JPS63156599A - アクリルアミドアルカンスルホン酸を含むコポリマーによる水性媒体の処理方法 - Google Patents

アクリルアミドアルカンスルホン酸を含むコポリマーによる水性媒体の処理方法

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JPS63156599A
JPS63156599A JP30884487A JP30884487A JPS63156599A JP S63156599 A JPS63156599 A JP S63156599A JP 30884487 A JP30884487 A JP 30884487A JP 30884487 A JP30884487 A JP 30884487A JP S63156599 A JPS63156599 A JP S63156599A
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amps
hydrogen
carbon atoms
acid
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JP30884487A
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ザヒド アムジャド
ウィリアム フランク マスラー,ザ サード
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 又ユ坐宜員 大部分の工業用水は、カルシウム、バリウム、鉄、亜鉛
、マンガン、およびマグネシウムのようなアルカリ土類
および遷移金属陽イオン、並びに重炭酸塩、炭酸塩、硫
酸塩、燐酸塩、珪酸塩、および弗化物のような多くの陰
イオンを含む。これらの陰イオンおよび陽イオンの組み
合せが、それらの反応生成物の溶解度を越える濃度存在
する場合、これらの生成物の溶解濃度が越えなくなるま
で沈澱を形成する。例えば、カルシウムと炭酸のイオン
性生成物が炭酸カルシウムの溶解度を越えた場合、炭酸
カルシウムの固体相が形成する。
可溶性生成物の濃度は、水相の部分的蒸発、pH1圧力
または温度の変化、およびすでに溶液中に存在するイオ
ンと共に不溶性化合物を形成する追加イオンの混入のよ
うな理由のため限度を越えている。
これらの反応生成物が水運搬システムの表面に沈澱した
場合、それらはスケールまたは沈着物を形成する。この
堆積は有効な熱伝達を妨たげ、液体の流れを妨害し、腐
蝕の進行を促進し、およびバクテリアを覆い隠してしま
う。このスケールは、冷却塔における循環冷却水システ
ムのような多くの工業用水システムにおいて費用のかか
る問題である。それはこのスケールが掃除およびスケー
ルの除去のため遅れたり一時停止の原因となるからであ
る。
クエン酸、グルコン酸、および他の物質が、従来溶液中
の鉄を安定化し、従って鉄が第三酸化状態にある水酸化
第二鉄および酸化第二鉄のような形状の沈澱を防ぐため
用いられてきた。クエン酸およびそのような物質は鉄を
、水に可溶性であるその錯体を形成することによって溶
液中に効果的に保ち、それにより水に溶けたままにして
おく。
クエン酸および同種の物質は溶液中の鉄に対する安定剤
として有効であるけれども、炭酸カルシウム、燐酸カル
シウム、および硫酸カルシウムのようなスケールに対し
スケール防止剤ではなく、および効果がない。
さらに、従来の技術のキレート化剤の性能は、溶液のp
Hに強く依存している。例えばクエン酸2 ppmにお
ける鉄(III)の安定化はpH7では79%であった
が、pH8ではたった2%であった。言い換えれば、溶
液中の7から8へのpHの増加は、クエン酸の性能をほ
ぼ1/40にしてしまう。
米国特許第3,928.196号は、2成分コポリマー
を用いてスケールの形成を紡ぐ方法が開示されている。
このコポリマーは、5〜50モルパーセントのアクリル
アミドアルカンスルホン酸および95〜50モルパーセ
ントのアクリル酸または同様の酸を含み、i 、 oo
o〜io、oooの分子量を存している。
アクリルアミドメチルプロパンスルホンfi (AMP
S)およびアクリル酸(AA)の25/75モルパーセ
ントのコポリマーは、49151重量比に等しく、一方
へMPS 、!: A Aと75/25モルパーセント
のコポリマーは89.5/10.5重量比に等しい。
米国特許第4.552.665号は、不飽和カルボン酸
またはその塩と不飽和スルホン酸またはその塩とのコポ
リマーを0.1〜20ppm加えることにより水溶液中
に溶解しているマンガンおよびその反応生成物を安定化
する方法を開示している。アクリル酸は不飽和カルボン
酸の例であり、2−アクリルアミド−2−メチルプロパ
ンスルホン酸(AMPS)は不飽和スルホン酸の例であ
る。開示されたコポリマーは、2成分コポリマーおよび
3成分コポリマーまたはターポリマーを含む。
水性媒体中の通常の粒状沈着物は、酸化鉄、炭酸カルシ
ウムおよびマグネシウム、硫酸塩、蓚酸塩、および燐酸
塩、並びにシルト、アルミナ、珪酸アルミニウム、およ
びクレーを含む。沈着問題が遭遇する環境は、船の水貯
蔵タンクおよびバラストタンクの底のスリットおよび泥
から、1度通したまたは再循環システムを用いる水冷却
システムに生ずる汚染問題、並びに水をあらかじめ処理
しない場合冷却および沸騰水システムに生ずる沈着問題
におよぶ。
すべての粒状物質が溶解されたままでいるか、または少
なくとも懸濁状態を維持されている場合、すでに固体状
態にある場合、困難な問題はない。
懸濁の現象は液体媒体に粒子を沈澱させることを含む。
沈澱速度を調節するパラメーターは粒子の大きさおよび
液体と粒子の相対密度である。しかし、1度粒子が沈澱
すると、生じたスラッジの性質は粒子とそれが接する表
面との間の引力に依存する。粒子の間の引力が強い場合
、形成した沈着は密であるが、粒子の間の引力が弱い場
合、沈着は特に流れ状態においてほとんどおこらない。
米国特許第3,709.815号および3,709.8
16号は2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスル
ホン酸またはAMPSのようなアクリルアミド−アルカ
ンスルホン酸のコポリマーおよびホモポリマーの使用に
よる水性システムにおける堆積および他の沈着の調節お
よびボイラー水処理に関する。コモノマーは水溶性およ
び不溶性モノマーより選ばれる。適当なコモノマーはア
クリル酸、その変形および塩、アクリルアミド、その変
形および置換体、並びにアルカリ金属スチレンスルホネ
ートおよびビニルベンゾエート、等を含む。これらの特
許により包含された粒子はクレーシルト、炭酸カルシウ
ム、水和酸化第二鉄、炭酸マグネシウム、珪酸アルミニ
ウム等を含む。
米国特許第3.806,367号および3,898,0
37号は同じ特許明細書に由来する。米国特許第3.8
07,367号は、金属表面からの錆および錆層の除去
に関し、一方米国特許第3,898.037号は、水溶
液と接している金属表面の腐蝕の防止に関する。これら
の特許は、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンス
ルホン酸またはAMPSのようなアクリルアミド−アル
カンスルホン酸のコポリマーおよびホモポリマーである
分散剤の使用を開示している。このコポリマーは2種ま
たは3種のモノマーのポリマーであってよく、その1種
はアクリルアミドアルカンスルホン酸である。適当なコ
モノマーは、アクリル酸、その塩および変形;アクリル
アミドおよびその置換体:ビニル化合物;ビニル酸およ
びそのエステル;等を含む。このコモノマーは米国特許
第3,898.03号のカラム5に完全に述べられてい
る。
本発明は、スケール形成の防止、金属イオンの安定化、
および水性システムにおける粒子の分散に関する。これ
は水性システムに、少なくとも3種の異なるモノマー、
すなわち3〜5個の炭素原子を有するモノ不飽和カルボ
ン酸、その塩および無水物、アクリルアミドアルカンス
ルホン酸およびその塩、並びに一級共重合性モノマーの
コポリマーを少なくとも限界防止量加えることにより完
成された。得られるコポリマーは水に可溶であり、スケ
ールの沈澱防止、金属イオンの安定化、および水性シス
テムにおける粒子の分散において有効である。このスケ
ール防止とは特に燐酸カルシウム、硫酸カルシウム、お
よび炭酸カルシウムのようなカルシウムスケールに関す
る。金属イオン安定化は特に第三酸化状態の鉄に関し、
分散は特に酸化鉄に関する。スケール沈澱の防止、金属
イオンの安定化および粒状物質の分散は、鉄、マンガン
、および亜鉛のような可溶性金属イオンの存在下または
非存在下でスケールに対し有効である、ここで規定した
コポリマーで行なわれる。可溶性鉄イオンとは、■また
はmH化のどちらの状態でもよい。
主凱皇塁! 本発明は、スケール形成塩の沈澱防止、金属イオン安定
化、および少なくとも3種の異なる反復基を含むコポリ
