CN117534225A - Wt-1特效软水剂及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及软水剂技术领域，具体涉及WT‑1特效软水剂及其制备工艺，包括以下步骤：S1：选取高纯度的原水，进行超滤处理；S2：将磷酸酯型缓蚀剂与处理后的原水混合；S3：缓慢加入聚羧酸到上述混合液中，维持搅拌至其完全分散和溶解；S4：接着在温度50℃的情况下，缓慢加入聚酸盐；S5：先将非离子型表面活性剂与处理后的原水预混，形成乳液状，然后将其缓慢加入到前述混合液中，保持搅拌至完全均匀，形成混合液A；S6：采用真空脱水技术对混合液A进行脱水；S7：利用喷雾干燥技术对上一步得到的半固体产品进行进一步干燥。本发明，环保、高效，经济实用，且结合创新干燥技术，既确保了产品质量和稳定性，又推动了技术革新与应用拓展。
Description
技术领域
本发明涉及软水剂技术领域，尤其涉及WT-1特效软水剂及其制备工艺。
背景技术
随着工业化进程的加速，煤作为重要的能源之一，在各行各业中的应用日趋广泛，但在煤的燃烧过程中，会产生大量的硬水，硬水中含有较高的钙、镁离子，这些离子在工业生产中可能导致设备的结垢、降低效率和增加能耗。
现有技术中的软水剂大多是基于化学合成，这些软水剂可能含有对人体或环境有害的化学物质，而且在处理硬水时可能不够高效，此外，现有技术中的软水剂在制备过程中可能需要使用大量有害溶剂，这不仅增加了生产成本，而且可能对环境和工人健康造成潜在威胁。
此外，对于软水剂的固体含量也是研究和生产中的一大挑战，高固体含量意味着产品稳定性好，便于储存和运输，而传统的制备方法很难确保高固体含量和产品的稳定性。
喷雾干燥技术和真空脱水技术在许多领域都已得到广泛应用，但在软水剂制备中的应用还不够成熟，因此，如何将这些高效的干燥技术与软水剂的制备过程相结合，以实现高固体含量、高效能和环境友好的软水剂，是目前研究的一个重要方向。
综上所述，开发一种新的、环保的、高效的软水剂制备方法，既可以满足市场的需求，又可以减少对环境和人体的潜在影响，具有重要的实际意义和研究价值。
发明内容
基于上述目的，本发明提供了WT-1特效软水剂及其制备工艺。
WT-1特效软水剂，包括磷酸酯型缓蚀剂、聚羧酸、聚酸盐、非离子型表面活性剂和水，其中各成分按照质量百分比为，
磷酸酯型缓蚀剂：20-25％；
聚羧酸：10-15％；
聚酸盐：5-10％；
非离子型表面活性剂：1-3％；
水：47-64％。
进一步的，所述磷酸酯型缓蚀剂为磷酸、磷酸一氢钠或磷酸二氢钠；聚羧酸为丙烯酸、马来酸或丁烯酸；聚酸盐为三聚磷酸钠、四聚磷酸钠或五聚磷酸钠。
WT-1特效软水剂的制备工艺，包括以下步骤：
S1：选取高纯度的原水，进行超滤处理，去除杂质和悬浮物；
S2：将磷酸酯型缓蚀剂与处理后的原水混合，使其完全溶解；
S3：缓慢加入聚羧酸到上述混合液中，维持搅拌至其完全分散和溶解；
S4：接着在温度50℃的情况下，缓慢加入聚酸盐，确保其均匀分布；
S5：先将非离子型表面活性剂与处理后的原水预混，形成乳液状，然后将其缓慢加入到前述混合液中，保持搅拌至完全均匀，形成混合液A；
S6：采用真空脱水技术对混合液A进行脱水，直至固体含量达到98％；
S7：利用喷雾干燥技术对上一步得到的半固体产品进行进一步干燥，确保最终产品的固体含量达到99％以上。
进一步的，所述S1中超滤处理具体采用的超滤膜的孔径为0.01-0.1微米，处理流速为1-2L/min，操作压力维持在0.5-2.0bar，处理时间为2-3小时。
