一種用于水處理的組合物的制作方法

專利名稱：一種用于水處理的組合物的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于水處理的組合物，更進一步地說本發明涉及水處理用 的含聚環氧琥珀酸鹽的緩蝕阻垢組合物。
背景技術：
聚環氧琥珀酸(PESA)是一種90年代開發的新一代綠色環保水處理藥劑， 是一種具有無磔、非氮和生物降解性好的綠色阻垢劑，其阻垢效果明顯優于常 用的有機膦酸類阻垢劑。聚環氧琥珀鹽對水中的碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇、氟 化每和硅港有良好的阻垢分散性能，阻垢效果優于常用有機磷類阻垢劑。聚環 氧琥珀酸鈉與膦酸鹽復配具有良好的協同增效作用。同時聚環氧琥珀酸鈉具有 一定的緩蝕作用，生物降解性能好，適用于鋼鐵、石化、電力、醫藥等行業的 循環冷卻水系統。CN1616361A公開的含聚環氧琥珀酸的復合阻港緩蝕劑，包括兩種有機膦酸、 聚環氧琥珀酸和丙烯酸類共聚物及視具體情況而存在的鋅鹽和銅材緩蝕劑，該 劑適用于循環冷卻水處理，可以使循環水的鈣硬加堿度達到1200mg/L。CN1850661A公開的循環冷卻水處理用的綠色環保型復合緩蝕阻裙劑，由聚環氧琥珀酸鈉，聚天冬氨酸鈉、水解聚馬來酸酐、葡萄糖酸鈉、鋅鹽等阻垢分 散劑和緩蝕劑按質量比為1~6: 1~4: 2 ~ 6: 1 ~ 2: 1 2的比例復配而成，對環境友好穩定。CN1435384A公開的一種緩蝕阻裙水處理劑，其特征在于組成成份及其含量 (以重量之和為100計)液態介電疏水物質20-50 %、油溶性緩蝕劑20-40 %、 水溶性分散劑1-10%、復合敏化乳化劑15-40%、余量水，所述的水溶性分散 劑包括聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉、聚馬來酸、聚天冬氨酸、包括硅酸鈉在內的硅 酸鹽以及包括聚環氧琥珀酸在內的聚環氧羧酸類。CN1609020A公開了一種水處理方法，單獨使用聚環氧琥珀酸或聚環氧琥珀酸與葡糖酸或葡糖酸鹽U組分)和鋅鹽配合使用的緩蝕阻垢方法，所說的聚 環氧琥珀酸分子量為400 ~ 1000，用量為90 120mg/L，聚環氧琥珀酸的用量在30~50mg/L, A組分的用量為5 ~ 8mg/L，鋅鹽用量在5 ~ 8mg/L,聚環氧琥珀酸 A組分鋅鹽的質量比為1: 0.16 - 0.26: 0.16 - 0.26。CN101062816A公開的無磷環保緩蝕阻港劑為一種磺酸胺類聚環氧琥珀酸或 鹽的無磷劑，該無磷劑對于碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇和硫酸鍶垢具有優異的阻 垢性能，尤其對鈣有很好的容忍度，同時對碳鋼的腐蝕起到良好的抑制作用。 所說無磷劑具有通式為所說無磷劑具有通式為MCbS~R2"HjJ'Ri-CH—CH~0-MOOC COOM其中R丄是;H或HO (CH2) a-, a為1 ~ 5，或M03SCH2CH ( OH ) CH廠中的一 種；R2是-(OUb, b為0 6; n表示聚合度,n為2 50; M是H+或NH"或Na+ 或(V+中的一種或多種混合離子。CN1781858A涉及一種適用于腐蝕性水質中碳鋼材質的低膦復合緩蝕阻垢 劑。藥劑中各關鍵的組分和重量百分含量分別為2-膦酸丁垸-1, 2, 4-三羧酸 10% ~15%;膦酰基羧酸共調聚物5% ~15%;七水硫酸鋅5% ~15%、聚環氧 琥祐酸10%~20%;其它分散劑2.5% ~30%。本發明對于常見中、低硬度的 腐蝕性水質，當濃縮倍數k-3 6、投藥量為70mg/L~90mg/L時，碳鋼腐蝕率 小于0.075誦/a，阻垢率大于95%。排污水中CODCr < 100mg/L;嫌含量(以P 計)0. 