マーを有効な限界防止量加えることによる水性媒体にお
ける粒状物質の分散に関する。そのようなコポリマーは
3〜5個の炭素原子を有する重合モノ不飽和カルボン酸
およびその塩、重合アクリルアミドアルカンスルホン酸
、およびアクリルアミド、アルキルアクリレート、ビニ
ルスルホン酸およびその塩、ヒドロキシアルキルアクリ
レートおよびメタクリレート、スチレンスルホン酸およ
びその塩、アリロキシヒドロキシアルカンスルホン酸お
よびその塩、並びにビニルカルボキシレートおよび水和
ビニルカルボキシレートを含む。
光里夏用豊呈脱1 ここで開示するコポリマーは、水処理剤として有用であ
る。さらに、ここで開示するコポリマーは、スケール形
成塩の沈澱減少、金属イオンの安定化および水性媒体に
おける粒状物質の分散において有用である。そのような
塩は、燐酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム
、水酸化マグネシウム、硫酸ストロンチウム、および炭
酸カルシウム、特に燐酸カルシウムのようなカルシウム
塩を含む。ここで考えられている金属イオンは鉄(■お
よび■)を含む。水性媒体に加えられるそのようなコポ
リマーの量は、水性媒体の0.5〜500ppn+、好
ましくは1〜50ppmの範囲である、少なくとも有効
限界防止量である。水性媒体は酸性でもよいが、中性ま
たはアルカリ性が好ましい。
コポリマーが用いられるところで考えられる特定の適用
は、再循環冷却塔、スチームボイラー、海水脱塩、二次
オイル回収操作におけるオイル分野の適用、フラッシュ
蒸留、並びに糖溶液のような水性システムにおいて用い
られる水性システムを含む、このコポリマーは、鉄、マ
ンガン、亜鉛、およびそれらの混合物並びにこれらと他
の金属イオンとの混合物のような可溶性金属イオンの存
在または非存在におけるスケールの沈澱の減少において
有用である。このコポリマーはまた水性システムにおけ
る金属イオンの安定化および水性システムにおける粒状
物質の分散において有用である。
そのようなコポリマーはスケール防止剤、および/また
は金属イオン安定剤、および/または粒状物質の分散剤
として有用である。
このコポリマーは未中和の形状でもまたは中和した形状
でもよい。そのようなコポリマーを、水酸化ナトリウム
のような強アルカリで中和してもよく、その場合、コポ
リマー中のカルボキシル基の水素はナトリウムで置換さ
れる。アミン中和剤を用いると、この水素はアンモニウ
ム基と置換する。ここの目的のために有用なコポリマー
は、未中和の、一部中和された、および完全に中和され
たコポリマーを含む。
このコポリマーは、少なくとも約20%固体濃度まで水
に溶け、もちろん望む目的に対し有用であるよう用いら
れる量で水に溶けるべきである。
ここで考えられるコポリマーは、少なくとも3種の異な
るモノマーのポリマーであり、以下の群(a)、(b)
 、および(c)の1つより選ばれる少なくとも1種の
モノマーを含む。
(a)3〜5個の炭素原子を有するモノ不飽和カルボン
酸、その塩および無水物; (b)アルカン成分中最大6個、好ましくは1〜4個の
炭素原子を含むアクリルアミドアルカンスルホン酸およ
びその塩;および (c)コポリマーのスケール防止効果を助ける一次共重
合性モノマー、 上記3種の必須モノマーに加えて、スケール防止剤とし
てのこのポリマーの性能に実質的に悪影響を及ぼさない
限り、少量の他のまたは二次共重合性モノマーを用いて
もよい。そのような二次共重合性モノマーの量は、通常
最終コポリマーの約20重量%まで、好ましくは2〜1
0重量%である。
ここで適当なコポリマーは、上記のモノマー(a)、(
b) 、および(c)の各々の1種またはそれ以上の重
合単位を含む任意の非架橋ポリマーであり、1種または
それ以上の二次共重合性七ツマ−の重合単位を少量比含
んでもよい。このコポリマーは1 、000〜100,
000の重量平均分子量を有するが、2,000〜20
.000が好ましい。与えられた分子量はゲル透過クロ
マトグラフィーで測定される。
ここで開示されるコボリマニは、20〜95重量%、好
ましくは40〜90重量%の重合カルボン酸またはその
塩あるいは無水物、1〜60重量%、好ましくは10〜
50重量%の重合スルホン酸またはその塩を含み、残り
は1種またはそれ以上の一次共重合成モノマーである。
このコポリマーは、1種またはそれ以上の重合二次コモ
ノマーを含んでもよい。
ここで考えられるカルボン酸は、アクリル酸、メタクリ
ル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、専のようなモノ不
飽和モノカルボン酸並びにジカルボン酸およびそれらの
塩並びに無水物を含む。この種類のうち、3〜4個の炭
素原子を存するモノ不飽和モノカルボン酸およびその水
溶性の塩、特にアクリル酸およびメタクリル酸が好まし
い。その入手可能性、有効性および低価格のため、アク
リル酸が特に好ましい。アクリル酸、メタクリル酸およ
びそれらの塩の反復単位は、以下のように表わされる。
(式中、Rは水素またはメチルを表わし、Xは水素、ア
ルカリ金属、アルカリ土類金属、またはアンモニウムを
表わし、特に水素、ナトリウム、カリウム、カルシウム
、アンモニウム、およびマグネシウムを表わす) アクリルアミドアルカンスルホン酸およびその塩の反復
単位は、以下のように規定される。
(式中、Rは水素またはメチルを表わし、Xは水素、ア
ンモニウム、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を表
わし、特に水素、アンモニウムまたはアルカリ金属を表
わし、およびR1並びにR2は各々水素および1〜4個
の炭素原子を有するアルキル基より選ばれたものを表わ
す) 好ましい実施態様において、Rは水素であり、R1およ
びR2は各々1〜3個の炭素原子を有するアルキル基で
ある。スルホン酸基において、2−アクリルアミド−2
−メチルプロパンスルホン酸またはAMPSは、特にこ
こで述べた目的に好ましい容易に市販入手可能なモノマ
ーである。
一次共重合性モノマーは、置換および非置換アクリルア
ミド置換および非置換アルキルアクリレート、ビニルス
ルホン酸およびその塩、ヒドロキシアルキルアクリレー
ト、アルコキシアルキルアクリレート、スチレンスルホ
ン酸およびその塩、アリロキシヒドロキシアルカンスル
ホン酸およびその塩、ビニルカルボキシレートおよび水
和ビニルカルボキシレートより選ばれたものである。
置換および非置換アクリルアミドの反復単位は、以下の
ように規定される。
(式中、R1は水素またはメチルを表わし、R2および
R3は独立に水素、総計1〜12個、好ましくは2〜8
個の炭素原子を含むアルキルおよび置換アルキル基より
選ばれたものを表わす。R2およびR3基における置換
基は、アルキル、了り一ル、カルボキシル、およびケト
基を含む。)RtおよびR3の特定の例は、水素、t−
ブチル、イソプロピル、イソブチル、メチル、2−(2
゜4.4−トリメチルペンチル)、および2−(2−メ
チル−4−オキソペンチル)基を含む。
置換および非置換アクリレートの反復単位は、以下のよ
うに規定される。
(式中、R1は水素またはメチルを表わし、R2は1〜
6個、好ましくは1〜4個の炭素原子を有するアルキル
基を表わす) Rt基はアルキル、アリールおよびケト基より選ばれた
置換基を有していてもよいが、好ましい実施態様におい
ては、R2基は置換されていない。
適当な七ツマーアルキルアクリレートおよびメタクリレ
ートの特定の例は、エチルアクリレートおよびエチルメ
タクリレートを含む。
ビニルスルホン酸は、以下のように規定される。
CHz =CH5O3H また、5O3H基の水素がアルカリ金属、アルカリ土類
金属、またはアンモニウム基、好ましくはアルカリ金属
またはアンモニウム基で置換されたビニルスルホン酸の
水溶性の塩も含まれる。
重合ヒドロキシアルキルアクリレートの反復単位は、以
下のように規定される。
(式中、Rは水素または1〜3個の炭素原子を有する低
級アルキル、好ましくは水素またはメチルを表わし、R
1は1〜6個、好ましくは2〜4個の炭素原子を有する
低級アルキレン基より選ばれる) 適当なヒドロキシアルキルアクリレートの特定の例は、
ヒドロキシプロピルアクリレートおよびヒドロキシプロ
ピルメタクリレートを含む。
アルコキシアルキルアクリレートの反復単位は、以下の
ように規定される。
C;0 0(R’0)nR” (式中、Rは水素またはメチルを表わし、R1は2〜4
個、好ましくは2〜3個の炭素原子を存するアルキレン
を表わし、nは1〜5、好ましくは1〜3の整数を表わ
し、R2は1〜lO個、好ましくは1〜4個の炭素原子
を有するアルキル基を表わす) アルコキシアルキルアクリレートモノマーの特定の例は
、メトキシエチルアクリレート、セロソルブメタクリレ
ート、および2−(2−エトキシエトキシ)エチルアク
リレートを含む。
スチレンスルホン酸およびその塩の反復単位は、以下の
