JPS5916519B2 - スケ−ル防止剤 - Google Patents

スケ−ル防止剤

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JPS5916519B2
JPS5916519B2 JP591381A JP591381A JPS5916519B2 JP S5916519 B2 JPS5916519 B2 JP S5916519B2 JP 591381 A JP591381 A JP 591381A JP 591381 A JP591381 A JP 591381A JP S5916519 B2 JPS5916519 B2 JP S5916519B2
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copolymer
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aqueous solution
salt
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恒雄 椿本
正博 細井戸
秀行 田原
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Nippon Shokubai Co Ltd
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Nippon Shokubai Co Ltd
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  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 ぢ 本発明はスケール防止剤に関するものである。
更に詳しくは、水冷式の工業的熱交換器等の冷却水系に
おいて生ずるスケールあるいはボイラーや蒸発脱塩装置
等の加熱蒸発系において生ずるスケール防止剤に関する
ものである。o 水冷式の工業的熱交換器等の冷却水系
に供給される水あるいはボイラーや蒸発脱塩装置で使用
される工業用水、海水、天然塩水等はカルシウムやマグ
ネシウム等の比較的難溶性の金属塩を溶解して含有して
いる。
冷却水系においてはその冷却効5 果を高める目的で冷
却塔を通過する際に循環水の一部を蒸発させるが、この
際補給水中に溶解している上記の如き比較的難溶性の金
属塩が循環水中で濃縮され、熱交換器の伝熱面等に析出
付着してスケールとなる。また、ボイラーや蒸発脱塩装
置ヮ 等においては、水の蒸発に伴なう塩の濃縮や加熱
の結果、上記の如き比較的難溶性の金属塩や加熱による
反応生成物が伝熱面等に析出付着してスケールとなる。
従来、このようなスケールの析出付着を防上すj る目
的で種々のスケール防止剤が使用されている。
このようなスケール防止剤としてはリグニンスルホン酸
ソーダ等のリグニン系誘導体;ポリ(メタ)アクリル酸
ソーダ;あるいは無機ポリリン酸塩、ホスホン酸塩、有
機リン酸エステル等のリン系化J 合物等が用いられて
いる。しかし、リグニン系誘導体は天然物であるため一
定の品質のものが得難く、またポリ(メタ)アクリル酸
ソーダはその効果が充分満足されるものではない。
一方、リン系化合物はスケール防上剤一 としてだけで
なく防蝕剤としての作用も有し、単独で使用または亜鉛
塩やニッケル塩等の多価金属塩と併用されている。しか
し、リン系化合物は循ζ−(但し、式中nは1〜100
の整数である。
)で示される繰り返し構造単位(A)と一般式 (但し、式中R,及びR2はそれぞれ水素又はメチル基
を表わし、X及びYはそれぞれ水素、一価金属、二価金
属、アンモニウム基又は有機アミン基を表わす。
)で示される繰り返し構造単位(3)とから成り、(A
)の全量と(B)の全量とがモル比で60:40〜40
:60の範囲内である共重合体(1)からなるものであ
る。
本発明においてスケール防止剤として使用される前記の
共重合体(1)は、例えば一般式(但し、式中nは1〜
100の整数である。
)で示されるポリエチレングリコールモノアリルエーテ
ル(イ)、及び一般式 (但し、式中R,及びR2はそれぞれ水素又はメチル基
を表わし、X及びYはそれぞれ水素、一価金属、二価金
属、アンモニウム基又は有機アミン基を表わす。
)で示されるマレイン酸系単量体(口)を重合開始剤を