进一步的，所述S2具体包括：
S21：首先预加热处理后的原水至50℃，并使用温度控制装置持续监测并维持所述温度；
S22：在预热的原水中，缓慢投加磷酸酯型缓蚀剂，其添加速率维持在3g/分钟；
S23：利用高速搅拌器，转速为600rpm，对混合液进行搅拌；
S24：持续搅拌60分钟，期间继续维持液体温度在50℃，并隔15分钟监测一次溶解情况，直至达到完全溶解的状态。
进一步的，所述S3具体包括：
S31：在加入聚羧酸前，先确认上述混合液的温度维持在50-60℃，并使用温度控制装置确保在加入过程中温度稳定；
S32：采用恒速滴加装置或计量泵，将聚羧酸以1.5g/分钟的速率缓慢加入到上述混合液中；
S33：利用高速搅拌器，在转速为600rpm下，对混合液进行持续搅拌；
S34：加入完毕后，继续搅拌40分钟，在搅拌过程中，每10分钟进行一次视觉或测量检测，直至聚羧酸完全分散和溶解于混合液中。
进一步的，所述S4缓慢加入聚酸盐具体包括，使用恒速滴加装置或计量泵以速率为1.5g/分钟缓慢将聚酸盐加入，同时，利用高速搅拌器在转速为520rpm进行搅拌，持续搅拌时间为30分钟。
进一步的，所述S5中形成混合液A的具体步骤包括：
S51：选取非离子型表面活性剂，并确保其量占预定混合液体积的2％；
S52：在一个单独的容器中，将上述非离子型表面活性剂与处理后的原水按照1:4的比例混合，使用高速搅拌器在转速为400-450rpm下进行混合，持续搅拌时间为25-30分钟，直至混合物呈现出乳液状；
S53：将形成的乳液状混合物，利用恒速滴加装置或计量泵以2.5g/分钟的速率缓慢加入到前述混合液中；
S54：在加入过程中，继续使用高速搅拌器并维持在转速为550rpm，保证非离子型表面活性剂乳液与前述混合液的充分结合，搅拌时间为35分钟，直至完全均匀，最终形成混合液A。
进一步的，所述S6中真空脱水技术具体包括：
S61：将混合液A倒入一个真空脱水装置中，开启真空脱水装置，初步设置真空度为-0.85bar，持续作业时间为1:小时，以开始脱水过程；
S62：每30分钟，通过固体含量检测装置，对混合液A中的固体含量进行检测，确保其逐渐接近98％；
S63：当固体含量达到96-97％时，微调真空度至-0.9bar，并持续脱水15分钟，直至混合液A的固体含量稳定达到98％；
S64：当达到预定固体含量后，关闭真空脱水装置并将得到的产品进行下一步处理。
进一步的，所述S7中喷雾干燥技术具体包括：
S71：将上一步得到的半固体产品转移到喷雾干燥器的喷雾塔内，并确保塔内温度设定在190℃；
S72：设置喷雾器的喷射速率为15mL/分钟；
S73：在干燥过程中，持续监测出口处的水蒸气含量，确保其在2-3％范围内，表明干燥过程正在有效进行；
S74：每20分钟利用产品固体含量检测装置，检测产品中的固体含量，以跟踪其干燥进度；
S75：当产品的固体含量达到98.5％时，微调塔内温度至185℃并继续干燥12分钟，最终产品的固体含量稳定超过99％。
本发明的有益效果：
本发明，通过避免使用潜在有害的化学物质，大大降低了对环境和人体健康的危害，与传统软水剂相比，这种新型软水剂不仅在处理硬水时表现得更为高效，而且在生产过程中减少了对有害溶剂的依赖，进一步确保了工人和最终用户的健康安全。