ように規定される。
以下余白 (式中、Rは水素または1〜6個の炭素原子を有する低
級アルキル基、好ましくは水素を表わし、Xはアルカリ
金属またはアルカリ土類金属あるいはアンモニウム、特
に水素、アンモニウム、またはアルカリ金属を表わす) 特に適当なスルホン酸は、Rが水素であり、−5o、I
X基がフェニル環の3または4位にあるスチレンスルホ
ン酸である。このスチレンスルホン酸の塩は水溶性であ
る。このスチレンスルホン酸のナトリウム塩は、市販入
手可能である。
アリロキシヒドロキシアルカンスルホン酸およびその塩
の反復単位は、以下のように規定される。
H CHz”CCHz  0−Ctlz  CCHz  5
O3XRR’ (式中、Rは水素またはメチルを表わし、R1も水素ま
たはメチルを表わし、Xは水素、アルカリ金属、アルカ
リ土類金属およびアンモニウムより選ばれたものを表わ
す) このコポリマー中のビニルカルボキシレート反復単位は
、以下のように規定される。
(式中、Rは水素または1〜6個、好ましくは1〜4個
の炭素原子を有する低級アルキル基を表わし、R1は1
〜12個、好ましくは1〜8個の炭素原子を有するアル
キル基より選ばれたものを表わす) 重合形のこのビニルカルボキシレートは、以下の構造の
重合ビニルアルコール反復単位を含むよう水和されても
よい。
以下余白 (式中、Rは水素または1〜6個、好ましくは1〜4個
の炭素原子を有する低級アルキル基を表わす) 水和カルボキシレートのR基は、ビニルカルボキシレー
ト上のR基と一致する。ビニルカルボキシレートの特定
の例は、ビニルアセテート、ビニルプロピオネートおよ
び2−プロピルアセテートを含む。
所望により従来の方法でモノマーを製造してもよいが、
これは市販入手可能であり、従って購入してもよい。モ
ノマーの重合の結果、本質的に非架橋ランダムコポリマ
ーとなり、この分子量は、わずかな試みおよび誤差で調
節される。このコポリマーはコモノマーの約50〜約9
9重量%の範囲の高収率で形成されることが好ましい。
このコポリマーは水溶性であることも必要である。典型
的には、このコポリマーは0.5〜500ppmの範囲
で水中で用いられる。従って、高い水溶性処理配合物は
必須ではないが望ましい。この生成物を溶液100部あ
たり約20〜約50重量%の範囲の固体を含む濃縮水溶
液としてドラム中で輸送することが好ましく、水100
部あたり少なくとも20重量部までの溶解度を必要とす
る。
モノマーの重合は、例えば約1〜6個の炭素原子を有す
る低級アルカノール中、あるいは水中のような両方に対
する相互溶剤中で、許容されうる時間内で望む配合物を
製造するに十分な遊離基開始剤の有効量と共に行なわれ
る。モノマー酸はそれ自体で用いてもよく、または重合
の前に一部あるいは完全に中和してもよい。
この反応は通常大気圧またはわずかに高圧で約30°〜
約130℃の範囲の温度で唯一の反応媒体として水中で
行うことが有利である。ある種のアクリルアミドの水溶
性は低いけれども、アクリル酸はまず置換アクリルアミ
ドを溶解し、水または溶剤に加えられる溶液を形成し、
反応を円滑に進行させる。形成したコポリマーの濃度は
固体全体の約5〜約50重量%の範囲にある。
このコポリマーはアセトンのような非環式ケトン、アル
カノール、水、またはそれらの混合物の中で形成されて
もよい。例えばこのコポリマーが有機溶剤、または有機
溶剤と水の混合物中で形成される場合、このコポリマー
は有機溶剤から水溶液へ転化される。典型的には、この
有機溶剤は水蒸気によりこの溶液より取除かれ、または
その後の水の添加および溶剤を除去するための蒸発の繰
り返しにより蒸発され、続いて水および苛性アルカリ溶
液、アンモニア、ヒドラジン、または低沸点一級、二級
あるいは三級脂肪族アミンのような中和剤が加えられる
ポリマー塩の置板水溶液は、約pH2〜約pH8の範囲
にあり、水中約5〜約50重量%のポリマーの総固体含
量を有することが好ましい。
形成したコポリマーは、ゲル透過クロマトグラフィーで
測定して約i 、 ooo〜100.000 、好まし
くは約2,000〜20,000の範囲の重量平均分子
量を有する。形成したコポリマーの酸価は、KOHによ
る従来の滴定で測定して約300〜約740の範囲であ
り、アクリル酸として表わされるCool基を有する七
ツマ一単位の40%〜約95%の重量分率と一致する。
好ましいポリマーは、50重量%以上の遊離カルボキシ
ル基および約390〜約700の範囲の酸価を有する。
典型的な重合方法において、ガラス内張りまたはステン
レス鋼外被反応器に窒素ガスシール下溶剤および遊離基
重合触媒と共にあらかじめ決められた量の七ツマ−を入
れ、この反応混合物を反応器の外被中の熱媒液により保
った調節温度条件下で発熱させる。反応が起っている際
の圧力は重要ではないが、大気圧下で行なうことが都合
がよい。
塩形成スケール、金属イオン安定化、および/または粒
状物質の分散剤の限界抑制に関して、ここで述べたコポ
リマーは、どこでも適当な所で従来の他の添加剤と組み
合せて用いてもよい。その従来の添加剤の例として、沈
澱剤、酸素掃去剤、金属イオン封鎖剤、腐蝕防止剤、発
泡防止剤、等を含む。
スケール防止に関し、ここで述べた方法で形成されたコ
ポリマーは、一定のpHを保ちおよび燐酸カルシウムの
形成および沈着を防ぐようこのポリマーの効果を測定す
るため自動粉砕機を用いながら撹拌pit −5TAT
テストにおいてカルシウムイオンおよび燐酸イオンを含
む水を処理するため用いられた。このテストは以下のよ
うにして行なわれた。既知量のNazHPO4のような
燐酸塩溶液、または他の可溶性燐酸塩溶液を二重壁のガ
ラスセル中の既知量の蒸留水に入れ、最終オルトW酸イ
オン濃度を9〜10ppmにした。この溶液に既知量の
テストを行なうポリマー溶液を10ppmになるよう撹
拌しながらゆっくり加えた。
各実験の前後にpH7,ooおよび9.00の標準緩衝
溶液で検量した1対のガラスおよび対照電極を、ガラス
セル外被の外側に水を循環させることによって50℃に
保ったこの溶液中に入れた。約15分後、既知量の塩化
カルシウム溶液を、最終カルシウムイオン濃度140p
pI11となるよう、燐酸およびポリマーを含み撹拌し
ている溶液にゆっくり加えた。
自動的に0.10MのNaOH溶液を加えることにより
、この溶液のpHをすぐにpH8,50にした。pH−
5tat技術を用いる実験の間、この溶液のp Hを8
.50±0.01に保った。22時間後、溶液のサンプ
ルを取り出し、0.22mの濾紙で濾過後、アメリカ健
康協会(American Health As5oc
iation)出版の「水および排水の標準検査法」1
4版に詳細に述べられているアスコルビン酸法を用いて
オルトXIイオンを分析した。比色測定に用いた装置は
ベックマン52フ0分光光度計であった。
硫酸カルシウムおよび炭酸カルシウムのテストは、J、
Pet、Tech、  8月、1969年、1029〜
1036頁のラルストン(Ralston)の方法によ
って行った。
各実験に対して達成されたパーセント限界抑制(TI)
は、以下の式を用いて得られた。この場合は燐酸カルシ
ウムに対して示している。
上式中、 (PO4)exp= 22時間におけるコポリマーの存
在下、濾液中の燐酸イオンの濃度 (Po4)final = 22時間におけるコポリマ
ーの非存在下、濾液中の燐酸イオンの濃度 (PO4) 1nitial = 0時間における燐酸
イオンの濃度 金属イオン安定剤として、このコポリマーの効果を測定
するため、125m7のガラスびん中のO〜5 ppm
のコポリマーを含む100−の合成水に1dの塩化第二
鉄を加えた。金属イオン安定化テストに用いたこの合成
水は、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、重炭酸ナト
リウム、硫酸ナトリウムおよび塩化ナトリウムを混合す
ることにより製造される。このテストに用いた水の分析
により下の結果が得られた。
Ca = 300ppm  、  Cl = 2,17
0ppmMg= 300ppm  、  SO4= 7
00ppmN a = L 113ppm  、  l
IC0:l = 97ppmF e =、1 ppm 室温および静的条件で、このテストを2時間行つた。こ
の溶液を0.22−のフィルターを通して濾過し、濾液
を原子吸光分光により可溶性金属イオンの分析を行った
。パーセント金属イオン安定化は、以下のようにして行
った。これは鉄に対してである。
上式中、 鉄(exp) = t = 2時間におけるコポリマー
の存在下の鉄の濃度 鉄(e) = t = 2時間におけるコポリマーの非
存在下の鉄の濃度 鉄(initial) = t = Oにおける鉄の濃
度ここでテストしたコポリマーの分散剤活性は、稀釈水
溶液中でテストしたコポリマー分散剤の粒子4度に対す
る時間で測定した。これらのテストにおいて、0.12
グラムの酸化鉄を、600 mlの合成水および示され
た量のコポリマーを含む800 m7のビーカーに加え
