[发明专利]阻垢剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种阻垢剂，尤其涉及一种工业高矿物离子含量废水的阻垢剂。

背景技术

工业废水尤其是矿山等重金属加工业的废水中，含有大量溶解的矿物质；以钙离子为例，循环冷却水的浓缩、矿物灰渣中钙的不断溶解等方式，使得水中的钙离子Ca²⁺浓度不断升高，pH值不断上升，有时甚至超过11，OH^-的增加使得水中的HCO₃^-向CO₃^2-转化，Ca²⁺与CO₃^2-生成CaCO₃晶体，沉积在管道、泵体和池壁上，形成坚硬的结垢。除了钙离子之外，常见的还有镁离子、铁离子等金属离子，以及钡离子等重金属离子。

然而现有的阻垢剂，通常在不同的pH条件下，难以维持较为一致的阻垢效率，例如水解聚马来酸酐(HPMA)是常用的阻垢剂单体，化学稳定性及热稳定性高，分解温度在330℃以上，在高温(≤350℃)和较高pH(8.3)下具有良好阻垢效果，阻垢时间可达100小时，当pH值在6-9时，HPMA具有良好的阻垢效率，阻垢率可达90％以上；但是在pH值大于9时，其阻垢效率明显下降，在pH值10时，其阻垢率仅50％左右。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种缓蚀效果较好、有效处理工业高矿物离子含量废水的阻垢剂。

本发明提供一种阻垢剂，包括相互混合的组分A和组分B，组分A为水解聚马来酸酐(HPMA)，其分子式为

组分B是由衣康酸(IA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸(AMPS)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙基膦酸(AMPP)三种单体合成的共聚物，所述共聚物的分子

式为

上述共聚物分子式中，x、y、z分别代表衣康酸(IA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸(AMPS)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙基膦酸(AMPP)的摩尔数，并且x：y：z＝(50.3-70.6)：(11-16)：(33-41)；

所述组分A与组分B以质量份数计的比例为(4-6)：1。

进一步的，所述组分B中衣康酸(IA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸(AMPS)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙基膦酸(AMPP)的摩尔数之比x：y：z＝(55.7-65.6)：(12-15)：(35-40)。

进一步的，所述组分B中衣康酸(IA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸(AMPS)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙基膦酸(AMPP)的摩尔数之比x：y：z＝(58.4-62.3)：(13-14)：(38-40)。

进一步的，所述组分A与组分B以质量份数计的比例为5：1。

本发明还提供一种阻垢剂制备方法，包括以下步骤：

1)衣康酸水溶液制备：按比例混合衣康酸、次磷酸钠和蒸馏水；

2)共聚反应：在氮气保护以及持续搅拌的条件下，分别滴加引发剂水溶液和AMPS/AMPP混合液，进行共聚合成反应；反应温度控制在80±1℃，滴加时间控制在1h左右，引发剂水溶液和AMPS/AMPP混合液滴加完毕后，继续保温反应2-4h，停止加热，搅拌、冷却后出料得到组分B溶液。

3)组分A溶液制备：以马来酸酐为原料，甲苯为溶剂，在过氧化苯甲酰的引发下聚合得到组分A溶液；

4)阻垢剂水溶液制备：将组分A溶液和组分B溶液混合并搅拌，然后以质量百分比为10％的氢氧化钠溶液调pH至7，即可得到阻垢剂水溶液。

具体的，上述步骤1)和步骤2)在装有电动搅拌、回流冷凝管、滴液漏斗和温度计的四口烧瓶中进行。

具体的，所述引发剂为过硫酸铵或过氧化物。

借由上述方案，本发明的含磺酸基、膦酸基和多羧基的共聚物阻垢剂具有以下突出的优点:1)设计并制备的聚合物阻垢剂含有大量羧基，因而兼具临界效应和晶格畸变能力，阻垢能力强；聚合物中羧酸基团过多，会与水中的高价金属离子反应生成凝胶，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)中的磺酸基，可以有效地防止凝胶产生和分散颗粒物，稳定金属离子；2)HPMA以1～15ppm与组分B中的有机膦酸盐复合，具有良好的抑制水垢生成和剥离老垢的作用；3)本发明的共聚物阻垢剂对碳酸钙垢的阻垢率可达98％，对硫酸钡垢的阻垢率可达97.4％，阻垢性能突出；4)本发明产品具有广泛的适用性，缓蚀效果较好、有效处理工业高矿物离子含量废水。