4mg/L~ 0. 7mg/L, Zn2+含量0. 4mg/L ~ 1. 2mg/L,達到了 GB8978-1996中規 定的二級甚至一級排放標準。CN1660707A公開的復合緩蝕阻裙水處理劑，其特征在于由下述組份組成聚環氧琥珀酸鉬酸鹽有機磷酸鹽/無機磷酸鹽咪唑啉型緩蝕阻垢劑的重量比為4. 1 ~ 12. 8 : 1. 2 ~ 5. 3 : 0. 5 ~ 4. 0: 0. 8 ~ 3. 2 : 0. 8 ~ 3. 2。CN101066811A公開的一種無嫌緩蝕阻裙劑，其特征在于它由下述原料混合 而成1)聚天冬氨酸或/和聚環氧琥珀酸、2)聚馬來酸酐、3)丙烯酸/2-丙烯酰 胺-2-甲基丙烯磺酸共聚物、3)鋅鹽、4)天然有機高分子、5)鉬酸鹽、6)其他成 分，各原料所占質量百分比為聚天冬氨酸或/和聚環氧琥珀酸10-20%,聚馬 來酸酐20-30 %，丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸共聚物15-20%，鋅鹽 3-5%，天然有機高分子5-12%,鉬酸鹽5-8%,其他成分5-20%;其中，聚天冬氨酸和聚環氧琥珀酸時，聚天冬氨酸與聚環氧琥珀酸原料之間為任意配比; 所述的其他成分為聚丙烯酸鈉、丙烯酸-丙烯酸羥丙酯共聚物、硼酸鹽、唑類、 有機胺中的任意一種或任意一種以上的混合，任意一種以上的混合時原料之間 為任意配比。具有優異的緩蝕、阻垢性和良好的環保性。CN101117256A公開的一種全有機緩蝕阻垢工業水處理劑，其特征是由下列 組份按重量比例制備而成丙烯酸-丙烯酸酯共聚物20% ~30%;磺酸共聚物 12%~20%;聚環氧琥祐酸5%~10%,苯駢三氮唾0. 6 % ~ 0. 9 % ,羥基乙 叉二膦酸10%~15%, 2-膦酸基丁烷-1, 2， 4三羧酸15%~25%,鋅鹽2 % ~4%,其余是去離子水。迄今為止，未見二乙烯三胺五乙酸五鈉作為緩蝕阻垢劑組分、特別是與聚 環氧琥珀酸鹽復配的報道。發明內容本發明的目的是在現有技術的基礎上，提供一種復配的新型水處理用含聚 環氧琥珀酸鹽的組合物。發明人經過大量的復配實驗意外地發現，當以聚環氧琥珀酸鈉作為緩蝕阻 垢劑的主劑，輔之氨基三亞甲基膦酸、丙烯酸與2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙烷 磺酸共聚物，再復配很少量的二乙烯三胺五乙酸五鈉時，在緩蝕阻紫效果上具 有正促的協同效應，其效果更好于它們之中單獨的一種或兩種復配組合物。特 別是對于高堿高硬水質其緩蝕評價中腐蝕率R值降低至少50%,結合靜態阻紫 性能測試中碳酸鈣阻垢率和磷酸鈣阻垢率的評定結果，具有綜合緩蝕阻港性能 好的特點。因此，本發明提供的含聚環氧琥珀酸鹽的緩蝕阻裙劑，其特征在于由聚環 氧琥珀酸鈉、氨基三亞甲基膦酸、丙烯酸與2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙烷磺酸 共聚物和二乙烯三胺五乙酸五鈉組成，所說的聚環氧琥珀酸鈉、氨基三亞甲基 膦酸、丙烯酸與2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物和二乙烯三胺五乙酸 的質量百分比為55-90: 9-35: 0.5-10: 0.1-6。本發明提供的組合物，特別適合于高堿高硬水質的處理，每升水投放該組 合物時，以聚含氧琥珀酸鹽的質量計為2~10mg。本發明提供的組合物由于加入了二乙烯三胺五乙酸五鈉，特別是調配了二乙烯三胺五乙酸五鈉在其中比例，特別適合于鈣硬加堿度超過MOO (以CaC03計)的高硬高堿水的處理。
具體實施方式