た。合成水は以下のMi、Bを有していた。
Ca=  1100pp  、   Mg=  30p
pmN a =  314ppm  、   Cl =
  571ppm304  =200ppm、   l
Ic0:l=  60ppmこのスラリーを6枚刃の撹
拌機を用いて撹拌しおよび%透過率(T)をブリンクマ
ン(Brinkmann)PC−1000比色計を用い
周知の時間で測定した。分散度は、分散した酸化鉄の量
で測定した。このポリマーの挙動は、ポリマーを含まな
い対照に対してポリマーを含むスラリー0%下値を比較
することによって測定した。従って、大きな分散度はポ
リマーの効果が大きいことを意味する小さな%T値によ
って示される。
ここで開示した本発明は、コポリマーの製造、その限界
抑制テストおよび他の関連するポリマーを示す以下の例
によって説明される。
±1 この例は、重量平均分子量約10,000を有する、相
対重量比60 : 20 : 20のアクリル酸、2−
アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、およ
びt−ブチルアクリルアミドのコポリマーの製造を説明
する。
アクリル酸(l20g )にt−ブチルアクリルアミド
(40g )を溶かし、この混合物に水(40g )中
のAMPS (40g )溶液を加えることによりモノ
マー溶液を調製した。2時間以上一定速度でこのモノマ
ー溶液を送るようセットされたポンプに接続した水槽に
このモノマー溶液を入れた。
開始溶液は、84%のイソプロパツール/水(30g 
)にt−ブチルペルオキシピバレート(ミネラルスピリ
ット中の75%溶液4g)を溶かすことにより調製した
。この混合物を注入器に入れ、この注入器を、3時間以
上一定速度でこの開始溶液を送るようセットされた注入
器ポンプにとりつけた。
還流冷却器、窒素入口、機械撹拌機、およびモノマー並
びに開始剤の入口をとりつけた1リツトルの三つ口丸底
フラスコに84%のイソプロパツール/水(270g 
)を入れた。このフラスコを窒素で満たし、重合の問わ
ずかに窒素の正圧に保った。
この溶媒を加熱還流し、モノマーおよび開始剤を同時に
入れた。すべて入れた後、この混合物を加熱し、さらに
1時間還流させた。次いでてこのポリマー溶液を水蒸気
と共に散布し、ポリマーの水溶液に転化した。
最終の生成物溶液は、ポリマー固体を38.89重量%
含み、このポリマーの酸価は444であった。
このポリマーの分子量は約10,000と考えられる。
拠叢 この例は、本発明のコポリマーを含む種々のポリマーに
よる燐酸カルシウム、硫酸カルシウム、および炭酸カル
シウムスケールの限界抑制を説明する。下に示す種々の
ポリマーを用いて燐酸カルシウムのパーセント限界抑制
を測定するため、22時間上記の方法でテストを行った
。このテストの結果は下の表■に示す。
以下余白 表−」− 1Control            no  p
olymer2    A71:AMPS      
      80:20        to、000
3    AA:AMPS           70
:30      10.0004    八A:AM
PS                51:49  
       10.0005    AA:t−Bu
AM          50:50      10
,0006     AA:MAA:t−BuAM:八
MPS     60:20:10:10    to
、0007   AA:t−BuAM:AMPS   
    60:20:20    10,0008  
  AA:MAA:t−BuAM:AMPS    3
0:20:20:30  10,0009     A
A:MAA:i−PrAM:AMPS     40:
10:20:30   10,00010    AA
:MAA:i−PrAM:AMPS    40:10
:30:20  10,00011    AA:i−
PrAM           50:50     
  10,00012    AA:i−PrAM  
         50:50       17,0
0013    AA:t−BuAM        
   80:20       12,00014  
   AA:MAA:t−BuAM         
 60:20:20      10,00015  
   AA:MAA:t−BuAM:八MPS    
 40:10:20:30   10,00016  
  八A                     
 100            5.00017  
  AMPS              100  
      10,0007.5    1?(l3) 7.5   52(20) 7.5   75(31) 7.5   15(l3)     76      
517.5   77(49)     997.5 
  83(56)     97      357.
5   86(50)     50      48
7.5   89(76)     83      
277.5   81(60)     73    
  437.5    65(55)        
     497.5    17(l1) 7.5   50(l1) 7.5   53 (l9)     997.5  
 76(55)     69      487.5
    0  (0) 7.5   0 18   AA:DAAM           80
:20      119   AA:DAAM:AM
PS        60:20:20    120
    AA:MM^           80 :
 20      121    AA:MMA:AM
PS        60:20:20    122
    AA:VOAc           80:
20      123     AA:VOH80:
20         124    AA:VOAc
           70:30.     125
    AA:VOII            70
:30      126    AA:VOAc:A
MPs        60:10:30    12
7     AA:VOH:AMPS        
    60:10:30      128    
AA:VOAc:AMPs        50:30
:20    129    AA:VOH:AMPS
         50:30:20    130 
   ΔA :VOAc:八MPS         
  50:20:30      131    AA
ニジOH:AMPS         50:20;3
0    132    AA:AMPS      
     90:10      133    AA
:AMPS            80:20   
   134    AA:AMPS        
    70:30      1き) 0.000  7.5  4H16)    98  
  51[1,0007,566(40)    97
    490.000   ?、5  57(l5)
    99    360.000  7.5  5
6(54)    9B     500.000  
7.5  33(l2)0.000  7.5  12
(l0)0.000  7.5  39(l8)   
 98    750.000  7.5  15(l
1)    99    820.000   ?、5
  68(49)    98    550.000
  7.5  56(31)    99    59
0.000  7.5  83(64)       
  580.000  7.5  5H39)    
     590.000  7.5  86    
 8B0.000  7.5  58     950
.000 10    18 0.000 10   75(l9)     ’  
   810.000 10   91(80) Li(VEき 35    八A:AMPs            
    60:40          IQ、000
36    AA:AMPS            
51:49      10,00037    AA
:MAA:tBuAm:AMPS     60:20
:10:10  10,00038    AA:tB
uAm:AMPS        60:20:20 
   10,00039     A八:HPA   
             67:33       
  10,00040    AA:HPA:AMPS
         60:30:10     io、
oo。
41    AA:iPrAm           
80:20       10,00042    A
A:iPrAm           60:40  
     10,00043    AA:iPrAm
           50:50      10.
