CN87101665A

CN87101665A - 水垢抑制剂与抑制水垢的方法

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Publication number: CN87101665A
Application number: CN87101665.6A
Authority: CN
Inventors: 浅野忠彦; 大熊正恒; 中西敬昌; 片山荣
Original assignee: Katayama Chemical Inc
Current assignee: Katayama Chemical Inc
Priority date: 1986-02-28
Filing date: 1987-02-28
Publication date: 1987-09-09
Also published as: EP0236220A1; DE3761371D1; US4814406A; EP0236220B1; KR870007851A; CN1017611B

Abstract

一种含有共聚物作为其活性组分的水垢抑制剂，此种共聚物含有丙烯酸、甲基丙烯酸和一种(甲基)丙烯酸C_1-8烷酯，其中：(a)丙烯酸对甲基丙烯酸的共聚摩尔比约为1∶4至4∶1，(b)丙烯酸和甲基丙烯酸的总量对(甲基)丙烯酸C_1-8烷酯的共聚摩尔比约为2∶1至40∶1，和(C)平均分子量约为500至15,000，和一种在各种不同的含水系统中，应用上述共聚物来抑制水垢的方法。

Description

本发明是关于含有一种有机合成高聚合物作为其活性组分的水垢抑制剂和关于抑制水垢的方法。

更准确地说，本发明是关于一种抑制或防止水垢形成的化学物质和方法，此种水垢是由于硬性成分、重金属离子、阴离子等的浓度增加和碱度增加、温度升高等条件，而在水系统中发生的。

由于水垢而发生问题的典型水系统是，锅炉水、炉渣冷却水、用于单管道或循环管道的工业冷却水、用凝聚沉降法处理含有捕集了高炉、转炉或其他装置的废气粉尘的水后所排放出来的水。

一般来说，水垢包括碳酸钙、磷酸钙或其他类似钙型的水垢，和磷酸锌、碳酸锌、硫酸锌、氧氧化锌或其他类似锌型的水垢。

下面详细叙述形成此类水垢所涉及的问题。

到目前为止，已经研制了各种不同的有效化学药品并在工业水系统中用于抑制碳酸钙水垢。这些化学药品包括，例如含磷化合物（多磷酸盐和膦酸）、聚丙烯酸、丙烯酸和（甲基）丙烯酸甲酯或乙酯的共聚物（见未审查的日本专利公报昭和53-2393号）、含有（甲基）丙烯酸2-羟烷基酯的共聚物（见已审查的日本专利公报昭和54-29315号）等。

在这些化学药品中，广泛使用的是含磷化合物，尤其是便宜的多磷酸盐。还广泛应用于抑制装置或设备的腐蚀的化学药品是只加入此类含磷化合物的系统或加入此类含磷化合物和一种可释出锌离子的化合物结合的系统。

有含磷化合物存在，当然可抑制或防止碳酸钙水垢在系统中形成，但是该系统又会遇到另一个问题，因为含磷化合物本身很容易形成磷酸钙水垢或磷酸锌水垢。因此，含磷化合物的应用必然是受到限制的。此外，近年来为了节约用水，如果可能的话，一般总是希望循环使用工业用水，而不是用单管道，以致溶于水中的物质长期留在水中而且浓度越来越高。如果含磷化合物存在于此种水中，就会水解并释放出磷酸根离子，而此种磷酸根离子又不可避免地再与水中的硬性成分或与加入水中的锌离子，形成磷酸钙水垢或磷酸锌水垢。

因此，可能试图将一种非磷型水垢抑制剂与磷化合物一起使用，但是，此种非磷型水垢抑制剂，即使与上述水垢抑制剂一样，对碳酸钙也具有抑制效应，而如果应用常规数量的话，则对磷酸钙水垢或磷酸锌水垢，实际上是几乎没有或没有抑制效应的。

似乎还可能将磷化合物与丙烯酸-甲基丙烯酸-亚甲基丁二酸共聚物（此种共聚物被认为是磷酸钙沉淀的抑制剂）一起使用（见未审查的日本专利公报昭和第60-6777号），它在结构上相当类似于本发明的水垢抑制剂。但是，如果应用少量的话，则此种共聚物不是十分有效的，实际上不能抑制磷酸盐水垢。