本發明提供的用于水處理的組合物，優選的組成為聚環氧琥珀酸鈉、氨基三亞甲基膦酸、丙烯酸與2-甲基-2，-丙烯酰胺基丙垸磺酸共聚物、二乙烯三 胺五乙酸五鈉的質量比為60-85: 15-35:: 0.5-8: 0.2-2。在本發明的一個優選的實施方案中，當組合物質量100為準，聚環氧琥珀 酸鈉的的質量為65 - 80,且二乙烯三胺五乙酸五鈉的質量為0.5-1的復配情 況下，發明人發現該緩蝕阻垢劑的性能最好，說明聚環氧琥珀酸鈉與二乙烯三 胺五乙酸五鈉在組合物中有一個特別有效的配比。實驗表明，在基本相同的聚 環氧琥珀酸鈉、氨基三亞甲基膦酸、丙烯酸與2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙烷磺 酸共聚物情況下，二乙烯三胺五乙酸五鈉的含量在0. 5~1重％時，該組合物的 緩蝕性能效果更好，特別對于高硬高堿度的水質，例如，在含量為0.3、 0.6、 0.9和1.8時，按1L水有效聚環氧琥珀酸鈉3mg的藥劑濃度向高硬高堿水質的 試驗水中投加該組合物時，緩蝕性能測試R分別為0. 015mm/a、 0. 010mm/a、 0.009mm/a、 0. 016mm/a,靜態阻垢性能測試中碳酸鈣阻垢率分別為85.4%、 89.9%、 89.7°/。、 85. 3°/。，磷酸鉤阻港率分別為98. 9%、 99.7°/。、 99.8°/。、 98.6°/。。可 以發現，組合物的組成中在二乙烯三胺五乙酸五鈉的含量為0. 6和0. 9時，阻 垢緩蝕性能相對于含量0. 3和1. 8有一個突躍的正促效果，緩蝕和阻裙性能更 好，這說明組合物中聚環氧琥珀酸鹽與二乙烯三胺五乙酸五鈉存在特別有效的 配比。因此，本發明提供的緩蝕阻垢劑最優選的組成為聚環氧琥珀酸鈉、氨基 三亞甲基膦酸、丙烯酸與2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物二乙烯三 胺五乙酸五鈉的質量比為65-80: 15-35: 1-7: 0.5-1。本發明提供的組合物所用各個原料中并無特別限制，例如聚環氧琥珀酸鈉 可以參照US3776850、 US4654159等文獻的公開方法進行制備得到，或者采用平 均分子量為400 1500巿售商品。其他原料均為巿售工業產品，可用常規方法 制備本發明的組合物，各組份的加料順序并不重要， 一般是在常溫下將各組份 按照比例加入容器中，攪拌均勻即得到本發明所說的組合物。本發明提供的組合物，作為緩蝕阻垢劑時用量為每升水投放量以聚環氧琥珀酸計為2~ 10mg。以下通過實施例對本發明作進一步地說明，但并不因此而限制本發明的內容。實施例中靜態阻垢性能測試碳酸鈣、磷酸鈣阻垢率的計算按照"冷卻水分 析和試驗方法U993年，安慶石油化工總廠信息中心出版)中"碳酸鈣沉積法" 和"嫌酸鉤沉積法"進行，實施例中緩蝕性能測試方法為"旋轉掛片失重法"，45。C度的恒溫水洛中。 試片以75轉/s的轉速旋轉。試液自然蒸發，每隔4小時補充一次水。72小時后，停止試驗，按下面的公式計算腐蝕率 R=87600 (W-W。) /ADT式中，R為腐蝕率，mm/a，W為試片腐蝕前質量，g; W。為試片腐蝕后質量， g; A為試片的表面積，cm2; D為試片的密度，g/cm2; T為試驗時間，h。實例1250mg聚環氧琥珀酸鈉(含量30%,北京聯眾大地科技有限公司，下同)、 67mg氨基三亞甲基膦酸(含量30%,山東省泰和水處理有限公司，下同)、9.4mg 丙烯酸與2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙垸磺酸共聚物(活性組分含量50%,山東省 泰和水處理有限公司，30°C時極限粘度為0. 78dl/g, AA/AMPS=70/30，下同)、 0. 6mg的二乙烯三胺五乙酸五鈉(含量50%，上海南翔試劑有限公司，下同)和 200ml水，置于容器中攪拌均勻，得到產品，編號為C1。