00044    AA:1PrAIl:AMPS  
      60:20:20    10,0004
5     AA:iPrAm:AMPS      
    70:20:10      10,0004
6     AA:MAA:MeOEA       
    60:20:20      10,0004
7     AA:八MPS:MeOEA      
    60:20:20      10.0004
8     AA:VOAc:AMPS       
    50:20:30      10,0004
9     AA:VOIl:AMPS       
     50:20:30       to、oo
50     AA:VOAc:AMPS      
     60:20:20      10,000
51    AA:VOH:AMPS        
 60:20:20     to、oo。
10     9H76)             
6210     65(59)    ’87表−」
−(続き 52    AA:VOAc:AMPs       
 70:20:10    10.00053    
AA:VOH:AMPS         70:20
:10     io、oo。
54    AA:EMA             
60:40       10,00055    A
A:EMA:AMPS         60:20:
20    10,00056    AA:CMA 
            80:20        
to、oo。
57      AA二C門IAMPs       
       60:20:20       10,
00058    八A:MAA:CA       
       60:20:20      10,0
0059    AA:MAA:AMPS:CA   
    54:21:9:16   10.00060
    AA:門AA:AMPS:CA       
50:20:15:15   6.00061    
AA:MAA:AMPS:CA       60:1
5:10:15  14,000(a)  条件:  
(Ca″”) =2000ppm  ;  (SO4)
 =4800ppm(b)  条件:  (Ca”) 
=244ppn+;  (IIcO:+) =760p
pn;  1ポリマー= 10ppm 10   、  56(30) 、T=66℃;時間=24hr; cod)=18pp顛 ;T工66℃ ;上記表中、略
語は以下のものを表わす。
AA=アクリル酸 MAA=メタクリル酸 HPA=ヒドロキシプロピルアクリレート八?IへS=
2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸 t−BuAm=三級ブチルアクリルアミドi−PrAm
=イソプロピルアクリルアミドVOAc =酢酸ビニル ■○H−ビニルアルコール MeOE八=メへキシエチルアクリレートBMA=エチ
ルメタクリレート CA=2− (2−エトキシエトキシルエチル)アクリ
レート DAAm =ジアセトンアクリルアミドMMA=メチル
メタクリレート CMA=セルソルブメタクリレート 挿入した数は、1.0 ppmの可溶性鉄(III>の
存在下の燐酸カルシウムのパーセント限界抑制を示して
いる。
ここで開示したコポリマーは、可溶性金属イオンの存在
下または非存在下において有効なスケール防止剤である
ことを示している。本発明に含まれる典型的なスケール
は、燐酸カルシウム、硫酸カルシウム、および炭酸カル
シウムのようなカルシウムスケールを含む。
ここで述べられたコポリマーを、鉄のような可溶性金属
の存在または非存在下でこのコポリマーがスケールの沈
着の減少に有効であるような水循環システムに用いても
よい。このシステム中に耐えられない濃度にスケールお
よび/または可溶性金属が達した場合、さらにコポリマ
ーを加えてもよいが、その時同時にこのシステムを閉じ
、スケールおよび/または可溶性金属イオンを除去する
ため水相を新鮮な相と入れ換えるか、またはこの濃縮し
た相を処理する。この濃縮した相をゆっくり取り出し、
新鮮な水と入れ換えてもよい。
逆浸透システムにおいて、コポリマーを用いた場合、ス
ケールおよび/または可溶性金属イオンの濃度は、この
システム中の過剰の汚染物の存在のためこのシステムが
操作できなくなるまで記録される。その時、この膜は再
びとり付ける前に汚染物を除去またはへらすため、処理
される。そのような逆浸透システムにおいて、可溶性鉄
のような可溶性金属の量は最大10ppm、好ましくは
1〜5ρpn+のオーダーである。
ここで開示されたターポリマーが、可溶性金属イオンの
存在または非存在下、有効なスケール防止剤であること
が示された。そのようなターポリマーは可溶性金属イオ
ンの存在下でスケールに対して効果を失うのと予想され
ていたので、これは驚くべきことである。
汎主 この例は、上記の方法に従う種々のコポリマーにより鉄
(III)の安定化を説明する。このテストの結果は以
下の表■に示す。
以下余白 表−エ I   Control              
           02   AA:AMPS  
       80:20      io、ooo 
    733    へ^:へMPS       
          60:40         1
0,000        974   AA:MAA
:t−BuAa+     60:20:20   1
0.000    725     AA:MAA:A
MPS            60:20:20  
    10,000        966   A
A:MAA:AMPS       60:10:30
    io、ooo     927   AA:t
−BuAM          60:40     
 10,000     418     AA:MA
A:AMPS:t−BuAm     60:20:1
0:10   10,000        929 
  AA:MAA:AMPS:t−BuAm   30
:20:30:30 10.000    6810 
  AA:MAA:AMPS:t−BuAta   4
0:10:30:20 10.000    6111
   AA:iPrAm        80:20 
   10,000    8212   AA:iP
rAm        60:40     10,0
00    6213   AA:AMPS:1−Pr
Am     60:20:20   10,000 
   7714    AA:^MPS:1−PrAm
         70:10:20      10
.000        8815   AA:AMP
S:1−PrAm     70:20:10   1
0,000    9116   AA:MAA:AM
PS:1−PrAm   60:20:10:10 1
0,000    9117     AA:MAA:
AMPS:1−PrAm     40:10:20:
30   10,000        74夛# (
A売き) 18     A/1:DへへM          
       70:30         10,0
00        1419   AA:AMPS:
DAAm      60:20:20   10.0
00    3920   AA:AMPS:1−Pr
Am     40:10:50   10,000 
   1821   AA:MAA:AMPS:CA 
    54:21:9:16   to、ooo  
   6022     AA:MへA:AMPS:C
A         58:21:5:16    1
0.000        7023     AA:
^MPS:MeOEA          60:20
:20      10.000        51
24   AA:AMPS:EMA       60
:20:20   10,000    5225  
 AA:AMPS:CMA      60:20:1
0   10,000    2826   i−Pr
AM         100      10,00
0    027    八MPS         
           100           
 10,000         028   AA 
           100      10.00
0    2529   AA:MAA       
  80:20     10.000    430
   門AA           100     
 10,000    031   AA:VOAc 
        80:20     10,000 
   3432   AA:VOH80:20    
 10,000    633     AA:VOA
c                70:30   
      10,000        4434 
  AA:VOH70:30     10,000 
   46ノし−III充き) 35    八A:VOAc:AMPS       
    70:10:20      10,000 
       2736   AA:VOAc:AMP
S      60:20:20   10.000 
   9737   AA:VOAc:AMPS   
   60:20:20   7,000    98
羽  AA:VOAc:AMPS      60:2
0:20   5,000    8939     
AA:VOAc:AMPs           60
:10:30      10,000       
 874OAA:VOAc:AMPS      50