用いて共重合させ、必要により更にアルカリ性物質で中
和して得ることができる。
本発明で用いられるポリエチレングリコールモノアリル
エーテル(イ)は、KOHやNaOH等のアルカリを触
媒としてアリルアルコールにエチレンオキシドを直接付
加する公知の方法で合成することができる。
マレイン酸系単量体(口)は前記の一般式で示されるも
のであるが、具体的にはマレイン酸、フマル酸、シトラ
コン酸、メサコン酸、並びにそれらの一価金属塩、二価
金属塩、アンモニウム塩及び有機アミン塩を挙げること
ができる。
そしてこれらの1種又は2種以上を用いることができる
。本発明のスケール防市剤として用いられる共重合体(
1)は、繰り返し構造単位(4)の全量と繰り返し構造
単位(Y3の全量とがモル比で60:40〜40:60
の範囲内であることが必要である。従つて共重合体(1
)を製造するに際してポリエチレングリコールモノアリ
ルエーテル(イ)及びマレイン酸系単量体(口)の仕込
み比率は、得られる共重合体(1)中での繰り返し構造
単位(4)の全量と繰り返し構造単位(有)の全量とが
上記の比率の範囲内に入るようにしなければならない。
この比率の範囲をはずれると優れた性能のスケール防市
剤とならない。ポリエチレングリコールモノアリルエー
テル(イ)及びマレイン酸系単量体(口)から本発明の
Zケール防市剤として用いられる共重合体()を製造す
るには、重合開始剤を用いて共重合させればよい。
共重合は溶媒中での重合や塊状重合等の方法により行う
ことができる。溶媒中での重合は回分式でも連続式でも
行うことができ、その際使用される溶媒としては、水;
メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルア
ルコール等の低級アルコール;ベンゼン、トルエン、キ
シレン、シクロヘキサン、n−ヘキサン等の芳香族ある
いは脂肪族炭化水素;酢酸エチル;アセトン、メチルエ
チルケトン等のケトン化合物等が挙げられる。
原料単量体及び得られる共重合体(1)の溶解性並びに
該共重合体の使用時の便からは、水及び炭素数1〜4の
低級アルコールよりなる群から選ばれた少なくとも1種
を用いることが好ましい。炭素数1〜4の低級アルコー
ルの中でもメチルアルコール、エチルアルコール、イソ
プロピルアルコールが特に有効である。水媒体中で重合
を行なう時は、重合開始剤としてアンモニウム又はアル
カリ金属の過硫酸塩あるいは過酸化水素等の水溶性の重
合開始剤が使用される。この際亜硫酸水素ナトリウム等
の促進剤を併用することもできる。又、低級アルコール
、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、酢酸エチルあるい
はケトン化合物を溶媒とする重合には、ベンゾイルパー
オキシドやラウロイルパーオキシド等のパーオキシド;
クメンハイドロパーオキシド等のハイドロパーオキシド
;アゾビスイソブチロニトリル等の脂肪族アゾ化合物等
が重合開始剤として用いられる。この際アミン化合物等
の促進剤を併用することもできる。更に、水一低級アル
コール ,]混合溶媒を用いる場合には、上記の種々の
重合開始剤あるいは重合開始剤と促進剤の組合せの中か
ら適宜選択して用いることができる。重合温度は、用い
られる溶媒や重合開始剤により適宜定められるが、通常
0〜120開Cの範囲内で行われる。塊状重合は、重合
開始剤としてベンゾイルパーオキシドやラウロイルパー
オキシド等のパーオキシド;クメンハイドロパーオキシ
ド等のハイドロパーオキシド;アゾビスイソブチロニト
リル等のノ脂肪族アゾ化合物等を用い、50〜150℃
の温度範囲内で行われる。
このようにして得られた共重合体(1)はそのままでも
本発明のスケール防市剤として用いられるが、必要に応
じて更にアルカリ性物質で中和してもよい。
このようなアルカリ性物質としては、一価金属及び二価
金属の水酸化物、塩化物及び炭酸塩、アンモニア、有機
アミン等が好ましいものとして挙げられる。本発明のス
ケール防市剤は単独で用いても充分効果があるが、必要
により他のスケール防市剤たとえばリグニンスルホン酸
ソーダ等のリグニン系誘導体、無機ポリリン酸塩等のリ
ン系化合物、EDTA等のキレート剤等と併用すること
もできる。
更に防蝕剤やスライム防除剤等の通常の水処理剤との併
用も可能である。本発明のスケール防市剤は従来のスケ
ール防市剤と同様の方法で用いることができる。
