[发明专利]一种荧光示踪绿色环保型聚醚缓蚀阻垢分散剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种荧光示踪绿色环保型聚醚缓蚀阻垢分散剂（APEYYG）及其制备方法，是一种适用于工业循环冷却水系统的无磷、无氮、可生物降解并且能够实现在线检测和自动给药的多功能水处理剂，用于水质的缓蚀阻垢分散处理，属于水处理技术领域的缓蚀阻垢分散剂制备及应用技术。

背景技术

工业生产中的循环冷却水系统，使用过程中由于水分的蒸发、pH值的变化、温度的上升、水流速度的变化、水中的杂质、系统的压力等因素的影响，水中含有的碱土金属阳离子如Ca²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺和少量其他阳离子如Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Al³⁺、Zn²⁺等，会与水中的SO₄^2-、CO^3-、HCO^3-、OH、PO₄^2-、SiO₃^2-等阴离子生成难溶性无机盐如Ca₃(PO₄)₂、CaCO₃、CaSO₄等MgCO₃、Mg(OH)₂，在管道和热交换器表面沉积成垢（俗称水垢），从而导致热交换器传热效率降低并引起垢下腐蚀。所以使用高效缓蚀阻垢分散剂来抑制垢物形成和防止金属腐蚀，是保持冷却水循环系统良好运行的关键技术之一；也是工业用水和废水处理中控制水垢形成和防止金属腐蚀的有效手段。

目前研究较多且阻垢缓蚀效果较好的水处理剂多为磷酸盐类，如羟基亚乙基二膦酸（HEDP）、氨基三甲叉膦酸（AMP）及2–膦酸丁烷–1,2,4–三羧酸（PBTC）等，虽然此类水处理剂有优异的抑制碳酸钙沉积性能和较好的缓蚀性能，但是HEDP、PBTC等因为相对分子质量较小(<600)，功能基团较少，对磷酸钙垢和氧化铁颗粒的抑制和分散作用差，对锌盐的稳定性较差，在含有高钙和高铁的水质中易形成难溶于水的有机磷酸钙和有机磷酸铁，影响了它的应用。最重要的是由于此类水处理剂含磷可以充当水中细菌和藻类的营养成分，易引起水源的富营养化造成水资源的污染；随着人类对生存环境的日益重视和环保法规的日益严格，绿色环保型水处理剂日益受到人们的重视，特别是进入21世纪，世界化学和化工学科的发展方向发生了重大的革命性的变革，其标志就是“绿色化学”概念的提出。因此，开发无磷非氮的绿色水处理剂势在必行。

现在研究较多的无磷水处理剂为羧酸类水处理剂，如聚丙烯酸（PAA）、聚环氧琥珀酸（PESA）等，虽然美国专利5062962和5147555表明PESA对CaCO₃和CaSO₄有较好的阻垢效果，但是阻磷酸钙的效果很差，并且分散和缓蚀性能较差。美国Betz公司2003年推出新一代磺酸盐共聚物AA–APES(丙烯酸–烯丙氧基聚乙氧基硫酸盐共聚物)，阻Ca₃(PO₄)₂的效率明显提高，且AA–APES对水硬度、悬浮物、温度有更高的承受力，是最新一代阻Ca₃(PO₄)₂垢的无磷水处理剂，但APES中仍然含有引起水源富营养化的氮元素且阻硫酸钙垢效果较差。此外，无磷水处理剂一大缺点是由其结构中不含磷从而无法用常用的钼酸铵分光光度法检测，从而无法对水处理药剂的浓度进行在线检测和自动给药。荧光标识聚合物的出现为工业循环冷却水处理中的微量分析提供了一种快速准确的新方法，由于其结构分子中含有荧光基团，可通过对荧光标识的物质的测定十分迅速和方便地获得其在体系内的药剂浓度，从而实现对系统准确的检测和给药控制，这样就可避免因水中药剂检测不准确造成腐蚀、结垢等不利因素，可以更好的对水处理药剂进行在线检测和自动给药。大大提高了生成效率和控制的准确度。因此，开发一种能够荧光示踪并且具有缓蚀阻垢分散多重功能的可广泛适用与工业循环水系统的无磷非氮绿色环保型水处理药剂，对于缓蚀阻垢分散剂的更新换代具有重要科学意义和重大的应用价值。

本发明采用马来酸酐开环法绿色反应工艺制得聚醚羧酸反应单体，进而和含不饱和双键的荧光单体共聚制备了一种可以荧光示踪且具有优异的阻垢、缓蚀及分散性能的绿色环保型聚醚水处理剂。

发明内容