[发明专利]一种无磷共聚物阻垢分散剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及循环冷却水处理领域，更具体涉及一种无磷共聚物阻垢分散剂及其制备方法。

背景技术

随着工业生产的规模化和人口的急剧增加，水资源严重匮乏。循环冷却水用量占工业用水的60~70%，合理节约循环冷却水是缩减工业用水量的最直接途径。节约循环冷却水的主要方法是提高循环冷却水的循环利用率，既加大浓缩倍数，但这又会给循环水系统带来严重的腐蚀和结垢问题，对水处理工艺提出了更高的要求。为了保证循环水系统在高硬度、高氯离子浓度、高有机物浓度等条件下正常运行，水处理药剂显得极为关键。

阻垢分散剂是常见的循环水处理用水质稳定剂，尤其是聚羧酸盐类阻垢分散剂，其可使水中致垢盐类不在金属表面上沉积，同时又能阻止水中颗粒聚集沉降，并维持其悬浮状态，起到阻垢、分散的双重功效。

国内有关聚羧酸盐类阻垢分散剂的专利很多，如CN01123146“低分子量(甲基)丙烯酸(盐)系聚合物及其制备方法和用途”，CN94117281.3“多维聚羧酸盐水处理剂及其制备方法和用途”等，但随着工业循环冷却水处理工艺的不断开发，循环水系统情况的复杂性和多变性逐渐加深，对水处理药剂的适应性提出了更高的要求。同时，水处理药剂的种类越来越多，有时一个循环水系统常规要加5到8种药剂，极大地增加了循环水处理的开销，也加重了循环水处理的繁复性。而且多种水质稳定剂同时投加容易产生相互抵触作用，降低药效，事倍功半。另外，已公开发表和应用的阻垢分散剂多数含磷，此类阻垢分散剂进入到循环水系统可为水中的细菌和藻类提供丰富的营养，容易被分解，且会加大循环水系统杀菌灭藻的难度，影响循环水系统稳定运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无磷共聚物阻垢分散剂，该共聚物阻垢分散剂具有较好的阻碳酸钙垢、阻磷酸钙垢和稳定锌盐的性能，对氧化铁的分散性能也较好。在同样投加浓度时，阻垢分散效果好于现有常用阻垢分散剂。

一种无磷共聚物阻垢分散剂的制备方法，包含以下步骤：

1）试剂配制：

将衣康酸和/或马来酸以及无机还原剂溶入水中，形成试剂Ⅰ；将无机氧化剂溶入水中，形成试剂Ⅱ；将烯丙基磺酸和丙烯酸酯溶入水中，形成试剂Ⅲ；

2）聚合反应

向温度为75~85℃的试剂Ⅰ中加入试剂Ⅱ和试剂Ⅲ，

将混合液温度升至85~95℃，保温1~5h；

其中，

所述聚合反应中，反应物的加入量为：

烯丙基磺酸10~20wt%；

丙烯酸酯10~20wt%；

衣康酸和/或马来酸60~80wt%；

所述无机还原剂加入量为烯丙基磺酸、丙烯酸酯以及衣康酸和/或马来酸总质量的8~14%；

所述无机氧化剂加入量为烯丙基磺酸、丙烯酸酯以及衣康酸和/或马来酸总质量的8~14%；

3）将产物冷却，得所述无磷共聚物阻垢分散剂。

试剂Ⅱ和试剂Ⅲ加入的总时间控制为1~3h。

所述丙烯酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯和2-甲基丙烯酸乙酯中的至少一种。

所述无机还原剂为焦亚硫酸盐或亚硫酸盐，优选为焦亚硫酸钠或焦亚硫酸钾、亚硫酸钠或亚硫酸钾。

所述无机氧化剂为过硫酸盐，优选为过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾。

一种无磷共聚物阻垢分散剂，所述无磷共聚物阻垢分散剂的分子量范围为3500~6500；分子结构中同时含有羧基、磺酸基团，它的组成单体和比例为：

烯丙基磺酸，质量百分比为10~20%；

丙烯酸酯，质量百分比为10~20%；

衣康酸和/或马来酸，质量百分比为60~80%。

丙烯酸酯选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯和2-甲基丙烯酸乙酯中的至少一种。

该无磷共聚物阻垢分散剂的使用剂量以有效浓度计算为4~30mg/L，在同样投加浓度时，阻垢分散效果好于现有常用市售阻垢分散剂。

衣康酸学名为甲叉琥珀酸，亚甲基丁二酸，是不饱和二元有机酸。它分子内部含有两个活泼的羧基和一个双键，双键和羧基呈共轭关系，使得衣康酸的性质非常活泼，可和不同数目的其他单体聚合，进行各种加成反应，酯化反应和聚合反应，是化学合成工业的重要原料；马来酸为顺丁烯二酸，是简单的不饱和二元羧酸，很容易与其它的不饱和羧酸以及烯类物质发生共聚；丙烯酸酯是常见的聚合单体，其突出特点是耐候性优越，共聚物单体中含有丙烯酸酯可以改善聚合物遇光遇热降解变黄的性质；烯丙基磺酸为不饱和磺酸，其可使共聚之后的产物具有磺酸基团。