たとえば循環水に直接連続的あるいは間歇的に加えて使
用することができる。またその添加量は、用途・目的な
どにより一概に決められるものではないが、一般には循
環水に対して1〜100P]]lで充分効果がある。本
発明のスケール防市剤を使用すれば、循環水がカルシウ
ムやマグネシウム等の比較的難溶性の金属塩を含有して
いる場合やPH値が高い場合でもスケールの発生が防市
され、また防蝕剤やスライム防除剤等の水処理剤と併用
された場合にも優れたスケール防市作用を維持している
本発明のスケール防市剤として用いられる共重合体(1
)は、該共重合体(1)の分子中でポリエチレングリコ
ール部分はエーテル結合により該共重合体(1)主鎖と
結合しており、そのため高温下や沸騰水中あるいは高い
PH領域での長期間の使用に於ても加水分解が全く起こ
らず、その性能に何ら影響を受けないという特長を有し
ている。
また該共重合体(1)は合成品であるために、天然物に
くらベー定の品質のものが安定に供給できるという利点
も有している。更に、共重合体(1)中のポリエチレン
グリコール部分の末端が0H基であるため、該共重合体
(1)水溶液を高速攪拌により起泡させた場合にも泡ぎ
れが非常に速やかであるという特長を有している。
以下、参考例及び実施例により本発明を説明するが、本
発明はこれらの例によつて限定されるものではない。ま
た、例中特にことわりのない限り部は全て重量部を、%
は全て重量%を表わすものとする。尚、参考例中の粘度
はすべて精機工業研究所製ビスメトロン粘度計を用い、
25工c160rpmの条件で測定した。
参考例 1 温度計、攪拌機、滴下ロード、ガス導入管及び還流冷却
器を備えたガラス製反応容器にポリエチレングリコール
モノアリルエーテル(平均1分子当り2個のエチレンオ
キシド単位を含むもの)263.1部を仕込み、攪拌下
に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気中で95゜Cに
加熱した。
その後マレイン酸208.9部及び過硫酸アンモニウム
23.6部を水330.4部に溶解した水溶液を120
分で添加した。添加終了後更に23.6部の20%過硫
酸アンモニウム水溶液を20分で添加した。添加完結後
、100分間95゜Cに反応容器内の温度を保持して重
合反応を完了し、共重合体(1)水溶液を得た。次いで
400!)苛性ソーダ水溶液を加えて中和を行ない、共
重合体(1)のナトリウム塩(以下、共重合体(1)N
a塩と略記する。)水溶液を得た。この共重合体(1)
及び共重合体(1)Na塩の水溶液のPH及び粘度は第
1表に示した通りであつた。
参考例 2参考例1と同じ反応容器にポリエチレングリ
コールモノアリルエーテル(平均1分子当り5個のエチ
レンオキシド単位を含むもの)334部及び水100部
を仕込み、攪拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲
気中で95゜Cに加熱した。
その後マレイン酸139.3部及び過硫酸アンモニウム
14.2部を水225部に溶解した水溶液を120分で
添加した。添加終了後更に14.2部の200!)過硫
酸アンモニウム水溶液を20分で添加した。添加完結後
、100分間95゜Cに反応容器内の温度を保持して重
合反応を完了し、共重合体(2)水溶液を得た。次いで
40%苛性ソーダ水溶液を加えて中和を行ない、共重合
体(2)のナトリウム塩(以下、共重合体(2)Ma塩
と略記する。)水溶液を得た。この共重合体(2)及び
共重合体(2)Na塩の水溶液のPH及び粘度は第1表
に示した通りであつた。
参考例 3参考例1と同じ反応容器にポリエチレングリ
コールモノアリルエーテル(平均1分子当り10個のエ
チレンオキシド単位を含むもの)378.9部及び水1
88.5部を仕込み、攪拌下に反応容器内を窒素置換し
、窒素雰囲気中で95℃に加熱した。
その後マレイン酸88.2部及び過硫酸アンモニウム1
4部を水132.3部に溶解した水溶液を120分で添
加した。添加終了後更に14部の20Cf)過硫酸アン
モニウム水溶液を20分で添加した。添加完結後、10
0分間95゜Cに反応容器内の温度を保持して重合反応
を完了し、共重合体(3}水溶液を得た。次いで400
/)苛性ソーダ水溶液を加えて中和を行ない、共重合体
(3)のナトリウム塩(以下、共重合体(3)Na塩と
略記する。)水溶液を得た。この共重合体(3)及び共