另一方面，用来捕集高炉废气中的粉尘的水中含有大量氧化铁和氢氧化铁（它们是粉尘的主要成分）和其他的锌离子、钙离子、镁离子等，此种水是不能循环使用的。因此，广泛使用一种循环系统，在此系统中，将捕集粉尘的水在再利用前进行凝聚沉降处理，以除去粉尘成份。凝聚沉降处理一般是在捕集粉尘的水中加入碱（例如苛性苏打）使其具有碱性，同时还加入一种高聚合物促凝剂（例如聚丙烯酰胺）。在进行处理时，例如，在一沉降槽中，将氧化铁、氢氧化铁、锌离子等进行凝聚并使其不易溶解，而以一种沉降物的形式有效地予以除去。

但是，此种处理可导致另外一个问题，因为，虽然可除去粉尘组分和锌离子，但是由于系统是碱性的，所以很容易形成碳酸钙水垢，尤其是在管道的表面上。因此，似乎是应该最大限度地降低碱度，但是，如果将pH值降到低于7.8，虽然可抑制碳酸钙水垢，但却严重地降低了除去锌离子沉淀的效率，从而导致产生锌型水垢的问题。

所以，常用的凝聚沉降处理需要进行两个化学过程，即加入碱使捕集粉尘的水的pH值至少等于7.8和再在除去粉尘成分的水中加入碳酸钙水垢抑制剂（见未审查的日本专利公报昭和第53-2393号、已审查的日本专利公报54-29315号等）。因此，先有技术的处理方法在步骤上和经济上是有缺点的。

为了克服此种缺点，对于中性凝聚沉降处理后应用水垢抑制剂的问题，进行了调查研究，而如果应用常规数量的上述已知碳酸钙水垢抑制剂，对于抑制锌型水垢是无效的而且难以在中性处理方法中使用。

在各种不同的水系统中所遇到的上述问题，可用既能抑制磷酸钙水垢又能抑制锌型水垢的化学药品来解决。

在这方面，我们以前完成了一项发明并公开在已审查的日本专利公报昭和第59-5038号中，此项发明提供的抑制磷酸钙水垢的方法是应用一种特定的丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物（共聚比约为1∶4至4∶1，分子量约为500至15，000）。

但是，我们发现此种共聚物对于抑制磷酸钙水垢以及锌型水垢的效力是不足够的。

尽管如此，令人意想不到地，我们发现将丙烯酸或甲基丙烯酸的C_1-8烷基酯残基部分地引入丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物中，可显著地改进此种共聚物对抑制磷酸钙和锌型水垢的效力。

因此，本发明提供一种含有共聚物作为其活性组分的水垢抑制剂，此种聚合物含有丙烯酸、甲基丙烯酸和（甲基）丙烯酸的C_1-8烷酯，此种共聚物是（1）丙烯酸对甲基丙烯酸的共聚摩尔比约为1∶4至4∶1，（2）丙烯酸和甲基丙烯酸的总量对（甲基）丙烯酸的C_1-8烷酯的共聚摩尔比约为2∶1至40∶1和（3）平均分子量约为500至15，000。

本发明还提供一种抑制或防止形成水垢的方法，此种方法是将该共聚物加入要处理的水系统中，以预防有可能形成的水垢。

本发明的水垢抑制剂和方法可用于锅炉水、炉渣冷却水、工业冷却水、用凝聚沉降法处理捕集高炉、转炉或其他装置废气中的粉尘的水后所排放出来的水和多种其他的水系统，以产生一种突出的抑制效应尤其是在上述水系统中抑制磷酸钙水垢和各种锌型水垢的效应。

图1至4是显示本发明的水垢抑制剂和对照实施例的水垢抑制剂对磷酸钙水垢抑制效应的曲线图;

图5和6是说明根据本发明分别用于实施例1和2的系统的示意图;

图7至10是显示本发明的水垢抑制剂对锌型水垢抑制效应的曲线图;

图11是说明用于实施例3的设备的示意图;和

图12是显示本发明和对照实施例的水垢抑制剂对锌型水垢抑制效应的曲线图。

本发明所用的丙烯酸-甲基丙烯酸-（甲基）丙烯酸烷酯共聚物是用单体共聚摩尔比和分子量来表示的。丙烯酸对甲基丙烯酸的共聚摩尔比约为1∶4至4∶1是适用的。否则，该共聚物可显示较低的水垢抑制率而且是不适用的，根据下面所举的对照实施例即可明显地看出。一般来说，较好的共聚摩尔比是2∶1至1∶2，而更好的摩尔比约为1∶1。