高堿高硬試驗水(以下實例同)總堿度330 (以CaC03計)、總硬度380 (以 CaC(U十)、總溶固762mg/L、電導率1025|iis/cm、 pH8. 2、 S0 42_=122 tng/L、 Ca2+=268 mg/L、 Cl—=80 mg/L，不調pH濃縮2倍。按1L 水有效聚環氧琥珀酸鈉3mg的藥劑濃度向試驗水中投加Cl,緩蝕性 能測試R為0. 022mm/a,靜態阻裙性能測試碳酸鉤阻港率85. 2%,磷酸鉤阻裙率 99. 0%。實例2250mg聚環氧琥珀酸鈉、67mg氨基三亞甲基膦酸、8. 8mg丙烯酸與2-甲基 -2，-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物、1.2mg的二乙烯三胺五乙酸五鈉和1L水，置于容器中攪拌均勻，得到產物編號為C2。按1L水有效聚環氧琥珀酸鈉3mg的藥劑濃度向試驗水中投加C2,緩蝕性 能測試R為0. Ollmm/a,靜態阻塘性能測試碳酸錦阻紫率89. 7%，磷酸鉤阻紫率 99. 8%。實例3250mg聚環氧琥珀酸鈉、67mg氨基三亞甲基膦酸、8. 2mg丙烯酸與2-甲基 -2，-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物、1.8fflg的二乙烯三胺五乙酸五鈉和1L水， 置于容器中攪拌均勻，得到產物編號為C3。按1L水有效聚環氧琥珀酸鈉3mg的藥劑濃度向試驗水中投加C3,緩蝕性 能測試R為0. 010mm/a,靜態阻港性能測試碳酸錦阻紫率89. 8%，磷酸鉤阻裙率 99. 6%。實例4250mg聚環氧琥珀酸鈉、67mg氨基三亞甲基膦酸、6. 4mg丙烯酸與2-甲基 -2，-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物、3.6mg的二乙烯三胺五乙酸五鈉和1L水， 置于容器中攪拌均勻，得到產物編號為C4。按1L水有效聚環氧琥珀酸鈉3mg的藥劑濃度向試驗水中投加C4，緩蝕性 能測試R為0. 023mm/a,靜態阻裙性能測試碳酸錦阻裙率85. 3%，磷酸鉤阻裙率98. 7%。實例52S0mg聚環氧琥珀酸鈉、56mg氨基三亞甲基膦酸、12. 4mg丙烯酸與2-甲基 -2，-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物、4mg的二乙烯三胺五乙酸五鈉和1L水，置 于容器中攪拌均勻，得到產物編號為C5。按1L水有效聚環氧琥珀酸鈉3mg的藥劑濃度向試驗水中投加C5,緩蝕性 能測試R為0. 022mm/a,靜態阻港性能測試碳酸錦阻港率85. 5%，磷酸鉤阻港率99. 00/。。實例6250mg聚環氧琥珀酸鈉、73mg氨基三亞甲基膦酸、2mg丙烯酸與2-甲基-2， -丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物、2mg的二乙烯三胺五乙酸五鈉和1L水，置于容器中攪拌均勻，得到產物編號為B6。按1L水有效聚環氧琥珀酸鈉3mg的藥劑濃度向試驗水中投加B6,緩蝕性 能測試R為0. 014mm/a，靜態阻紫性能測試碳酸鈣阻垢率89. 5%，磷酸鈣阻垢率 99. 0%。實例7283mg聚環氧琥祐酸鈉、15mg氨基三亞甲基膦酸、10mg丙烯酸與2-甲基-2， -丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物、lmg的二乙烯三胺五乙酸五鈉和1L水，置于容 器中攪拌均勻，得到產物編號為C7。按1L水有效聚環氧琥珀酸鈉3mg的藥劑濃度向試驗水中投加C7，緩蝕性 能測試R為0.011mm/a，靜態阻裙性能測試碳酸鈣阻垢率89. 4%，磷酸鈣阻垢率 99. 5%。