CN115504583A - 一种防止水流管道结垢的抑菌性生物防垢剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防止水流管道结垢的抑菌性生物防垢剂，包括纤维分离挤出废液100重量份、天然胶0.1‑10份、氧化石墨烯0.01‑0.1份、石墨烯0.01‑0.5份、引发剂0.1‑5份和丙烯酸1‑20份。所述纤维分离挤出废液通过如下方法制得：取植物纤维原料，经软化剂处理，依次加入H2O2、NaOH，在80‑90℃处理1h，初步分离纤维，磨浆，上述过程产生的废液即为纤维分离挤出废液。本发明制备的产品具备抑菌性，产品生产过程中添加氧化石墨烯和石墨烯，石墨烯具有优异的抑菌性能，可以抑制水中微生物的繁殖。
Description
技术领域
本发明涉及一种防止水流管道结垢的抑菌性生物防垢剂及其制备方法，属于防垢生物制剂技术领域。
背景技术
在工业用水中，结垢是影响工业正常作业的一个重要问题，严重的结垢给工业发展带来了巨大的经济损失。化学防除垢技术效率高、便利、使用范围大，但是其也存在一定的问题。许多阻垢剂能为微生物提供营养，所以使用阻垢剂同时，还会使用大量的灭藻剂、杀菌剂、平衡剂等。除此之外化学药剂本身对工业设备、输油管道也有一定的腐蚀作用。物理防除垢技术多运用在局部、小污染环境，彻底，经济等特点。物理法和化学法比较，化学法除垢更快。机械防除垢技术主要用于特殊的情况，对于小规则的壁，小能运用，运用范围狭窄。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一目的在于提供一种防止水流管道结垢的抑菌性生物防垢剂。
本发明的第二目的在于提供上述防垢剂的制备方法。
为了实现第一目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种防止水流管道结垢的抑菌性生物防垢剂，包括纤维分离挤出废液100重量份、天然胶0.1-10份、氧化石墨烯0.01-0.1份、石墨烯0.01-0.5份、引发剂0.1-5份和丙烯酸1-20份。
优选的，所述纤维分离挤出废液通过如下方法制得：取植物纤维原料，经软化剂处理，依次加入H2O2、NaOH，在80-90℃处理1h，经双螺杆挤出机进行初步分离纤维，磨浆，上述过程产生的废液即为纤维分离挤出废液。
采用上述技术方案，采用的软化剂由葡萄糖6重量份、乙醇30重量份、盐酸0.2重量份、碳酸钠0.8重量份、尿素10重量份和十二烷基硫酸钠10重量份组成。
优选的，所述H2O2的用量为植物纤维原料质量的3％-4％，所述NaOH的用量为植物纤维原料质量的2％-3％。
优选的，所述植物纤维原料为非木材植物纤维、阔叶木纤维、针叶木纤维中的一种或几种。
优选的，所述非木材植物纤维为麦草、稻草或芦苇，所述阔叶木纤维为杨木，所述针叶木纤维为松木。
优选的，所述天然胶为果胶、瓜尔胶中的一种或几种。
优选的，所述氧化石墨烯为片径5000-10000目的氧化石墨烯。
优选的，所述石墨烯为粒径2000-5000目的石墨烯。
优选的，所述引发剂为有机过氧化物引发剂、无机过氧化物引发剂、偶氮类引发剂中的一种或几种。
优选的，所述有机过氧化物引发剂为过氧化苯甲酰，所述无机过氧化物引发剂为过硫酸铵。
采用上述技术方案，天然纤维分离挤出处理液中含有大量腐殖酸、富里酸等酸性物质，含有羧基、酚羟基等活性官能团，可以有效络合水中的钙，镁等成垢阳离子。果胶、瓜尔胶的加入具有良好的局部微增稠作用，可以迅速捕捉周围钙，镁等成垢阳离子，氧化石墨烯加速电子的传递，使成垢阳离子与腐殖酸类处理液迅速紧密络合，有效阻止污垢形成。