:30:20   10,000    8041  
 AA:VOAc:AMPS      50:20:
30   10,000    9242   AA:
VOAc:AMPS      50:30:20  
 10,000    7143     AA:VO
ll:AMPS            70:10:
20      10,000        424
4   AA:VOH:AMPS       60:
20:20   10,000    9945   
AA:VOH:AMPS       60:10:3
0   10,000    79以下余白 上記表中の略語は以下のものを表わす。
AA=Amリル酸 MAA=メタクリル酸 へMPS=2−アクリルアミド−2−メチルプロパンス
ルホン酸 t−BuAm=三級ブチルアクリルアミドi−PrAm
=イソプロピルアクリルアミドDAAs =ジアセトン
アクリルアミドDMAm =ジメチルアクリルアミド CA=カルピトールアクリレート CMA=セロソルブメタクリレート VOAc =酢酸ビニル VOH−ビニルアルコール MeOEA =メトキシエチルアクリレートHMAmエ
チルメタクリレート 開↓ この例は以下の成分を含む溶液を用いて上記に述べた方
法に従い、種々のコポリマーによる鉄の安定化を説明す
る。
鉄(Fe”) =  3 ppm polymer  =   4  ppmCa   =
  300ppm Mg   =  300ppm N a   =  1120 ppm CI   =  2170 ppm 5 O4=  70011pm HCO3=  183 ppm 鉄の安定化の結果は以下の表■に示す。
以下余白 表一旦 IAA           100      5,
100    02AA           100
     10,000    03    AA:M
AA                  80:20
         10,000         0
4   AA:AMPS         80:20
    10,000    05   AA:AMP
S        70:30    10,000 
   206   AA:AMP         6
0:40    10,000    317   A
A:門AA:AMPS       60:20:20
   10,000     28   AA:t−B
uAm:AMPS     60:20:20   1
0,000    809     AA:t−BuA
m:AMPS         70:10:20  
    10,000        7510   
  AA:MAA:t−BuAm:八MPS     
60:20:10:10   10,000     
   5911   AA:MAA:t−BuAm:A
MPS   30:20:20:30 10,000 
   6512     AA:MAA:t−BuAm
:AMPS     40:10:20:30   1
0.000        5613    八Δ:1
−PrAm:AMPS          60:20
:20       10,000         
9014   AA:1−PrAm:AMPS    
 70:20:10   10,000    681
5   AA:1−Prh:AMPS     70:
10:20   10,000    6516   
  AA:MAA:1−PrAm:八MPS     
40:10:20:30   10,000     
    9017     AA:MAA:1−PrA
m:八MPS     40:10:30:20   
10,000         74表:」1G売き) 18   AA:DAAo+:AMPS      6
0:20:20   10,000    6919 
  AA:MAA:AM:CA     54:21:
9:16  10,000   5320     A
A:MAA:AMPS:CA         54:
21:9:16    10,000        
6621   AA:EMA:AMPS      6
0:20:20   10,000    7622 
  AA:MeOEA:AMPS     60:20
:20   10,000   8423   AA:
AMPS:MMA      60:20:20   
 io、ooo    7524     AA:VO
Ac:AMPs           60:20:2
0      10,000        8425
   AA:VOH:AMPS        60二
20:20    10,000     7326 
   八A:VOAc:AMPS          
 60:20:20       7,000    
    8027   AA:VOH:AMPS   
   60:20:20   5,000    81
28   AA:AMPS:VOAc      60
:30:10   10,000    4629  
   AA:AMPS:VOH60:30:10   
    io、ooo         393〇  
  八A:AMPS:VOAc           
50:20:30      10,000     
   5931   AA:AMPS:VOH50:2
0:30   10,000    032   AA
:APMS:VOAc      60:10:30 
  10,000    033   AA:AMPS
:VOH60:10:30   10,000    
034   AA:AMPS:VOAc      5
0:30:30   10,000    84茅:m
l売き) 35  AA:AMPSニジOH50:30:30  
10,000    036  AA:AMPS:VO
Ac     50:20:30  10,000  
 5337     AA:AMPS:VOII   
          50:20:30      1
0,000         0以下余白 上記表中の略語は以下のものを表わす。
AA=アクリル酸 MAA=メタクリル酸 AMPS= 2−アクリルアミド−2−メチルプロパン
スルホン酸 t−BuAm=三級ブチルアクリルアミドi−PrAm
=イソプロピルアクリルアミドDAAo+ =ジアセト
ンアクリルアミドCA=カルピトールアクリレート VOAc−酢酸ビニル VOH=ビニルアルコール 金属イオン安定化に対する分子量の効果はほとんど研究
されていないが、有効であるとしてここで開示したコポ
リマーは1 、000〜100,000 、好ましくは
2.000〜20,000の分子量範囲にあることは周
知である。ここで開示したコポリマーは、鉄、亜鉛およ
びマンガンのような金属イオンの安定化に有効である。
この水溶液中のこの金属イオンの量は最大10pu+、
好ましくは1〜5 ppmである。
以下余日 ■工 この例はスケール形成イオン、特に燐酸カルシウムの存
在下鉄(III)の安定化を説明する。このテストの結
果は以下の表■に示す。
以下余白 この一連のテストにおいて、燐酸カルシウム抑制を1 
ppmの可溶性鉄(I[[)存在下測定した。溶液中に
残っている残留鉄の量は、原子吸光分光により測定され
た。上記の結果は、スケール媒体における重金属イオン
、特に可溶性鉄に対する安定剤としてのここで開示した
コポリマーの有効性を確認している。
倒」− この例は、酸化鉄粒状物質に対する分散剤としてのこの
コポリマーの効果を説明する。
分散活性または効果は、各側において1 ppmのコポ
リマーを用いて上述の方法で測定した。透過率で結果を
以下の表■に示す。
l−呈 ユヱユヱニ凪底  1ヱ土 丘ヱJt?Lil圭XNo
ne                  86(88
)八A                 100  
       10,000   64AMPS   
     100    10,000 30(54)
iPrAM       100    10,000
 88AA:AMPS      90:10   1
0.000 721−ヱ(続き) 2ノJニヒj1戊  里l土  分ヱ旦 W4に八A:
AMPS           80:20     
   io、ooo    56A八:AMPS   
         TO:30       10,0
00   25(82)AA:AMPS       
  60:40      to、ooo   28A
A:AMPS       51:49    10,
000 17(54)AA:t−BuAm      
80:20    10,000 25AA:t−Bu
Am       60:40     10,000
  21(55)AA:MAA:t−BuAm    
60:20:20   10,000  21AA:t
−BuAll:AMPS    60:20:20  
 10,000   7(30)八A:iPrAm  
         80:20       10,0
00   34AA:1PrA+a         
  60:40       10,000   20
(53)AA:1PrAs:AMPS    60:2
0:20   10,000  12(55)八A:i
PrAm:AMPS      70:20:10  
  10.000   13(68)八A:iPrAm
:AMPS      70:10:20    10
,000   14八A:iPrAm:AMPS   
   40:50:10    10,000   1
2(26)AA:DAA+++         80
:20     10.000  2B八A:DAAM
:AMPS       60:20:20    1
0,000   19(67)AA:MeOEA   