丙烯酸和甲基丙烯酸（酸组分）的总量对（甲基）丙烯酸C_1-8烷酯（酯组分）的共聚摩尔比约为2∶1至40∶1是适用的，较好的共聚摩尔比约为2∶1至20∶1。如果酸组分的比例小于约2∶1则共聚物难以制备、具有发泡性而且是不适用的。另一方面，如果酯组分的比例小于40∶1，则不可能使已知的丙烯酸-甲基丙烯共聚物的水垢抑制能力具有大的改进，因此是不适用的。（甲基）丙烯酸C_1-8烷酯既可以是甲基丙烯酸烷酯也可以是丙烯酸烷酯或这些酯的混合物。鉴于此类共聚物很容易制备，所以较好的C_1-8烷酯是C_1-4烷酯，例如甲酯、乙酯、丙酯或丁酯。

根据粘度方法的测定，本发明的丙烯酸-甲基丙烯酸-（甲基）丙烯酸酯共聚物的适用分子量约为500至15，000。

较好的分子量是3，000至7，000。如果分子量较高，例如50，000，则即使共聚比是1∶2，共聚物仍然具有低水垢抑制率。其他分子量小于500的共聚物也是不适用的，因为所达到的水垢抑制率是不高的。

将丙烯酸、甲基丙烯酸和（甲基）丙烯酸酯的单体放在含水溶剂或有机溶剂（例如低级醇、二氧杂环己烷或芳族溶剂）的水中，再加入聚合引发剂（例如铵或碱金属的过硫酸盐、过氧化氢、过氧化苯甲酰或类似的无机或有机过氧化物、偶氮二异丁腈或氧化还原催化剂）一起加热，即可制备其共聚物。

鉴于反应很容易进行控制，所以虽然应用惯用引发剂的共聚物可用各种不同的聚合方法来制备，但是仍然希望在一种溶剂中用单体来进行聚合。

虽然可选择各种不同的适用于本发明的溶剂，但是由于水和低级醇容易操作，所以从单体在溶剂中的溶解度来考虑，还是希望用水和低级醇来做为溶剂。

根据所用的溶剂来选择适用的聚合引发剂。例如，铵或碱金属的过硫酸盐、过氧化氢等适用于水介质。过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、氢过氧化枯烯、偶氮二异丁腈等适用于低级醇和其他同类介质。可选择一种适当的促进剂，例如胺化合物与引发剂一起使用。

聚合温度通常是在0至120℃范围内，但具体的聚合温度可根据所用的溶剂和聚合引发剂来适当地确定。

适用于本发明的丙烯酸单元和甲基丙烯酸单元的共聚物，包括游离酸和其部分或全部转化为钠、钾、锂、铵等盐。例如，此种共聚物当其分子量约为5，000时是一种粉末状的（游离酸型），而此种共聚物是适用的，但是通常较适用的是将此种共聚物溶于碱性氢氧化物（例如苛性苏打）、碱性碳酸盐（例如碳酸钠）或氨的水溶液中，然后才予以使用。一种适当的有机胺也是适用的。因此，虽然粉末的本发明的化合物是适用的，但是在本发明中使用的是将其转化为盐的水溶液或用盐化合物。

本发明的共聚物所用的量，取决于所处理的水的性质，例如形成水垢的物质的种类和含量、pH值、流速等。

例如，将共聚物加入含有磷化合物的锅炉水或工业冷却水中以抑制磷酸钙或磷酸锌水垢时，其浓度约为2至20ppm可获得令人满意的结果。虽然，在苛刻的条件下，此种共聚物的使用量可高达约200ppm的高浓度，但是，此种情况即使有的话也是很少见的，可用一般的方法将共聚物一次加入或连续加入。但是，如果所处理的水的pH大于9，则最好是在用本发明的聚合物之前先降低pH值。

含有含磷化合物的水系统是，例如其中加有多磷酸盐或聚磷酸作为碳酸钙抑制剂或腐蚀抑制剂的工业用水。因此，从另一个角度来看，本发明还提供一种处理水系统的方法，即在水系统中加入共聚物与所加入的含磷化物配合，来抑制水垢或腐蚀。

