本發明屬于污水處理技術領域，尤其涉及一種無磷阻垢緩蝕劑及其制備工藝。

背景技術：

工業用循環冷卻水占工業總用水量的60％-80％，因此節約循環冷卻水的用量，提高水的利用率，減少水的排放是節水的關鍵環節。目前大多數工業循環冷卻水是敞開式的系統，在冷卻塔中的水隨著循環使用、蒸發，礦物質濃度會逐漸增加，這樣會加劇設備的結垢與腐蝕。而減少腐蝕與結垢的最簡單方法就是使用阻垢緩蝕劑。

現有的工業循環水用阻垢緩蝕劑還是以含磷配方為主，但是含磷化合物的使用導致了水質富營養化，促使微生物特別是藻類的過度繁殖，有機物產生的速度遠遠超過消耗速度，水體中有機物積蓄，破壞水體生態平衡。

隨著人們環保意識的增強，水體富營養化已經引起人們重視，現在許多國家和地區已經出臺了限制含磷廢水的排放。含磷化合物的使用已受到限制，開發低磷或者無磷環保綠色阻垢緩蝕劑已經成為當前水處理研究的主要方向。

技術實現要素：

發明目的：為了克服以上問題，本發明的目的是提供一種無磷阻垢緩蝕劑及其制備工藝。

技術方案：本發明的一個目的在于提供一種無磷阻垢緩蝕劑，包括以下重量份的原料組分：羥基乙叉二膦酸10-20份、聚羧酸5-15份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸10-30份、過硫酸銨5-15份、氯化鋅3-5份、氫氧化鈉10-20份、丙烯酸-丙烯酸羥丙酯共聚物10-15份、巰基苯并噻唑3-9份、聚環氧琥珀酸鈉5-10份、葡萄糖酸鈉3-9份、聚環氧琥珀酸5-10份、甲基苯并三唑3-5份、環己胺12-14份、氨基三亞甲基膦酸5-10份、活性炭15-25份。

優選的，所述的原料組分為：羥基乙叉二膦酸15份、聚羧酸10份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸20份、過硫酸銨10份、氯化鋅4份、氫氧化鈉15份、丙烯酸-丙烯酸羥丙酯共聚物12份、巰基苯并噻唑6份、聚環氧琥珀酸鈉8份、葡萄糖酸鈉6份、聚環氧琥珀酸8份、甲基苯并三唑4份、環己胺13份、氨基三亞甲基膦酸8份、活性炭20份。

優選的，所述的活性炭為硫脲改性處理的活性炭。

優選的，所述的聚環氧琥珀酸制備方法如下：

（1）用去離子水配制氫氧化鈉溶液，將其水浴升溫至60-70℃；

（2）待水浴升溫至60-70℃后，緩慢加入馬來酸酐，待馬來酸酐溶解后，再水浴升溫至65-75℃；

（3）待水浴升溫至65-75℃后，加入鎢酸鈉，待其溶解后升溫至70-80℃；

（4）待水浴升溫至70-80℃后，加入雙氧水，恒速攪拌并控溫反應，反應計時從剛加入雙氧水起開始計時，反應1.5h-2h后再水浴升溫至80-90℃；

（5）待水浴升溫至80-90℃后，將氫氧化鈣引發劑加入，氫氧化鈣加完后再加入氫氧化鈉調節ph為10-12，攪拌并控制恒溫反應2-2.5h，反應時間從剛加入氫氧化鈣開始計時，反應結束后，溶液粘度變大并逐漸變為淡黃色或無色粘稠液體，將其放入加酸調節為酸性的醇類溶液中酸化，靜置分液，取下層即為聚環氧琥珀酸(pesa)。