本发明，高固体含量的软水剂不仅更稳定，而且在储存和运输过程中具有更高的经济效益，另外，通过结合喷雾干燥技术和真空脱水技术，不仅提高了产品的固体含量，还优化了生产过程，降低了生产成本，进一步提升了市场竞争力。
本发明，结合高效干燥技术与软水剂的制备，本方法将两者的优势结合，开创了软水剂制备的新路径，此外，此方法的成功应用也可能为其他领域中的化学制品提供灵感，例如清洁剂、洗涤剂和其他工业化学品，这种技术融合不仅展现了软水剂制备的创新性，还可能对相关领域产生深远的影响，推动更广泛的技术革新和应用拓展。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的软水剂的制备工艺示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。
需要说明的是，除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
实施例1
如图1所示，WT-1特效软水剂，包括磷酸酯型缓蚀剂、聚羧酸、聚酸盐、非离子型表面活性剂和水，其中各成分按照质量百分比为，
磷酸酯型缓蚀剂：23％；
聚羧酸：13％；
聚酸盐：7％；
非离子型表面活性剂：2％；
水：55％；
该组合可以有效地去除水中的钙、镁离子，从而得到软水，具有较高的稳定性和长时间的使用寿命。
磷酸酯型缓蚀剂为磷酸；聚羧酸为丙烯酸；聚酸盐为三聚磷酸钠。
WT-1特效软水剂的制备工艺，包括以下步骤：
S1：选取高纯度的原水，进行超滤处理，去除杂质和悬浮物；
S2：将磷酸酯型缓蚀剂与处理后的原水混合，使其完全溶解；
S3：缓慢加入聚羧酸到上述混合液中，维持搅拌至其完全分散和溶解；
S4：接着在温度50℃的情况下，缓慢加入聚酸盐，确保其均匀分布；
S5：先将非离子型表面活性剂与处理后的原水预混，形成乳液状，然后将其缓慢加入到前述混合液中，保持搅拌至完全均匀，形成混合液A；
S6：采用真空脱水技术对混合液A进行脱水，直至固体含量达到98％；
S7：利用喷雾干燥技术对上一步得到的半固体产品进行进一步干燥，确保最终产品的固体含量达到99％以上。
S1中超滤处理具体采用的超滤膜的孔径为0.05微米，处理流速为1.5L/min，操作压力维持在1.5bar，处理时间为2.5小时，从而确保原水中的大分子杂质、细菌和悬浮物被有效拦截，得到纯净度高的原水。
S2具体包括：
S21：首先预加热处理后的原水至50℃，并使用温度控制装置持续监测并维持温度；
S22：在预热的原水中，缓慢投加磷酸酯型缓蚀剂，其添加速率维持在3g/分钟，以确保磷酸酯型缓蚀剂与原水的均匀结合且防止聚集；
S23：利用高速搅拌器，转速为600rpm，对混合液进行搅拌，确保磷酸酯型缓蚀剂与原水的充分融合；
S24：持续搅拌60分钟，期间继续维持液体温度在50℃，并隔15分钟监测一次溶解情况，直至达到完全溶解的状态。
S3具体包括：
S31：在加入聚羧酸前，先确认上述混合液的温度维持在50-60℃，并使用温度控制装置确保在加入过程中温度稳定；
S32：采用恒速滴加装置或计量泵，将聚羧酸以1.5g/分钟的速率缓慢加入到上述混合液中，以保证聚羧酸的均匀分散并防止过快的加入导致反应溢出或气泡生成；
S33：利用高速搅拌器，在转速为600rpm下，对混合液进行持续搅拌，确保聚羧酸与上述混合液的充分融合；
S34：加入完毕后，继续搅拌40分钟，以确保聚羧酸的完全溶解和分散，在搅拌过程中，每10分钟进行一次视觉或测量检测，直至聚羧酸完全分散和溶解于混合液中。