另一方面，在将本发明的共聚物用凝聚沉降法处理其中捕集了高炉废气粉尘的水来抑制锌型水垢时，在所处理的循环水系统中，加入0.3至5ppm的共聚物是合适的。加入0.3至5ppm的共聚物后，就有可能使捕集粉尘的水在中性条件下进行凝聚沉降处理，不过此种处理方法到目前为止是难以实施的，因为有很显著的锌型水垢形成，此外还有可能减少进行凝聚沉降处理时通常所需碱的常规数量或排除使用碱。因此，从另一个角度来看，本发明提供一种处理其中捕集了高炉废气粉尘的水的方法，即在中性条件下将循环水进行凝聚沉降处理和在所处理的水中加入共聚物。

本发明的化学药品和方法对抑制碳酸钙水垢也是有效的。通常加入约0.5至10ppm的聚合物即可获得令人满意的效果。

实验例1

配制表1所示性质的富集试验水（浓度相当于大阪城市用水的三倍），然后将pH值调至7.6并用下列方法试验水垢抑制剂对磷酸钙水垢的抑制效应。

在试验水中加入20ppm的六偏磷酸钠（按PO^3- ₄计算）、20ppm的磷酸氢二钠（按PO^3- ₄计算）和一规定数量的水垢抑制剂。然后将试验水在60℃保持2小时，并同时用200转/分转速的搅拌器进行搅拌。随后用6号滤纸过滤试验溶液，测定滤液的钙离子和磷酸总浓度。根据上述测定数据和在试验前测定的相应浓度，即可计算出每升溶液的水垢沉积量（毫克/升）。根据下式计算出水垢抑制率。

水垢抑制率（%）＝ (S₁-S₂)/(S₁) ×100

式中S₁是未加抑制剂时的水垢沉积量（毫克/升），S₂是加抑制后的水垢沉积量（毫克/升）。

图1至4说明所获得的抑制效应。

表1 富集的试验水质量

pH 7.3

电导率（微西/厘米） 580

耗酸量（pH＝4.8）（毫克CaCO₃/升） 70

总硬度（毫克CaCO₃/升） 150

钙硬度（毫克CaCO₃/升） 120

氯离子（毫克Cl^-/升） 70

硫酸根离子（毫克SO^2- ₄/升） 50

离子型二氧化硅（毫克SiO₂/升） 20

图1和图2的说明

图1和图2表示丙烯酸对甲基丙烯酸的摩尔比与水垢抑制率的关系，用丙烯酸-甲基丙烯酸-（甲基）丙烯酸烷酯共聚物做水垢抑制剂，改变与（甲基）丙烯酸烷酯组合的丙烯酸和甲基丙烯酸的摩尔比。

参看图1，更准确地说，MAO是表示当用丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物作为水垢抑制剂时丙烯酸对甲基丙烯酸的摩尔比与水垢抑制率的关系（对照实例）。MA15是表示用丙烯酸-甲基丙烯酸-丙烯酸甲酯共聚物作为水垢抑制剂，而改变此共聚物中的酸的比率，使丙烯酸和甲基丙烯酸之和对丙烯酸甲酯（MA）的摩尔比为100;15（6.7/1）时，丙烯酸对甲基丙烯酸的摩尔比与水垢抑制率的关系（本发明的实例）。MA5是表示用丙烯酸-甲基丙烯酸-丙烯酸甲酯共聚物，而改变此共聚物中的酸的比率，使丙烯酸和甲基丙烯酸之和对丙烯酸甲酯的摩尔比为100∶5（20/1）时，丙烯酸对甲基丙烯酸的摩尔比与水垢抑制率的关系，（本发明的实例）。MA1是表示用丙烯酸-甲基丙烯酸-丙烯酸甲酯共聚物而在此共聚物中丙烯酸对甲基丙烯酸的摩尔比是1∶1，而丙烯酸和甲基丙烯酸之和对丙烯酸甲酯的摩尔比则是100∶1时所获得的水垢抑制率。（对照实例）