優選的，所述的馬來酸酐、鎢酸鈉、雙氧水、氫氧化鈣質量比為15-18：1-1.2：18-20:0.8-1。

優選的，所述的氫氧化鈉溶液濃度為10-15mol/l。

本發明的另一目的在于提供上述所述的一種無磷阻垢緩蝕劑的制備工藝，包括以下步驟：

1）制備聚環氧琥珀酸備用；

2）按照配方量稱取羥基乙叉二膦酸、聚羧酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、過硫酸銨、氯化鋅、氫氧化鈉、丙烯酸-丙烯酸羥丙酯共聚物、巰基苯并噻唑、聚環氧琥珀酸鈉、葡萄糖酸鈉、甲基苯并三唑、環己胺、氨基三亞甲基膦酸、活性炭備用；

3）將步驟2）中的過硫酸銨、氯化鋅、氫氧化鈉、聚環氧琥珀酸鈉、葡萄糖酸鈉與適量的水配制成溶液備用；

4）將步驟2）中的羥基乙叉二膦酸、聚羧酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸-丙烯酸羥丙酯共聚物、氨基三亞甲基膦酸加入到反應釜中，溫度保持為30-35℃，攪拌混合均勻；

5）將步驟3）中的溶液勻速滴入到反應釜中，升溫至70-80℃，保溫反應30-45min；

6）將反應釜溫度降低至20-30℃后，加入步驟2）中的巰基苯并噻唑、甲基苯并三唑和活性炭后攪拌10-12min得到藥液；打開反應釜將藥液過濾后即得低磷阻垢緩蝕劑。

上述技術方案可以看出，本發明具有如下有益效果：本發明所述的無磷阻垢緩蝕劑及其制備工藝，工藝簡單，不會產生有毒物質，環境友好，成本低；制備的阻垢緩蝕劑分子鏈上含有豐富的醚基、羧酸根離子等活性基團，能與成垢陽離子形成穩定結構，達到高效阻垢緩蝕目的，緩蝕劑成分不含磷、無毒、綠色環保、生物降解性能好，使用量少，能在金屬表面形成吸附膜起到緩蝕作用，同時對水中的鈣鹽具有良好的鰲合分散和使晶體發生畸變作用，使晶體內部應力增大，從而使晶體易于破裂。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡明本發明。

實施例1

一種無磷阻垢緩蝕劑，包括以下重量份的原料組分：羥基乙叉二膦酸10份、聚羧酸5份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸10份、過硫酸銨5份、氯化鋅3份、氫氧化鈉10份、丙烯酸-丙烯酸羥丙酯共聚物10份、巰基苯并噻唑3份、聚環氧琥珀酸鈉5份、葡萄糖酸鈉3份、聚環氧琥珀酸5份、甲基苯并三唑3份、環己胺12份、氨基三亞甲基膦酸5份、活性炭15份。

所述的活性炭為硫脲改性處理的活性炭。

所述的聚環氧琥珀酸制備方法如下：

（1）用去離子水配制氫氧化鈉溶液，將其水浴升溫至60℃；

（2）待水浴升溫至60℃后，緩慢加入馬來酸酐，待馬來酸酐溶解后，再水浴升溫至65℃；

（3）待水浴升溫至65℃后，加入鎢酸鈉，待其溶解后升溫至70℃；

（4）待水浴升溫至70℃后，加入雙氧水，恒速攪拌并控溫反應，反應計時從剛加入雙氧水起開始計時，反應2h后再水浴升溫至80℃；

（5）待水浴升溫至80℃后，將氫氧化鈣引發劑加入，氫氧化鈣加完后再加入氫氧化鈉調節ph為10，攪拌并控制恒溫反應2.5h，反應時間從剛加入氫氧化鈣開始計時，反應結束后，溶液粘度變大并逐漸變為淡黃色或無色粘稠液體，將其放入加酸調節為酸性的醇類溶液中酸化，靜置分液，取下層即為聚環氧琥珀酸(pesa)。