S4缓慢加入聚酸盐具体包括，使用恒速滴加装置或计量泵以速率为1.5g/分钟缓慢将聚酸盐加入，同时，利用高速搅拌器在转速为520rpm进行搅拌，持续搅拌时间为30分钟，以确保聚酸盐在混合液中的均匀分布和完全溶解。
S5中形成混合液A的具体步骤包括：
S51：选取非离子型表面活性剂，并确保其量占预定混合液体积的2％；
S52：在一个单独的容器中，将上述非离子型表面活性剂与处理后的原水按照1:4的比例混合，使用高速搅拌器在转速为400-450rpm下进行混合，持续搅拌时间为25-30分钟，直至混合物呈现出乳液状；
S53：将形成的乳液状混合物，利用恒速滴加装置或计量泵以2.5g/分钟的速率缓慢加入到前述混合液中；
S54：在加入过程中，继续使用高速搅拌器并维持在转速为550rpm，保证非离子型表面活性剂乳液与前述混合液的充分结合，搅拌时间为35分钟，直至完全均匀，最终形成混合液A。
S6中真空脱水技术具体包括：
S61：将混合液A倒入一个真空脱水装置中，开启真空脱水装置，初步设置真空度为-0.85bar，持续作业时间为1:小时，以开始脱水过程；
S62：每30分钟，通过固体含量检测装置，对混合液A中的固体含量进行检测，确保其逐渐接近98％；
S63：当固体含量达到96-97％时，微调真空度至-0.9bar，并持续脱水15分钟，直至混合液A的固体含量稳定达到98％；
S64：当达到预定固体含量后，关闭真空脱水装置并将得到的产品进行下一步处理。
S7中喷雾干燥技术具体包括：
S71：将上一步得到的半固体产品转移到喷雾干燥器的喷雾塔内，并确保塔内温度设定在190℃，以便进行高效干燥；
S72：设置喷雾器的喷射速率为15mL/分钟，确保半固体产品被均匀且细微地喷射到高温干燥区；
S73：在干燥过程中，持续监测出口处的水蒸气含量，确保其在2-3％范围内，表明干燥过程正在有效进行；
S74：每20分钟利用产品固体含量检测装置，检测产品中的固体含量，以跟踪其干燥进度；
S75：当产品的固体含量达到98.5％时，微调塔内温度至185℃并继续干燥12分钟，最终产品的固体含量稳定超过99％。
实施例2
区别实施例1的特征在于，按以下质量百分比准备原料：磷酸酯型缓蚀剂：20％；聚羧酸：10％；聚酸盐：5％；非离子型表面活性剂：1％；水：64％；
其中，选择磷酸一氢钠作为磷酸酯型缓蚀剂，马来酸作为聚羧酸，四聚磷酸钠作为聚酸盐。
制备过程如下：
S1：采用孔径为0.01微米的超滤膜处理原水，处理流速为1L/min，操作压力0.5bar，处理时间为2小时，获得高纯度的原水；
S2：将原水预加热至50℃，并将磷酸缓慢投加到预热的原水中，添加速率为3g/分钟，用600rpm的转速搅拌60分钟；
S3：确保混合液温度为55℃，然后缓慢加入丙烯酸，加入速率为1.5g/分钟，使用600rpm的转速搅拌40分钟；
S4：在50℃下，使用恒速滴加装置以速率为1.5g/分钟缓慢加入三聚磷酸钠，使用520rpm的转速搅拌30分钟；
S5：将非离子型表面活性剂与处理后的原水按1:4的比例混合，然后缓慢加入到混合液中，使用550rpm的转速搅拌35分钟，形成混合液A；
S6：使用真空脱水技术将混合液A的固体含量提高到98％；
S7：采用喷雾干燥技术，将产品的固体含量提高到99％以上。
实施例3
区别实施例1的特征在于，按以下质量百分比准备原料：磷酸酯型缓蚀剂：25％；聚羧酸：15％；聚酸盐：10％；非离子型表面活性剂：3％；水：47％；
其中，选择磷酸二氢钠作为磷酸酯型缓蚀剂，丁烯酸作为聚羧酸，五聚磷酸钠作为聚酸盐。