   80:20    10,000 34AA:M
eOEA:八MPS      60:20:20  
  10,000   10(61)、表−V(続き) 2ノ」ニジ≦I戊  里1止  1ii1.止jI4護
A八:EMA             80:20 
       9,000   31AA:EMA  
      60:40     io、ooo  3
1AA:EM^:AMPS     60:20:20
  10,000 19AA:CMA        
80:20    10.000 31AA:CMA:
AMPS     60:20:20  10,000
 10AA:MAA:Am:CA    54:21:
9:16 10.000 29AA:MAA:AMPS
:CA   54:21:9:16 10,000 2
1AA:HPA        63:37    1
0.000 22(73)AA:tlP^:AMPS 
    65:30:5   10,000 10(8
1)AA:VOAc       80:20    
10,000 55AA:VOH80:20     
to、ooo  62八A:VOAc        
    70:30       10,000   
52AA:VOH70:30       10.00
0   44AA:VOAc:AMPs    70:
10:20  10,000 46AA:VOH:AM
PS     70:10:20  10.000 3
7AA:VOAc:AMPS    60:20:20
  10,000 20(66)AA:VOH:Al’
lPS     60:20:20  10.000 
24AA:VOAc:AMPS    60:20:2
0   7,000  9糞−ヱ(続き) 2ノ」ニー」1底  11土  立玉l 遇遇圭旦AA
:VOAc:AMPS     60:20:20  
 5,000  11(56)AA:VOH:AMPS
     60:20:20  5,000 23AA
:VOAc:AMPS     50:20:30  
 10,000  37AMPS:iPrAm    
   40:60        *     84A
MPS:AA麟       70:30      
  *     72AMPS:八m        
    30ニア0          *     
 46(68)AMPS:NaMaleate    
38:62        *     33(86)
AA:Am:AMPS      9:21ニア0  
    *     47(46)AA:A+n:AM
PS       13:26:61      * 
    33(40)NaAMPS:NaAA    
  70:30       *     35(69
)NaAMPS:Am       70:30   
    *     62(66)NaAMPS:Na
Maleate  59:41        *  
   25(83)*これらのコポリマーは、米国特許
第3,806.367号および第3,898,037号
の方法に従い製造された。このコポリマーの分子量は、
これらの特許に示されていない。上記表中の略語は以下
のものを表わす。
AA=アクリル酸 MAA=メタクリル酸 AMPS=2−アクリルアミド−2−メチルプロパンス
ルホン酸 t−BuAm =三級ブチルアクリルアミドi −Pr
Am =イソプロピルアクリルアミドDAAm−ジアセ
トンアクリルアミド MeOEA−メトキシエチルアクリレートEMA−エチ
ルメタクリレート CMA=セロソルブメタクリレート Am=アクリルアミド CA=カルピトールアクリレート HPA=ヒドロキシブロピルアクリレートシ0Ac−酢
酸ビニル VOH=ビニルアルコール MAm=メタクリルアミド Na−AMPS −2−アクリルアミド−2−メチルプ
ロパンスルホン酸ナトリウム Na−AA=アクリル酸ナトリウム NaMaleate =マレイン酸二ナトリウム表■の
データに基づき、アクリル酸、アクリルアミドアルカン
スルホン酸、および一級コモノマーを含むターポリマー
は、2成分コポリマーまたはホモポリマーよりもより有
効な分散剤であることがわかる。挿入の値は1 ppm
の可溶性鉄(III)の存在下の透過率である。30%
の透過率より、アクリルアミドアルカンスルホン酸のホ
モポリマーが、酸化鉄のような粒状物質に対するとても
有効な分散剤であることがわかる。周知のように、その
ようなスルホン酸のホモポリマーはスケール防止剤とし
て弱く、鉄(III)のような可溶性金属イオンの許容
度が低く、および比較的高価なため分散剤として用いら
れない。
ここで開示されたターポリマーは、可溶性金属イオンの
存在または非存在下で有効な分散剤であることが示され
た。そのようなターポリマーは、可溶性金属イオンの存
在下分散効果を失うと考えられていたので、これは驚く
べきことである。ここで述べたコポリマーを粒状物質に
対する分散剤として用いる場合、水溶液中に存在しても
よい可溶性金属イオンの量は、最大約10ppm、好ま
しくは1〜5 ppmの範囲にある。この可溶性金属イ
オンは鉄、マンガン、および亜鉛を含み、特に■および
■の酸化状態にある可溶性鉄イオンである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、水性媒体を処理する方法であって、(a)20〜9
    5重量%の3〜5個の炭素原子を有する少なくとも1種
    のモノ不飽和カルボン酸またはその塩、(b)1〜60
    重量%の少なくとも1種のアクリルアミドアルカンスル
    ホン酸またはその塩、および(c)100重量%までの
    残りを、下式、 ▲数式、化学式、表等があります▼ (上式中、R^1は水素およびメチル基より選ばれ、お
    よびR^2並びにR^3は個々に水素および1〜12個
    の炭素原子を含む置換並びに非置換アルキル基より選ば
    れ、このアルキル基上の置換基は、アルキル、アリール
    、カルボキシル、およびケト基より選ばれ、R^2また
    はR^3のどちらかあるいは両方とも水素以外であるよ
    う与えられる) に規定される置換アクリルアミド一次コモノマー、の水
    溶性コポリマー(このコポリマーは各群(a)、(b)
    および(c)より選ばれた少なくとも1種のモノマーを
    含み、約1,000〜100,000の範囲の重量平均
    分子量を有する)を約0.5〜500ppm水性媒体に
    加える工程を含んでなる方法。 2、前記カルボン酸またはその塩の量が40〜90%で
    あり、前記スルホン酸またはその塩の量が10〜50%
    であり、および前記一級コモノマーの量が前記カルボン
    酸またはその塩、前記スルホン酸またはその塩、並びに
    この一次コモノマーの重量に基づく100%の残りであ
    る、特許請求の範囲第1項記載の方法。 3、前記コポリマー中の前記カルボン酸およびその塩の
    反復単位が、下式、 ▲数式、化学式、表等があります▼ (上記中、Rは水素またはメチル基より選ばれ、および
    Xは水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、およびア
    ンモニウム基より選ばれる) で規定され、前記コポリマー中の前記スルホン酸および
    その塩の反復単位が、下式、 ▲数式、化学式、表等があります▼ (上式中、Rは水素およびメチル基より選ばれ、R^1
    並びにR^2は個々に水素および1〜4個の炭素原子を
    有するアルキル基より選ばれ、およびXは水素、アルカ
    リ金属、アルカリ土類金属、およびアンモニウム基より
    選ばれる) で規定される、特許請求の範囲第2項記載の方法。 4、前記水性媒体の処理方法が、限界抑制によりスケー
    ルの沈着を防止する方法である、特許請求の範囲第1項
    記載の方法。 5、前記水性媒体の処理方法が、前記水性媒体中の金属
    イオンを安定化する方法である、特許請求の範囲第1項
    記載の方法。 6、前記水性媒体の処理方法が、前記水性媒体中の粒状
    物質を分散させる方法である、特許請求の範囲第1項記
    載の方法。 7、(a)20〜95重量%の3〜5個の炭素原子を有
    する少なくとも1種のモノ不飽和カルボン酸またはその
    塩、(b)1〜60重量%の少なくとも1種のアクリル
    アミドアルカンスルホン酸またはその塩、および(c)
    100重量%までの残りを少なくとも1種の一次共重合
    性モノマー、の水溶性コポリマーを約0.5〜500p
    pm水溶性媒体に加える工程を含んでなる、前記水性媒
    体を処理する方法であって、前記コポリマーが1,00
    0〜100,000の重量平均分子量を有し、前記一次
    共重合性モノマーが、アルキルアクリレート、ビニルス
    ルホン酸並びにその塩、ヒドロキシアルキルアクリレー
    ト、アルコキシアルキルアクリレート、スチレンスルホ
    ン酸並びにその塩、アリロキシヒドロキシアルカンスル
    ホン酸並びにその塩、およびビニルカルボキシレート並
    びに水和カルボキシレートより選ばれ、前記アルキルア
    クリレートの反復単位が下式、 ▲数式、化学式、表等があります▼ (上式中、R^1は水素およびメチル基より選ばれ、R
    ^2は1〜6個の炭素原子を有するアルキル基より選ば
    れる) のように規定され、前記ビニルスルホン酸およびその塩
    の反復単位が下式、 ▲数式、化学式、表等があります▼ (上式中、Xは水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属