为了实现第二目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种防止水流管道结垢的抑菌性生物防垢剂的制备方法，包括如下步骤：
S1：取纤维分离挤出废液100份，经离心分离去掉少量固体杂质，用盐酸中和，使PH值呈中性；
S2：加入天然胶、氧化石墨烯和石墨烯，搅拌均匀后，缓慢滴加引发剂和丙烯酸，在50-100℃下反应1-5h；
S3：在50℃下真空干燥得到干燥固体即为抑菌性生物防垢剂。
本发明的有益效果：
(1)本发明制备的产品具备抑菌性，产品生产过程中添加氧化石墨烯和石墨烯，石墨烯具有优异的抑菌性能，可以抑制水中微生物的繁殖。
(2)本发明制备的产品阻垢效率更高。天然纤维分离挤出处理液中含有大量腐殖酸、富里酸等酸性物质，含有羧基、酚羟基等活性官能团，可以有效络合水中的钙，镁等成垢阳离子。果胶、瓜尔胶的加入具有良好的局部微增稠作用，可以迅速捕捉周围钙，镁等成垢阳离子，氧化石墨烯加速电子的传递，使成垢阳离子与腐殖酸类处理液迅速紧密络合，有效阻止污垢形成。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1
一种防止水流管道结垢的抑菌性生物防垢剂，包括纤维分离挤出废液100kg、天然胶1kg、氧化石墨烯0.01kg、石墨烯0.05kg、引发剂1kg和丙烯酸10kg。
本实施例中，纤维分离挤出废液通过如下方法制得：取植物纤维原料，经软化剂处理，依次加入H2O2、NaOH，在80℃处理1h，经双螺杆挤出机进行初步分离纤维，磨浆，上述过程产生的废液即为纤维分离挤出废液。其中，H2O2的用量为植物纤维原料质量的3％，所述NaOH的用量为植物纤维原料质量的2％。
本实施例中，植物纤维原料为麦草和杨木，二者质量比为1:1。
本实施例中，天然胶为果胶。
本实施例中，氧化石墨烯为片径5000目的氧化石墨烯。
本实施例中，石墨烯为粒径2000目的石墨烯。
本实施例中，引发剂为过氧化苯甲酰。
本实施例中，软化剂由葡萄糖6重量份、乙醇30重量份、盐酸0.2重量份、碳酸钠0.8重量份、尿素10重量份和十二烷基硫酸钠10重量份组成。
本实施例中，上述抑菌性生物防垢剂的制备方法为：
S1：取纤维分离挤出废液100kg，经离心分离去掉少量固体杂质，用盐酸中和，使PH值呈中性。
S2：加入天然胶、氧化石墨烯和石墨烯，搅拌均匀后，缓慢滴加引发剂和丙烯酸，在80℃下反应2小时。
S3：在50℃下真空干燥得到干燥固体即为抑菌性防垢剂。
实施例2
一种防止水流管道结垢的抑菌性生物防垢剂，与实施例1不同之处在于：天然胶2kg、氧化石墨烯0.1kg、石墨烯0.1kg、引发剂0.1kg、丙烯酸20kg。
本实施例中，纤维分离挤出废液的制备方法，与实施例1的不同之处在于：90℃处理1h，H2O2的用量为植物纤维原料质量的4％。
与实施例1不同之处在于：
本实施例中，植物纤维原料为稻草和松木，二者质量比为1:1。
本实施例中，石墨烯为粒径3000目的石墨烯。
上述抑菌性生物防垢剂的制备方法，与实施例1不同之处在于：
S2：加入天然胶、氧化石墨烯和石墨烯，搅拌均匀后，缓慢滴加引发剂和丙烯酸，在50℃下反应1小时。
实施例3
一种防止水流管道结垢的抑菌性生物防垢剂，与实施例1不同之处在于：天然胶3kg、石墨烯0.05kg、引发剂1kg。