制备过程如下：
S1：采用孔径为0.1微米的超滤膜处理原水，处理流速为2L/min，操作压力2.0bar，处理时间为3小时，获得高纯度的原水；
S2：将原水预加热至50℃，并将磷酸缓慢投加到预热的原水中，添加速率为3g/分钟，用600rpm的转速搅拌60分钟；
S3：确保混合液温度为55℃，然后缓慢加入丙烯酸，加入速率为1.5g/分钟，使用600rpm的转速搅拌40分钟；
S4：在50℃下，使用恒速滴加装置以速率为1.5g/分钟缓慢加入三聚磷酸钠，使用520rpm的转速搅拌30分钟；
S5：将非离子型表面活性剂与处理后的原水按1:4的比例混合，然后缓慢加入到混合液中，使用550rpm的转速搅拌35分钟，形成混合液A；
S6：使用真空脱水技术将混合液A的固体含量提高到98％；
S7：采用喷雾干燥技术，将产品的固体含量提高到99％以上。
表1性能对比实验数据
| 性能指标 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 缓蚀效果(％) | 98 | 95 | 97 |
| 稳定性(hr) | 48 | 36 | 45 |
| 溶解性(g/L) | 20 | 15 | 17 |
| pH值 | 7 | 7.2 | 6.8 |
| 存储稳定性 | 6月 | 5.5月 | 5月 |
根据表1数据可以看出，实施例1具有最好的缓蚀效果，持续时间最长，并且具有优越的溶解性和稳定性，虽然实施例3在缓蚀效果和稳定性上与实施例1相近，但它在其他性能指标上略有不足，实施例2在所有性能指标上都稍逊于实施例1和实施例3，因此，基于上述数据，我们可以得出结论：实施例1为最佳实施例。
本发明旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.WT-1特效软水剂，其特征在于，包括磷酸酯型缓蚀剂、聚羧酸、聚酸盐、非离子型表面活性剂和水，其中各成分按照质量百分比为，
磷酸酯型缓蚀剂：20-25％；
聚羧酸：10-15％；
聚酸盐：5-10％；
非离子型表面活性剂：1-3％；
水：47-64％。
2.根据权利要求1所述的WT-1特效软水剂，其特征在于，所述磷酸酯型缓蚀剂为磷酸、磷酸一氢钠或磷酸二氢钠；聚羧酸为丙烯酸、马来酸或丁烯酸；聚酸盐为三聚磷酸钠、四聚磷酸钠或五聚磷酸钠。
3.根据权利要求1所述的WT-1特效软水剂的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：选取高纯度的原水，进行超滤处理，去除杂质和悬浮物；
S2：将磷酸酯型缓蚀剂与处理后的原水混合，使其完全溶解；
S3：缓慢加入聚羧酸到上述混合液中，维持搅拌至其完全分散和溶解；
S4：接着在温度50℃的情况下，缓慢加入聚酸盐，确保其均匀分布；
S5：先将非离子型表面活性剂与处理后的原水预混，形成乳液状，然后将其缓慢加入到前述混合液中，保持搅拌至完全均匀，形成混合液A；
S6：采用真空脱水技术对混合液A进行脱水，直至固体含量达到98％；
S7：利用喷雾干燥技术对上一步得到的半固体产品进行进一步干燥，确保最终产品的固体含量达到99％以上。
4.根据权利要求3所述的WT-1特效软水剂的制备工艺，其特征在于，所述S1中超滤处理具体采用的超滤膜的孔径为0.01-0.1微米，处理流速为1-2L/min，操作压力维持在0.5-2.0bar，处理时间为2-3小时。