重合体(3)Na塩の水溶液のPH及び粘度は第1表に
示した通りであつた。
参考例 4参考例1と同じ反応容器にポリエチレングリ
コールモノアリルエーテル(平均1分子当り20個のエ
チレンオキシド単位を含むもの)422.6部及び水2
47.7部を仕込み、攪拌下に反応容器内を窒素置換し
、窒素雰囲気中で95℃に加熱した。
その後マレイン酸52.2部及び過硫酸アンモニウム1
4.2部を水78,3部に溶解した水溶液を120分で
添加した。添加終了後更に14.2部の200!)過硫
酸アンモニウム水溶液を20分で添加した。添加完結後
、100分間95゜Cに反応容器内の温度を保持して重
合反応を完了し、共重合体(4)水溶液を得た。次いで
40ヂ苛性ソーダ水溶液を加えて中和を行ない、共重合
体(4)のナトリウム塩(以下、共重合体(4)Na塩
と略記する。)水溶液を得た。この共重合体(4)及び
共重合体(4)Na塩の水溶液のPH及び粘度は第1表
に示した通りであつた。
実施例 1ビーカ一に脱イオン水750m1、塩化カル
シウムの0.5801)水溶液50m1、スケール防市
剤として参考例1で得た共重合体(1)Na塩を200
P8含有する水溶液50m1、及び炭酸水素ナトリウム
の0.4401)水溶液50m1を攪拌下に混合し、次
に0,01Nの水酸化ナトリウム水溶液でPH8.5に
調整したのち脱イオン水を加えて全量を1,0009と
し、炭酸カルシウムの25゜Cにおける5倍過飽和水溶
液を調製した。
この5倍過飽和水溶液を4等分してそれぞれガラスピン
に入れ、密栓して6『Cに静置した0これを5時間後、
10時間後、20時間後および40時間後にそれぞれ取
り出し、25℃に冷却した後試験液を東洋淵紙製定量用
淵紙滝5Cで淵過し、原子吸光分析(422.7nn1
)により試験液中に残存するカルシウムイオン濃度を測
定−し、析出した炭酸カルシウム量を算出した。
結果を第2表に示した。実施例 2〜4 実施例1において、スケール防市剤として参考例2〜4
で得た共重合体(2)Na塩〜(4)Na塩をそれぞれ
用い、他は実施例1と同様にしてスケール防市能を試験
した。
結果を第2表に示した。比較例 1実施例1において、
スケール防市剤として市販のポリアクリル酸ソーダ(分
子量5,000)を用いる他は実施例1と同様にして、
析出した炭酸カルシウム量を調べた。
結果を第2表に示した。比較例 2実施例1において、
スケール防市剤を用いない場合について析出した炭酸カ
ルシウム量を調べた。
結果を第3表に示した。実施例 5 11のビーカ一に海水700m1を入れ、これに参考例
1で得た共重合体(1)Na塩を5,0P10になる
1様に添加し、この海水中に熱源としてパイプヒーター
(100、500W)を浸漬して攪拌下に蒸発濃縮を行
つた。
蒸発濃縮とともに、共重合体(1)Na塩が5.0PI
]11となる様に添加した海水を順次補充した。そして
濃縮倍率が4倍になつた時点で 1のパイプヒーターに
付着したスケール量を求めた。結果を第3表に示した。
実施例 6〜8 実施例5において、共重合体(1)Na塩のかわりに参
考例2〜4で得た共重合体(2)Na塩〜(4)Na塩
をそれぞれ用いる他は実施例5と同様にして試験した。
結果を第3表に示した。比較例 3 実施例5において、共重合体(1)Na塩のかわりに市
販のポリアクリル酸ソーダ(分子量5,000)を用い
る他は実施例5と同様にして試験した。
結果を第3表に示した。比較例 4 実施例5において、共重合体(1)Na塩を用いない場
合について試験した。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (但し、式中nは1〜100の整数である。 )で示される繰り返し構造単位(A)と一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (但し、式中R_1及びR_2はそれぞれ水素又はメチ
    ル基を表わし、X及びYはそれぞれ水素、一価金属、二
    価金属、アンモニウム基又は有機アミン基を表わす。 )で示される繰り返し構造単位(B)とから成り(A)
    の全量(B)の全量とがモル比で60:40〜40:6
    0の範囲内である共重合体( I )からなるスケール防
    止剤。
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