[发明专利]一种聚环氧琥珀酸衍生物阻垢剂的制备及应用方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种聚环氧琥珀酸衍生物阻垢剂的制备及应用领域。尤其涉及一种具有环境友好型的生物降解性和水溶性能的用于水处理剂中聚环氧琥珀酸衍生物阻垢剂的制备及其应用方法。

背景技术

随着低碳、环保、可持续发展理念的逐渐深入，全球化学研究的发展方向也发生了重大的变革，其标志就是“绿色化学(化工)”概念的提出。并且其日益受到人们的重视。绿色化学，就是用化学的技术和方法，从根本上减少或消灭那些对人类健康或环境有害的原料、产物、副产物、溶剂和试剂等的产生和应用。随着社会的发展，越来越倡导绿色化学。在工业用水系统中，污垢的形成是除材料和设备腐蚀以外的第二大主要危害。阻垢剂主要是指能够防止水垢和污垢产生或抑制其沉积生长的化学类试剂，是工业水处理中必不可少的元素，可以用来延长设备寿命并保证设备安全运行。目前，阻垢剂的研究也在不断地深入并日趋成熟，其特点及功能也在日趋完善。同时，阻垢剂的种类亦在不断增加。

随着20世纪90年代初美国Betz实验室在实验室开发出无磷无氮的聚环氧琥珀酸（PESA）绿色水处理剂以来，国内外研究者相继对其性能进行研究。但单一PESA在低浓度时阻垢性能一般,而添加浓度高时又会造成生产成本的提高。研究表明优化合成条件通过合成PESA衍生物，使PESA具有多官能性,是对PESA阻垢剂研究的新趋势。

发明内容

本发明为了解决现有阻垢剂使用成本高，阻垢效率低及对环境有害的问题，一是提供一种在合成中加入一种小分子物质，来增加聚环氧琥珀酸的阻垢性能，在水中溶解性好，对环境无毒无害，可生物降解，具有多官能性，阻垢效率高的聚环氧琥珀酸衍生物阻垢剂合成方法，二是提供一种聚环氧琥珀酸衍生物阻垢剂的应用方法。 

实现上述目的采用以下技术方案：一种聚环氧琥珀酸衍生物阻垢剂，所述方法包括下述步骤：环化反应及环化产品提纯：该步骤得到白色固体为环氧琥珀酸钠； 聚环氧琥珀酸产品的制备：将环氧琥珀酸钠装入三口烧瓶中，放入甲基硅油浴中加热，待温度升到80℃-88℃后，开始加入氢氧化钙引发剂，共计加三至四次氢氧化钙引发剂，然后用质量百分比为40%NaOH调节pH>12，充分搅拌反应后，将产品放入酸化醇类溶液中洗涤，静置分液，得到聚环氧琥珀酸PESA；还包括聚环氧琥珀酸衍生物Lcys-PESA的制备，其制备方法是：将聚环氧琥珀酸PESA的产物放入三口烧瓶中，分2-3次加入1.5g-3.0g的L-半胱氨酸，放入甲基硅油浴中加热，待温度升到110℃-120℃后，开始调节pH在4.0-6.0之间，充分搅拌反应2.5h-3.5h后，反应体系变为橙黄色粘稠状物时，停止加热，用干燥装置干燥后，得到L-半胱氨酸改性聚环氧琥珀酸衍生物Lcys-PESA，研细密闭保存备用。

作为优选方案，所述的L-半胱氨酸的分子结构式为：

作为优选方案，按重量计，聚环氧琥珀酸PESA与L-半胱氨酸比例为10：1。

作为优选方案，所述的干燥装置是红外线干燥灯。

作为优选方案，所述的L-半胱氨酸改性聚环氧琥珀酸衍生物Lcys-PESA成品用研磨机研磨至60目 

一种聚环氧琥珀酸衍生物阻垢剂的应用方法，所述的聚环氧琥珀酸衍生物阻垢剂在温度为55℃-85℃，pH值为5.0～10.0，阻垢率在90%-98%的范围内应用。

采用上述技术方案，由于聚环氧琥珀酸中含有大量的羧基基团，而羧基可以与很多基团发生酰化反应，尤其与含有氨基的有机化合物反应较好，生成酰胺类化合物，而氨基酸有较多的官能团，可以将氨基酸与PESA发生反应，生成酰基L-半胱氨酸类化合物。这样增加电负性较大的易络合原子数目，从而进一步提高原有聚环氧琥珀酸络合能力，最终起到提高阻垢缓蚀效率的目的。

本发明制备的聚环氧琥珀酸衍生物阻垢剂，属聚合物型阻垢剂。聚环氧琥珀酸衍生物(Lcys-PESA)分子中不含磷、无毒、不破坏生态环境且具有良好的生物可降解性和水溶性,其优异的阻垢分散性能特别适用于工业水处理。其显著的效果还在于：不用改变其它的工艺条件，只是在合成中加入一种小分子物质，改善其线性结构，PESA具有多官能性，而达到了增加聚环氧琥珀酸的阻垢分散效果的目的，进一步拓宽了聚环氧琥珀酸的应用范围。

附图说明

图1是本发明温度对Lcys-PESA阻垢性能影响示意图。

图2是本发明pH对Lcys-PESA阻垢性能影响的示意图。

图3，图4，图5分别是本发明碳酸钙晶形SEM图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。