参看图2，BAO是表示与上述MAO相同的关系。BA5是表示用丙烯酸-甲基丙烯酸-丙烯酸丁酯共聚物作为水垢抑制剂，改变此共聚物中的酸的比率，使丙烯酸和甲基丙烯酸之和对丙烯酸丁酯的摩尔比是100∶5（20/1）时，丙烯酸对甲基丙烯酸的摩尔比与水垢抑制率的关系。BA2.5是表示用上述相同的共聚物作为水垢抑制剂而在此共聚物中的丙烯酸和甲基丙烯酸之和对丙烯酸丁酯的摩尔比是100∶2.5（40∶1）时所获得的类似关系（上述二例均为本发明的实例）。BA0.5是表示用丙烯酸-甲基的烯酸-丙烯酸丁酯共聚物，而在此共聚物中丙烯酸对甲基丙烯酸的摩尔比是1∶1，而丙烯酸和甲基丙烯酸之和对丙烯酸丁酯的摩尔比是100∶0.5时所获得水垢抑制率。（对照实例）。

上述共聚物的分子量是3，000，用量是3ppm。

图3和图4的说明

图3表示丙烯酸-甲基丙烯酸-丙烯酸甲酯共聚物的分子量与水垢抑制率的关系（在此共聚物中丙烯酸对甲基丙烯酸的共聚摩尔比是1∶1，而丙烯酸和甲基丙烯酸之和对丙烯酸甲酯的摩尔比是20∶3）。

同样地，图4表示丙烯酸-甲基丙烯酸-丙烯酸丁酯共聚物的分子量与水垢抑制率的关系（在此共聚物中丙烯酸对甲基丙烯酸的共聚摩尔比是1∶1，而丙烯酸和甲基丙烯酸之和对丙烯酸丁酯的摩尔比是20∶1）。

上述共聚物的用量是3ppm。

实验例2

重覆上述实例相同的实验步骤，但是用各种不同的酯。表2-1，表2-2列出实验结果和对照实例的实验结果。

实施例1

应用图5所示的设备试验丙烯酸-甲基丙烯酸-丙烯酸甲酯共聚物（共聚比为1∶1∶0.3，分子量为3，000）的水垢抑制效率应。图5中的符号代表下列含义。

Tc：试验槽 Ti：入口温度传感器

SP：试件 To：出口温度传感器

Hb：加热器 RT：接受罐

P：循环泵 Hi：试验溶液加热器

Fm：流量计

本试验按下列方法进行。

在20升浓试验水（浓度相当于大阪城市用水的三倍）中加入六偏磷酸钠至浓度为13ppm（按PO^3- ₄计算）和加入氯化锌至浓度为2ppm（按Zn²⁺计算），配成试验溶液。用热载体（热通量：30×10⁴千卡/米²小时）将试件加热（液体接触部分为20×20毫米，铜制（DCuP）），将试验溶液作为冷却水以0.5米/秒的流速通过试验槽（在试验槽入口处，将试验溶液温度调至50℃）。将试验连续进行5天，然后称量试件的重量。根据试验前后试件的重量差，即可测出水垢沉积速率（m.c.m.（毫克/厘米²·月））。

将沉积在试件上的水垢溶于盐酸〔15%（重/重）〕然后进行分析。结果列于表3和表4。

表3 水垢沉积速率

共聚物

组分摩尔比水垢沉积速率抑制率

试验丙烯甲基丙丙烯酸分子量用量（毫克/厘米·月）(%)

号酸烯酸乙酯（ppm）

1 91.0

2 1 1 0.3 3，000 2.4 8.6 90.5

3 1 1 0.3 3，000 3 5.4 94.1

表4 水垢分析结果（毫米）

试验号 1 2 3

总沉积量 303.3 28.7 18.0

Fe₂O₃痕量痕量痕量

CaO 114.3 6.9 4.0

MgO 8.5 0.29 0.18

ZnO 30.3 2.3 1.2

P₂O₅118.3 7.0 4.0

CuO 15.5 3.6 2.7

实施例2

应用图6所示的设备，在下述条件下，按下述方法试验丙烯酸-甲基丙烯酸-甲基丙烯酸甲酯共聚物（共聚比为1∶1∶0.3，分子量为3，000）的水垢抑制效应。按实例1的相同步骤测定水垢沉积速率（m.c.m.）。表5列出所用试验水的质量，表6列出所测定的水垢沉积速率。图6中所示代号1至10分别表示下列部件。

1.冷却水槽 2.试验水槽

3.温度传感器 4.温度控制器

5.电磁阀 6.电磁泵

7.流量计 8.试验部分

9.加热器 10.热水槽

试验条件

试验水：其中加有28ppm的六偏磷酸钠（按PO^3- ₄计算为26ppm）和8ppm的氯化锌（按Zn²⁺计算为3.8ppm）的富集水（浓度相当于大阪城市用水的5倍，见表5）。