所述的馬來酸酐、鎢酸鈉、雙氧水、氫氧化鈣質量比為15:1:18:0.8。

所述的氫氧化鈉溶液濃度為10mol/l。

上述所述的一種無磷阻垢緩蝕劑的制備工藝，包括以下步驟：

1）制備聚環氧琥珀酸備用；

2）按照配方量稱取羥基乙叉二膦酸、聚羧酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、過硫酸銨、氯化鋅、氫氧化鈉、丙烯酸-丙烯酸羥丙酯共聚物、巰基苯并噻唑、聚環氧琥珀酸鈉、葡萄糖酸鈉、甲基苯并三唑、環己胺、氨基三亞甲基膦酸、活性炭備用；

3）將步驟2）中的過硫酸銨、氯化鋅、氫氧化鈉、聚環氧琥珀酸鈉、葡萄糖酸鈉與適量的水配制成溶液備用；

4）將步驟2）中的羥基乙叉二膦酸、聚羧酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸-丙烯酸羥丙酯共聚物、氨基三亞甲基膦酸加入到反應釜中，溫度保持為30℃，攪拌混合均勻；

5）將步驟3）中的溶液勻速滴入到反應釜中，升溫至70℃，保溫反應45min；

6）將反應釜溫度降低至20℃后，加入步驟2）中的巰基苯并噻唑、甲基苯并三唑和活性炭后攪拌12min得到藥液；打開反應釜將藥液過濾后即得低磷阻垢緩蝕劑。

實施例2

一種無磷阻垢緩蝕劑，包括以下重量份的原料組分：羥基乙叉二膦酸20份、聚羧酸15份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸30份、過硫酸銨15份、氯化鋅5份、氫氧化鈉20份、丙烯酸-丙烯酸羥丙酯共聚物15份、巰基苯并噻唑9份、聚環氧琥珀酸鈉10份、葡萄糖酸鈉9份、聚環氧琥珀酸10份、甲基苯并三唑5份、環己胺14份、氨基三亞甲基膦酸10份、活性炭25份。

所述的活性炭為硫脲改性處理的活性炭。

所述的聚環氧琥珀酸制備方法如下：

（1）用去離子水配制氫氧化鈉溶液，將其水浴升溫至70℃；

（2）待水浴升溫至70℃后，緩慢加入馬來酸酐，待馬來酸酐溶解后，再水浴升溫至75℃；

（3）待水浴升溫至75℃后，加入鎢酸鈉，待其溶解后升溫至70-80℃；

（4）待水浴升溫至80℃后，加入雙氧水，恒速攪拌并控溫反應，反應計時從剛加入雙氧水起開始計時，反應1.5h后再水浴升溫至90℃；

（5）待水浴升溫至90℃后，將氫氧化鈣引發劑加入，氫氧化鈣加完后再加入氫氧化鈉調節ph為12，攪拌并控制恒溫反應2h，反應時間從剛加入氫氧化鈣開始計時，反應結束后，溶液粘度變大并逐漸變為淡黃色或無色粘稠液體，將其放入加酸調節為酸性的醇類溶液中酸化，靜置分液，取下層即為聚環氧琥珀酸(pesa)。

所述的馬來酸酐、鎢酸鈉、雙氧水、氫氧化鈣質量比為18:1.2:20:1。

所述的氫氧化鈉溶液濃度為15mol/l。

上述所述的一種無磷阻垢緩蝕劑的制備工藝，包括以下步驟：

1）制備聚環氧琥珀酸備用；

2）按照配方量稱取羥基乙叉二膦酸、聚羧酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、過硫酸銨、氯化鋅、氫氧化鈉、丙烯酸-丙烯酸羥丙酯共聚物、巰基苯并噻唑、聚環氧琥珀酸鈉、葡萄糖酸鈉、甲基苯并三唑、環己胺、氨基三亞甲基膦酸、活性炭備用；