本实施例中，纤维分离挤出废液的制备方法，与实施例1的不同之处在于：NaOH的用量为植物纤维原料质量的3％。
与实施例1不同之处在于：
本实施例中，天然胶为瓜尔胶。
本实施例中，氧化石墨烯为片径8000目的氧化石墨烯。
本实施例中，引发剂为过硫酸铵。
上述抑菌性生物防垢剂的制备方法，与实施例1不同之处在于：
S2：加入天然胶、氧化石墨烯和石墨烯，搅拌均匀后，缓慢滴加引发剂和丙烯酸，在100℃下反应5小时。
实施例4
一种防止水流管道结垢的抑菌性生物防垢剂，与实施例1不同之处在于：天然胶0.1kg、石墨烯0.01kg、引发剂5kg。
本实施例中，纤维分离挤出废液的制备方法，与实施例1的不同之处在于：取植物纤维原料，经软化剂处理，依次加入H2O2、NaOH，在90℃处理1h。
与实施例1不同之处在于：
本实施例中，植物纤维原料为芦苇、杨木和松木，二者质量比为1:1:1。
本实施例中，氧化石墨烯为片径10000目的氧化石墨烯。
上述抑菌性生物防垢剂的制备方法，与实施例1不同之处在于：
S2：加入天然胶、氧化石墨烯和石墨烯，搅拌均匀后，缓慢滴加引发剂和丙烯酸，在100℃下反应5小时。
实施例5
一种防止水流管道结垢的抑菌性生物防垢剂，与实施例1不同之处在于：天然胶10kg、石墨烯0.5kg、丙烯酸1kg。
与实施例1不同之处在于：
本实施例中，石墨烯为粒径5000目的石墨烯。
本实施例中，引发剂为过氧化苯甲酰和过硫酸铵，二者质量比为1:1。
上述抑菌性生物防垢剂的制备方法同实施例1。
实施例6
一种防止水流管道结垢的抑菌性生物防垢剂，与实施例1不同之处在于：天然胶5kg、石墨烯0.075kg。
与实施例1不同之处在于：
本实施例中，氧化石墨烯为片径6000目的氧化石墨烯。
本实施例中，石墨烯为粒径3000目的石墨烯。
上述抑菌性生物防垢剂的制备方法同实施例1。
试验例1
试验组别：实施例1-实施例6；
试验方法：应用碳酸钙防垢率的测定方法；
试验结果：详见表1。
表1实施例1-实施例6的产品的防垢率结果
通过表1可以看出，本发明制得的防垢剂防垢率可达90.7％，效果良好。
试验例2
试验组别：分别添加4mg/L、6mg/L、8mg/L、10mg/L、12mg/L、14mg/L的防垢剂进行防垢率实验，分别记为实验组1-实验组6；
试验方法：应用碳酸钙防垢率的测定方法，采用GB/T18175-2000《水处理剂缓蚀性能的测定-旋转挂片法》中的腐蚀挂片实验方法来进行防腐实验；
试验结果：详见表2。
表2实验组1-实验组6的产品的防垢率结果
对设备的腐蚀情况包括：当同等条件下挂片减重小于等于0.1mg的腐蚀状态，定为1级；同等条件下挂片减重大于0.1mg小于等于0.2mg的腐蚀状态，定为2级，同等条件下挂片减重大于0.2mg小于等于0.3mg的腐蚀状态，定为3级，同等条件下挂片减重大于0.3mg小于等于0.4mg的腐蚀状态，定为4级，同等条件下挂片减重大于0.4mg小于等于0.5mg的腐蚀状态，定为5级，依次类推。
参考表2，随着防垢剂添加量的增加，防垢率逐步提高，同时本发明制备的防垢剂也具有良好的防腐效果。
试验例3
试验组别：对比组1-5和实施例2，与实施例2不同的是氧化石墨烯添加量不同，其中对比组1-5中的氧化石墨烯添加量依次为0kg、0.02kg、0.05kg、0.08kg、0.15kg；
试验方法：应用碳酸钙防垢率的测定方法；
试验结果：详见表3。
表3对比组1-5和实施例2的产品的防垢率结果