    、およびアンモニウム基より選ばれる)のように規定さ
    れ、前記ヒドロキシアルキルアクリレートの反復単位が
    下式、 ▲数式、化学式、表等があります▼ (上式中、Rは水素および1〜3個の炭素原子を有する
    アルキル基より選ばれ、R^1は1〜6個、好ましくは
    2〜4個の炭素原子を有するアルキレン基より選ばれる
    ) のように規定され、前記アルコキシアルキルアクリレー
    トの反復単位が下式、 ▲数式、化学式、表等があります▼ (上式中、Rは水素またはメチルを表わし、R^1は2
    〜4個の炭素原子を含むアルキレンを表わし、nは1〜
    5の整数であり、およびR^2は1〜10個の炭素原子
    を含むアルキル基を表わす) のように規定され、前記スチレンスルホン酸およびその
    塩の反復単位が下式、 ▲数式、化学式、表等があります▼ (上式中、Rは水素および1〜6個の炭素原子を有する
    アルキル基より選ばれ、およびXは水素、アルカリ金属
    、アルカリ土類金属、並びにアンモニウムより選ばれる
    ) のように規定され、アリロキシヒドロキシアルカンスル
    ホン酸およびその塩の反復単位が下式、 ▲数式、化学式、表等があります▼ (上式中、RおよびR^1は独立に水素並びにメチルよ
    り選ばれ、およびXは水素、アルカリ金属、アルカリ土
    類金属、並びにアンモニウムより選ばれる) のように規定され、前記ビニルカルボキシレートおよび
    水和ビニルカルボキシレートの反復単位はそれぞれ下式
    I およびII、 ▲数式、化学式、表等があります▼( I )▲数式、化
    学式、表等があります▼(II) (上式中、Rは水素並びに1〜6個の炭素原子を有する
    アルキル基より選ばれ、R^1は1〜12個の炭素原子
    を有するアルキル基より選ばれる) のように規定される方法。 8、前記アルキルアクリレートにおいて、R^2が1〜
    4個の炭素原子を有するアルキル基より選ばれ、前記ビ
    ニルスルホン酸およびその塩において、Xが水素、アル
    カリ金属、およびアンモニウム基より選ばれ、前記ヒド
    ロキシアルキルアクリレートにおいて、Rが水素並びに
    メチル基より選ばれおよびR^1が2〜4個の炭素原子
    を含むアルキル基より選ばれ、前記アルコキシアルキル
    アクリレートにおいて、R^1が2〜3個の炭素原子を
    有するアルキレンを表わし、nが1〜3の整数を表わし
    、およびRが1〜4個の炭素を有するアルキルを表わし
    、前記スチレンスルホン酸およびその塩において、Rが
    水素並びに1〜2個の炭素原子を有するアルキル基より
    選ばれ、およびXが水素、アルカリ金属、アルカリ土類
    金属、並びにアンモニウムより選ばれ、前記アリロキシ
    ヒドロキシアルカンスルホン酸およびその塩において、
    RおよびR^1が水素を表わし、前記ビニルカルボキシ
    レート並びに水和ビニルカルボキシレートにおいて、R
    は水素並びに1〜4個の炭素原子を有するアルキル基よ
    り選ばれ、およびR^1が1〜8個の炭素原子を有する
    アルキル基より選ばれる、特許請求の範囲第7項記載の
    方法。 9、前記コポリマーが、前記一次コモノマーと異なる少
    なくとも1種の二次共重合性モノマーを10重量%(こ
    の量は重合カルボン酸またはその塩、スルホン酸または
    その塩、および一次コモノマーの合わせた重量に基づく
    )まで含む、特許請求の範囲第8項記載の方法。 10、前記コポリマーの量が1〜50ppmであり、そ
    の分子量が約2,000〜20,000である、特許請
    求の範囲第8項記載の方法。 11、前記水性媒体が、蒸気発生システム、循環冷却水
    システム、ガス洗浄システム、脱塩水システム、および
    原石油回収システムにおいて用いられた加工水より選ば
    れる、特許請求の範囲第10項記載の方法。 12、前記カルボン酸がアクリル酸、メタクリル酸、お
    よびそれらの混合物より選ばれ、前記スルホン酸が2−
    アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸であり
    、および前記一次コモノマーがヒドロキシプロピルアク
    リレート、イソプロピルアクリルアミド、t−ブチルア
    クリルアミド、t−オクチルアクリルアミド、酢酸ビニ
    ル、およびそれらの混合物より選ばれる、特許請求の範
    囲第8項記載の方法。 13、前記コポリマーが以下のコポリマー、 (a)60/20/10/10のAA/MAA/t−B
    uAm/AMPSのコポリマー (b)60/20/20のAA/AMPS/t−BuA
    Mのコポリマー (c)60/20/20のAA/AMPS/i−PrA
    mのコポリマー (d)30/20/20/30のAA/MAA/t−B
    uのコポリマー (e)70/10/20のAA/AMPS/i−PrA
    mのコポリマー (f)40/10/20/30のAA/MAA/i−P
    rAm/AMPSのコポリマー (g)40/10/30/20のAA/MAA/i−P
    rAm/AMPSのコポリマー (h)50/30/20のAA/VOAc/AMPSの
    コポリマー (i)60/20/20のAA/VOAc/AMPSの
    コポリマー (j)50/30/30のAA/VOAc/AMPSの
    コポリマー (k)50/30/20のAA/VOH/AMPSのコ
    ポリマー (l)60/20/20のAA/VOH/AMPSのコ
    ポリマー (m)60/30/10のAA/HPA/AMPSのコ
    ポリマー (n)60/30/15のAA/HPA/AMPSのコ
    ポリマー (o)60/20/20のAA/AMPS/MeOEA
    のコポリマー (p)60/20/20のAA/EMA/AMPSのコ
    ポリマー (q)60/20/20のAA/CMA/AMPSのコ
    ポリマー (r)50/20/15/15のAA/MAA/AMP
    S/CAのコポリマー (s)54/21/16/9のAA/MAA/CA/A
    MPSのコポリマー (上記値は重量部を表わし、用いた各略語は、 AA=アクリル酸 MAA=メタクリル酸 t−BuAm=三級ブチルアクリルアミド AMPS=2−アクリルアミド−2−メチルプロパンス
    ルホン酸 i−PrAm=イソプロピルアクリルアミド VOAc=酢酸ビニル CMA=セルロシブメタクリレート VOH=ビニルアルコール HPA=ヒドロキシプロピルアクリレート MeOEA=メトキシエチルアクリレート EMA=エチルメタクリレート CA=2−(2−エトキシエトキシ)エチルアクリレー
    ト と規定される) より選ばれ、約2,000〜20,000の範囲の分子
    量を有する、特許請求の範囲第7項記載の方法。 14、前記置換アクリルアミドの反復単位において、R
    ^1が水素であり、R^2およびR^3が独立に水素並
    びに2〜8個の炭素原子を有するアルキル基より選ばれ
    る、特許請求の範囲第3項記載の方法。 15、前記コポリマーが、前記一次コモノマーと異なる
    二次共重合性モノマーを10重量%(この量は重合カル
    ボン酸またはその塩、スルホン酸またはその塩、および
    一次コモノマーの合わせた重量に基づく)まで含む、特
    許請求の範囲第7項記載の方法。 16、前記コポリマーの量が1〜50ppmであり、そ
    の分子量が約2,000〜20,000である、特許請
    求の範囲第13項記載の方法。 17、前記水性媒体が、蒸気発生システム、循環冷却水
    システム、ガス洗浄システム、脱塩水システム、および
    原石油回収システムにおいて用いられた加工水より選ば
    れる、特許請求の範囲第8項記載の方法。 18、前記カルボン酸がアクリル酸、メタクリル酸、お
    よびそれらの混合物より選ばれ、前記スルホン酸が2−
    アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸であり
    、および前記一次コモノマーが、イソプロピルアクリル
    アミド、t−ブチルアクリルアミド、t−オクチルアク
    リルアミド、およびそれらの混合物より選ばれる、特許
    請求の範囲第7項記載の方法。 19、前記水性媒体を処理する方法が、限界抑制により
    スケールの沈着を防止する方法であり、前記スケールが
    燐酸カルシウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、硫
    酸バリウム、硫酸ストロンチウム、水酸化マグネシウム
    、それらの混合物、および他のスケールとの混合物より
    選ばれる、特許請求の範囲第11項記載の方法。 20、前記水性媒体が、可溶性金属イオンも含む、特許
    請求の範囲第19項記載の方法。 21、前記水性媒体が、鉄、マンガン、亜鉛、およびそ
    れらの混合物より選ばれた可溶性金属イオンを1〜5p
    pm含む、特許請求の範囲第20項記載の方法。 22、前記水性媒体の処理方法が、前記水性媒体中の金
    属イオンを安定化する方法である、特許請求の範囲第1
    1項記載の方法。 23、前記水性媒体の処理方法が、前記水性媒体中の粒
    状物質を分散させる方法である、特許請求の範囲第11
    項記載の方法。
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