5.根据权利要求3所述的WT-1特效软水剂的制备工艺，其特征在于，所述S2具体包括：
S21：首先预加热处理后的原水至50℃，并使用温度控制装置持续监测并维持所述温度；
S22：在预热的原水中，缓慢投加磷酸酯型缓蚀剂，其添加速率维持在3g/分钟；
S23：利用高速搅拌器，转速为600rpm，对混合液进行搅拌；
S24：持续搅拌60分钟，期间继续维持液体温度在50℃，并隔15分钟监测一次溶解情况，直至达到完全溶解的状态。
6.根据权利要求3所述的WT-1特效软水剂的制备工艺，其特征在于，所述S3具体包括：
S31：在加入聚羧酸前，先确认上述混合液的温度维持在50-60℃，并使用温度控制装置确保在加入过程中温度稳定；
S32：采用恒速滴加装置或计量泵，将聚羧酸以1.5g/分钟的速率缓慢加入到上述混合液中；
S33：利用高速搅拌器，在转速为600rpm下，对混合液进行持续搅拌；
S34：加入完毕后，继续搅拌40分钟，在搅拌过程中，每10分钟进行一次视觉或测量检测，直至聚羧酸完全分散和溶解于混合液中。
7.根据权利要求3所述的WT-1特效软水剂的制备工艺，其特征在于，所述S4缓慢加入聚酸盐具体包括，使用恒速滴加装置或计量泵以速率为1.5g/分钟缓慢将聚酸盐加入，同时，利用高速搅拌器在转速为520rpm进行搅拌，持续搅拌时间为30分钟。
8.根据权利要求3所述的WT-1特效软水剂的制备工艺，其特征在于，所述S5中形成混合液A的具体步骤包括：
S51：选取非离子型表面活性剂，并确保其量占预定混合液体积的2％；
S52：在一个单独的容器中，将上述非离子型表面活性剂与处理后的原水按照1:4的比例混合，使用高速搅拌器在转速为450rpm下进行混合，持续搅拌时间为25分钟，直至混合物呈现出乳液状；
S53：将形成的乳液状混合物，利用恒速滴加装置或计量泵以2.5g/分钟的速率缓慢加入到前述混合液中；
S54：在加入过程中，继续使用高速搅拌器并维持在转速为550rpm，保证非离子型表面活性剂乳液与前述混合液的充分结合，搅拌时间为35分钟，直至完全均匀，最终形成混合液A。
9.根据权利要求3所述的WT-1特效软水剂的制备工艺，其特征在于，所述S6中真空脱水技术具体包括：
S61：将混合液A倒入一个真空脱水装置中，开启真空脱水装置，初步设置真空度为-0.85bar，持续作业时间为1:小时，以开始脱水过程；
S62：每30分钟，通过固体含量检测装置，对混合液A中的固体含量进行检测，确保其逐渐接近98％；
S63：当固体含量达到96-97％时，微调真空度至-0.9bar，并持续脱水15分钟，直至混合液A的固体含量稳定达到98％；
S64：当达到预定固体含量后，关闭真空脱水装置并将得到的产品进行下一步处理。
10.根据权利要求3所述的WT-1特效软水剂的制备工艺，其特征在于，所述S7中喷雾干燥技术具体包括：
S71：将上一步得到的半固体产品转移到喷雾干燥器的喷雾塔内，并确保塔内温度设定在190℃；
S72：设置喷雾器的喷射速率为15mL/分钟；
S73：在干燥过程中，持续监测出口处的水蒸气含量，确保其在2-3％范围内，表明干燥过程正在有效进行；
S74：每20分钟利用产品固体含量检测装置，检测产品中的固体含量，以跟踪其干燥进度；
S75：当产品的固体含量达到98.5％时，微调塔内温度至185℃并继续干燥12分钟，最终产品的固体含量稳定超过99％。
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