参考表3，对比例1未添加氧化石墨烯成分，其制得的产品防垢率效果就欠佳，可能是因为氧化石墨烯可以加速电子的传递，使成垢阳离子与腐殖酸类处理液迅速紧密络合，有效阻止污垢形成，同时，随着氧化石墨烯添加量的提高，防垢率也是提高的，当氧化石墨烯添加量超过0.1重量份时，防垢率稍微呈下降趋势。
试验例4
试验组别：对比组6和实施例1，与实施例1不同的是对比组6不添加氧化石墨烯和石墨烯；
试验方法：检测水中的微生物；
试验结果：详见表4。
表4对比组6和实施例1的产品的抑菌效果
| 对比组6 | 实施例2 | |
| 防垢剂/mg·L<sup>-1</sup> | 500 | 500 |
| 菌落总数/CFU·mL<sup>-1</sup> | 120 | 60 |
参考表4，添加氧化石墨烯和石墨烯的实施例1得到的产品具有抑菌作用。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.一种防止水流管道结垢的抑菌性生物防垢剂，其特征在于，包括纤维分离挤出废液100重量份、天然胶0.1-10份、氧化石墨烯0.01-0.1份、石墨烯0.01-0.5份、引发剂0.1-5份和丙烯酸1-20份。
2.如权利要求1所述的一种防止水流管道结垢的抑菌性生物防垢剂，其特征在于，所述纤维分离挤出废液通过如下方法制得：取植物纤维原料，经软化剂处理，依次加入H2O2、NaOH，在80-90℃处理1h，初步分离纤维，磨浆，上述过程产生的废液即为纤维分离挤出废液。
3.如权利要求2所述的一种防止水流管道结垢的抑菌性生物防垢剂，其特征在于，所述H2O2的用量为植物纤维原料质量的3％-4％，所述NaOH的用量为植物纤维原料质量的2％-3％。
4.如权利要求3所述的一种防止水流管道结垢的抑菌性生物防垢剂，其特征在于，所述植物纤维原料为非木材植物纤维、阔叶木纤维、针叶木纤维中的一种或几种。
5.如权利要求4所述的一种防止水流管道结垢的抑菌性生物防垢剂，其特征在于，所述天然胶为果胶、瓜尔胶中的一种或几种。
6.如权利要求5所述的一种防止水流管道结垢的抑菌性生物防垢剂，其特征在于，所述氧化石墨烯为片径5000-10000目的氧化石墨烯。
7.如权利要求6所述的一种防止水流管道结垢的抑菌性生物防垢剂，其特征在于，所述石墨烯为粒径2000-5000目的石墨烯。
8.如权利要求7所述的一种防止水流管道结垢的抑菌性生物防垢剂，其特征在于，所述引发剂为有机过氧化物引发剂、无机过氧化物引发剂、偶氮类引发剂中的一种或几种。
9.一种制备如权利要求1-8任一所述的防止水流管道结垢的抑菌性生物防垢剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：取纤维分离挤出废液100份，经离心分离去掉少量固体杂质，用盐酸中和，使PH值呈中性；
S2：加入天然胶、氧化石墨烯和石墨烯，搅拌均匀后，缓慢滴加引发剂和丙烯酸，在50-100℃下反应1-5h；
S3：在50℃下真空干燥得到干燥固体即为抑菌性生物防垢剂。
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| 武世新等: ""腐殖酸接枝丙烯酸改性制备天然产物基阻垢剂研究"", 《应用化工》, vol. 40, no. 6, pages 1026 - 1028 * |
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