循环水量：15升/分

容纳水量：10升

试验水温度：40℃

试验水流速：0.5米/秒

热水温度：70℃

热水流量：0.8升/分

传热速率：30，000卡/小时·米²

停留时间：48小时

试验期：3天

试验管材料：SUS 304

试验方法

1.将试验水装入试验水槽中并用泵进的循环。

2.将纯水装入热水槽中并用泵进行循环，开始进行试验。

（试验部分是一种双壁结构，即一只内层试管和一只外层套管。试验水流过外层套管，而热水则流过内层试管并通过试验管壁传热。为了消除水垢在试验管内壁沉积，故热水用纯水。水垢只会从试验管外部的试验水中沉积在试验管外壁上）。

3.试验水只通过试验管壁的传热来进行加热。用温度控制器、加热器和电磁阀来调节热水和试验水的温度。用流量计和一个图中未画出的阀门来调节流量。

因此，本发明的方法大大地抑制或防止了磷酸钙水垢的形成。

表5 富集的试验水质量

pH 8.3

电导率（微西/厘米） 870

耗酸量（pH4.8）（毫克CaCO₃/升） 125

总硬度（毫克CaCO₃/升） 250

钙硬度（毫克CaCO₃/升） 200

氯离子（毫克Cl^-/升） 125

硫酸根离子（SO^2- ₄/升） 75

离子型二氧化硅（毫克SiO₂/升） 35

表6 水垢沉积速率

共聚物

组分摩尔比

试验丙烯甲基丙丙烯酸分子量用量水垢沉积速率

号酸烯酸乙酯（ppm）（毫克/厘米²·月）

1 未用抑制剂 - 7.9

2 1 1 0.3 3，000 2.4 0.9

实验例3

在表7中所列的富集的试验水中加入8ppm的硫酸锌（按Zn²⁺计算）和一规定量的水垢抑制剂。然后将此溶液在50℃保持24小时，并同时用100转/分的搅拌器进行搅拌。随后用6号滤纸试验溶液，测定滤液的锌离子浓度。根据上述测定数据和试验前测定的相应浓度，即可计算出每升溶液的水垢沉积量（毫克/升）。用与实验例1中评价水垢抑制效应的同样方法，计算出水垢抑制率。图7至10和表8显示并列出所得实验结果。

表7 富集的试验水质量

pH 7.3

电导率（微西/厘米） 580

耗酸量（pH4.8）（毫克CaCO₃/升） 70

总硬度（毫克CaCO₃/升） 150

钙硬度（毫克CaCO₃/升） 120

氯离子（毫克Cl^-/升） 70

硫酸根离子（毫克SO^2- ₄/升） 50

离子型二氧化硅（毫克SiO₂/升） 20

图7和图8的说明

图7是显示用丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物作为水垢抑制剂（平均分子量约为3，000，浓度6ppm）时，丙烯酸对甲基丙烯酸的共聚比（摩尔%）与水垢抑制率的关系的曲线图。

图8是显示用丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物作为水垢抑制剂，其共聚比为1∶1（浓度为6ppm）时，分子量与水垢抑制率的关系的曲线图。

图9和图10的说明

图9显示用丙烯酸-甲基丙烯酸-丙烯酸丁酯共聚物作为水垢抑制剂，改变此共聚物中的共聚比，也改变丙烯酸和甲基丙烯酸之和对丙烯酸丁酯的摩尔比时，丙烯酸对甲基丙烯酸的共聚比（摩尔比）与水垢抑制率的关系。

参看图9，更具体地说，BAO是表示用丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物作为水垢抑制剂时，丙烯酸对甲基丙烯酸的共聚比（单位：摩尔%）与水垢抑制率的关系。BA0.5是表示用丙烯酸-甲基丙烯酸-丙烯酸丁酯共聚物作为水垢抑制剂，改变此共聚物中的共聚比，而丙烯酸和甲基丙烯酸之和对丙烯酸丁酯的摩尔比是200∶1时，丙烯酸对甲基丙烯酸的共聚比（单位：摩尔%）与水垢抑制率的关系。BA2.5是表示用丙烯酸-甲基丙烯酸-丙烯酸丁酯共聚物作为水垢抑制剂，改变此聚合物中的共聚比，丙烯酸和甲基丙烯酸之和对丙烯酸丁酯的摩尔比是100∶2.5（40∶1）时，丙烯酸对甲基丙烯酸（单位：摩尔%）与水垢抑制率的关系BA5是表示用类似的共聚物作为水垢抑制剂所获得的类似关系，在此共聚物中丙烯酸和甲基丙烯酸之和对丙烯酸丁酯的摩尔比是100∶5（20∶1）。

