉膦酸5.7％、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸2.1％、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸2.6％、聚二甲基二烯丙基氯化铵1.3％、氢氧化钠1.7％和余量为水。
本实施例还提供了阻盐剂的制备方法：将上述组分：聚马来酸酐29％、羟基乙叉二膦酸4.0％、多氨基多醚基甲叉膦酸5.7％、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸2.1％、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸2.6％、聚二甲基二烯丙基氯化铵1.3％、氢氧化钠1.7％和余量为水通过常压反应釜搅拌混合，制得阻盐剂。
对比例1
本实施例提供了一种阻盐剂，按重量百分比计，所述阻盐剂包括聚马来酸酐29％、羟基乙叉二膦酸4.0％、多氨基多醚基甲叉膦酸5.7％、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸2.6％、聚二甲基二烯丙基氯化铵1.3％、氢氧化钠1.7％和余量为水。
本实施例还提供了阻盐剂的制备方法：将上述组分：聚马来酸酐29％、羟基乙叉二膦酸4.0％、多氨基多醚基甲叉膦酸5.7％、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸2.6％、聚二甲基二烯丙基氯化铵1.3％、氢氧化钠1.7％和余量为水通过常压反应釜搅拌混合，制得阻盐剂。
对比例2
本实施例提供了一种阻盐剂，按重量百分比计，所述阻盐剂包括聚马来酸酐29％、羟基乙叉二膦酸4.0％、多氨基多醚基甲叉膦酸5.7％、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸2.4％、聚二甲基二烯丙基氯化铵1.3％、删掉、氢氧化钠1.7％和余量为水。
本实施例还提供了阻盐剂的制备方法：将上述组分：聚马来酸酐29％、羟基乙叉二膦酸4.0％、多氨基多醚基甲叉膦酸5.7％、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸2.4％、聚二甲基二烯丙基氯化铵1.3％、氢氧化钠1.7％和余量为水通过常压反应釜搅拌混合，制得阻盐剂。
对比例3
本实施例提供了一种阻盐剂，按重量百分比计，所述阻盐剂包括聚马来酸酐29％、羟基乙叉二膦酸4.0％、多氨基多醚基甲叉膦酸5.7％、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸2.4％、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸2.6％、氢氧化钠1.7％和余量为水。
本实施例还提供了阻盐剂的制备方法：将上述组分：聚马来酸酐29％、羟基乙叉二膦酸4.0％、多氨基多醚基甲叉膦酸5.7％、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸2.4％、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸2.6％、氢氧化钠1.7％和余量为水通过常压反应釜搅拌混合，制得阻盐剂。
性能测试
向含盐废水中加入实施例1的阻盐剂，其中每吨含盐废水的含盐量为10％，含盐废水中每公斤盐添加0.013kg阻盐剂。在搅拌均匀后，将其输送至急冷水塔的补水系统，并借助喷枪向急冷水塔内进行喷淋，定期观察急冷水塔底部出盐情况。运行周期判定标准，急冷水塔底部出灰口堵塞则实验结束。以未添加阻盐剂为对照组，其他条件相同，图1是实施例1未使用阻盐剂前急冷塔被积盐堵死的现场照片。图2为实施例1使用阻盐剂后急冷塔内壁浮盐的现场照片。发明人认为所述阻盐剂能够最大限度的改变溶液中盐分结晶的过程和盐粒表面的附着力，大大增加晶核的数量，使盐分结晶的颗粒变得细小，同时使盐粒与盐粒之间的结合力变得极弱，不易聚集成大块颗粒，从而抑制、阻止或减少大块盐块的形成。所述阻盐剂由树枝状大分子、分散剂等物质合成，通过阈值效应、品格畸变风作用从而达到抑制高盐水钠、钙、镁等离子沉积结垢。阻盐剂独特的成分能够减弱无机盐颗粒之间的表面作用力，不易再次聚集成大块颗粒，添加阻盐剂后无机盐通常以分散的小颗粒状存在，进入急冷塔底部的灰斗，而不会形成大的坚硬的盐块。
在实施例1的用户现场的同样系统中的相同部位，向含盐废水中分别加入实施例2～4以及对比例1～3的阻盐剂，添加量和实施例1相同，在搅拌均匀后，将其输送至急冷水塔的补水系统，并借助喷枪向急冷水塔内进行喷淋，定期观察急冷水塔底部出盐情况。运行周期判定标准，急冷水塔底部出灰口堵塞则实验结束。比较未添加阻盐剂、添加实施例1～4和对比例1～3的阻盐剂对急冷水塔运行周期的影响。具体实验结果参见表1。
表1.测试记录
组别 急冷水塔运行周期/日
未添加阻盐剂 7
实施例1 90
实施例2 80
实施例3 84
实施例4 86
对比例1 50
对比例2 60
对比例3 56
由上述表1可以看出，添加实施例1至4的阻盐剂后，回喷含盐废水的急冷水塔的运行周期要显著高于没有添加阻盐剂的对照组，以及对比例1～3的运行周期，由此可见，危废物料中添加本发明的阻盐剂后能够有效抑制、阻止或减少含盐废水中大块盐块的形成。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.一种阻盐剂，其特征在于：按重量百分比计，所述阻盐剂包括以下组分：聚马来酸酐30%~28%，羟基乙叉二膦酸3.8%~4.1%，多氨基多醚基甲叉膦酸5.5%~5.9%，2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸2.0%~2.5%，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸2.5%~2.8%，聚二甲基二烯丙基氯化铵1%~1.5%，氢氧化钠1.5%~1.8%，余量为水。
2.根据权利要求1所述的阻盐剂，其特征在于：按重量百分比计，所述阻盐剂包括以下组分：聚马来酸酐29%，羟基乙叉二膦酸4.0%，多氨基多醚基甲叉膦酸5.7%，2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸2.4%，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸2.6%，聚二甲基二烯丙基氯化铵1.3%，氢氧化钠1.7%，余量为水。
3.一种权利要求1或2所述的阻盐剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法具体为：将聚马来酸酐、羟基乙叉二膦酸、多氨基多醚基甲叉膦酸、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、聚二甲基二烯丙基氯化铵、氢氧化钠和水通过常压反应釜搅拌混合，制得所述的阻盐剂。
4.一种权利要求1-2任一所述的阻盐剂在处理危废焚烧系统的含盐废水中的应用，其特征在于：所述应用的方法为：将所述阻盐剂投加到含盐废水中，通过混合器充分混合，根据含盐废水中的含盐量调整投加量。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：所述投加量具体为：所述含盐废水中每公斤盐添加0.010kg~0.015kg阻盐剂。
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