3）將步驟2）中的過硫酸銨、氯化鋅、氫氧化鈉、聚環氧琥珀酸鈉、葡萄糖酸鈉與適量的水配制成溶液備用；

4）將步驟2）中的羥基乙叉二膦酸、聚羧酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸-丙烯酸羥丙酯共聚物、氨基三亞甲基膦酸加入到反應釜中，溫度保持為35℃，攪拌混合均勻；

5）將步驟3）中的溶液勻速滴入到反應釜中，升溫至80℃，保溫反應30min；

6）將反應釜溫度降低至30℃后，加入步驟2）中的巰基苯并噻唑、甲基苯并三唑和活性炭后攪拌10min得到藥液；打開反應釜將藥液過濾后即得低磷阻垢緩蝕劑。

實施例3

一種無磷阻垢緩蝕劑，包括以下重量份的原料組分：羥基乙叉二膦酸15份、聚羧酸10份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸20份、過硫酸銨10份、氯化鋅4份、氫氧化鈉15份、丙烯酸-丙烯酸羥丙酯共聚物12份、巰基苯并噻唑6份、聚環氧琥珀酸鈉8份、葡萄糖酸鈉6份、聚環氧琥珀酸8份、甲基苯并三唑4份、環己胺13份、氨基三亞甲基膦酸8份、活性炭20份。

所述的活性炭為硫脲改性處理的活性炭。

所述的聚環氧琥珀酸制備方法如下：

（1）用去離子水配制氫氧化鈉溶液，將其水浴升溫至65℃；

（2）待水浴升溫至65℃后，緩慢加入馬來酸酐，待馬來酸酐溶解后，再水浴升溫至70℃；

（3）待水浴升溫至70℃后，加入鎢酸鈉，待其溶解后升溫至75℃；

（4）待水浴升溫至75℃后，加入雙氧水，恒速攪拌并控溫反應，反應計時從剛加入雙氧水起開始計時，反應1.8h后再水浴升溫至85℃；

（5）待水浴升溫至85℃后，將氫氧化鈣引發劑加入，氫氧化鈣加完后再加入氫氧化鈉調節ph為11，攪拌并控制恒溫反應2.2h，反應時間從剛加入氫氧化鈣開始計時，反應結束后，溶液粘度變大并逐漸變為淡黃色或無色粘稠液體，將其放入加酸調節為酸性的醇類溶液中酸化，靜置分液，取下層即為聚環氧琥珀酸(pesa)。

所述的馬來酸酐、鎢酸鈉、雙氧水、氫氧化鈣質量比為16:1.1:19:0.9。

所述的氫氧化鈉溶液濃度為12mol/l。

上述所述的一種無磷阻垢緩蝕劑的制備工藝，包括以下步驟：

1）制備聚環氧琥珀酸備用；

2）按照配方量稱取羥基乙叉二膦酸、聚羧酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、過硫酸銨、氯化鋅、氫氧化鈉、丙烯酸-丙烯酸羥丙酯共聚物、巰基苯并噻唑、聚環氧琥珀酸鈉、葡萄糖酸鈉、甲基苯并三唑、環己胺、氨基三亞甲基膦酸、活性炭備用；

3）將步驟2）中的過硫酸銨、氯化鋅、氫氧化鈉、聚環氧琥珀酸鈉、葡萄糖酸鈉與適量的水配制成溶液備用；

4）將步驟2）中的羥基乙叉二膦酸、聚羧酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸-丙烯酸羥丙酯共聚物、氨基三亞甲基膦酸加入到反應釜中，溫度保持為32℃，攪拌混合均勻；

5）將步驟3）中的溶液勻速滴入到反應釜中，升溫至75℃，保溫反應40min；

6）將反應釜溫度降低至25℃后，加入步驟2）中的巰基苯并噻唑、甲基苯并三唑和活性炭后攪拌11min得到藥液；打開反應釜將藥液過濾后即得低磷阻垢緩蝕劑。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進，這些改進也應視為本發明的保護范圍。