共聚物的分子量是3，000，用量是3ppm。

实例3

应用钢铁厂捕集高炉废气粉尘的水系统中的沉降槽出口处的捕集粉尘的水，改变其pH值，测定水垢抑制剂的抑制效应。

试验方法

应用图11中所示的装置，在沉降槽入口处加入不同量的氢氧化钠，改变捕集粉尘的水的pH值。

测定在图11中13处所显示的在试验管（用SUS-304材料制造，规格3/8B×150毫米）上沉积的水垢量，计算出水垢沉积速率（m.c.m.毫克/厘米²·月）。图12显示pH值与水垢沉积速率的关系。表9列出在无水垢抑制剂存在的情况下，在pH＝8和pH＝7.5时形成的水垢分析结果。表10列出在pH＝8和pH＝7.5时沉降槽出口处的水的质量。在图11中，在11处是阀门而12处是水垢抑制剂加料器。

表9 水垢分析结果（%）

pH7.5 pH8.0

灼烧损失 21 40

Fe₂O₃6.3 5.0

CaO 0.3 48

MgO ＜0.1 0.5

ZnO 60 1.3

表10 水质分析结果

pH7.5 pH8.0

pH 7.5 8.0

电导率（微西/厘米） 7000 8000

耗酸量（pH4.8）（毫克CaCO₃/升） 280 400

总硬度（毫克CaCO₃/升） 1000 780

钙硬度（毫克CaCO₃/升） 790 650

总铁量（毫克Fe/升） 2.8 3.9

总锌量（毫克Zn²⁺/升） 73.2 1.0

锌离子（毫克Zn²⁺/升） 60.6 0.2

氯离子（毫克Cl^-/升） 2200 2100

硫酸根离子（毫克SO^2- ₄/升） 220 260

上述分析结果显示，本发明的方法显著地抑制或防止锌型水垢的形成。

Claims

1、一种含有共聚物作为其活性组分的水垢抑制剂，此种共聚物含有丙烯酸、甲基丙烯酸和一种(甲基)丙烯酸C_1-8烷酯，此种共聚物的

(a)丙烯酸对甲基丙烯酸的共聚摩尔比约为1∶4至4∶1，

(b)丙烯酸和甲基丙烯酸的总量对(甲基)丙烯酸C_1-8烷酯的共聚摩尔比约为2∶1至40∶1，和

(c)平均分子量约为500至15，000。

2、权利要求1定义的水垢抑制剂，其中丙烯酸对甲基丙烯酸的共聚摩尔比是1∶2至2∶1。

3、权利要求2定义的水垢抑制剂，其中丙烯酸对甲基丙烯酸的共聚摩尔比约为1∶1。

4、权利要求1定义的水垢抑制剂，其中（甲基）丙烯酸烷酯是丙烯酸或甲基丙烯酸的C_1-4烷酯。

5、权利要求1定义的水垢抑制剂，其中共聚物的平均分子量约为3，000至7，000。

6、一种抑制水垢的方法，其中包括将共聚物加入被处理的含水系统中，以抑制或防止水垢的形成，此共聚物含有丙烯酸、甲基丙烯酸和一种（甲基）丙烯酸C_1-8烷酯，此种共聚物的

（a）丙烯酸对甲基丙烯酸的共聚摩尔比约为1∶4至4∶1。

（b）丙烯酸和甲基丙烯酸的总量对（甲基）丙烯酸C_1-8烷酯的共聚摩尔比约为2∶1至40∶1，和

（c）平均分子量约为500至15，000。

7、权利要求6定义的方法，其中被处理的含水系统是在其中加入含磷化合物的工业冷却水系统。

8、权利要求7定义的方法，其中将约为2至200ppm的共聚物加入水中。

9、权利要求6定义的方法，其中被处理的含水系统是用凝聚沉降法处理其中捕集了高炉废气粉尘的水后排放出来的水。

10、权利要求9定义的方法，其中将约为0.3至5ppm的共聚物加入水中。