實例8267mg聚環氧琥珀酸鈉、50mg氨基三亞甲基膦酸、6mg丙烯酸與2_甲基-2， -丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物、4mg的二乙烯三胺五乙酸五鈉和1L水，置于容 器中攪拌均勻，得到產物編號為C8。按1L水有效聚環氧琥珀酸鈉3mg的藥劑濃度向試驗水中投加C8,緩蝕性 能測試R為0. 022mm/a,靜態阻垢性能測試碳酸鈣阻垢率86. 5%，磷酸鈣阻垢率 99. 0%。實例9233mg聚環氧琥祐酸鈉、67mg氨基三亞甲基膦酸、14mg丙烯酸與2-甲基-2， -丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物、6mg的二乙烯三胺五乙酸五鈉和1L水，置于容 器中攪拌均勻，得到產物編號為C9。按1L水有效聚環氧琥珀酸鈉3mg的藥劑濃度向試驗水中投加C9,緩蝕性 能測試R為0. 025mm/a,靜態阻垢性能測試碳酸鈣阻垢率85. 5%，磷酸鈣阻垢率 98. 4%。對比例1、 2、 3說明聚環氧琥珀酸鈉分別與氨基三亞甲基膦酸、丙烯酸與 2-甲基-2，-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物、二乙烯三胺五乙酸五鈉復配的效果。對比例1250mg聚環氧琥珀酸鈉、83mg氨基三亞甲基膦酸和200ml水，置于容器中 攪拌均勻，得到對比組合物。按1L水有效聚環氧琥珀酸鈉3mg的藥劑濃度向試驗水中投加，緩蝕性能測 試R為0. 028mm/a，靜態阻港性能測試碳酸努阻港率82. 5%，磷酸鉤阻裙率 73. 6%。250mg聚環氧琥珀酸鈉、50mg丙烯酸與2-甲基-2，-丙烯酰胺基丙烷磺酸 共聚物和200ml水，置于容器中攪拌均勻，得到對比組合物。按1L水有效聚環氧琥珀酸鈉3mg的藥劑濃度向試驗水中投加，緩蝕性能測 試R為0. 031mm/a,靜態阻紫性能測試碳酸鉤阻裙率83. 0%,磷酸鉤阻裙率 97. 5%。對比例3250mg聚環氧琥珀酸鈉、50mg的二乙烯三胺五乙酸五鈉和200ml水，置于 容器中攪拌均勻，得到組合物。按1L水有效聚環氧琥珀酸鈉3mg的藥劑濃度向試驗水中投加，緩蝕性能測 試R為0. 024mm/a,靜態阻港性能測試碳酸鉤阻港率81.5%,磔酸鉤阻場率 77. 4%。對比例4和5說明聚環氧琥珀酸鈉與氨基三亞甲基膦酸、丙烯酸與2-甲基 -2，-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物和二乙烯三胺五乙酸五鈉復配，但是組合物配 比范圍不在本發明要求范圍時的效果。對比例4290mg的聚環氧琥祐酸鈉、16. 7mg的氨基三亞甲基膦酸、2mg的丙烯酸與 2-甲基-2，-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物和14mg的二乙烯三胺五乙酸五鈉和 200ml水，置于容器中攪拌均勾。按1L水有效聚環氧琥珀酸鈉3mg的藥劑濃度向試驗水中投加，緩蝕性能測試R為0. 025mm/a,靜態阻裙性能測試碳酸鉤阻裙率85. 1%,磷酸鉤阻港率 91. 5%。對比例5100mg的聚環氧琥珀酸鈉、193mg的氨基三亞甲基膦酸、14mg的丙烯酸與 2-甲基-2，-丙烯酰胺基丙垸磺酸共聚物和10mg的二乙烯三胺五乙酸五鈉和 200ml水，置于容器中攪拌均勻。按1L水有效聚環氧琥珀酸鈉3mg的藥劑濃度向試驗水中投加，緩蝕性能測 試R為0.027mm/a，靜態阻裙性能測試碳酸鉤阻裙率82.2%，磷酸錦阻塘率 94. 4%。對比例6、 7、 8、 9說明聚環氧琥珀酸鈉、氨基三亞甲基膦酸、丙烯酸與 2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物、二乙烯三胺五乙酸五鈉單獨使用時的 緩蝕阻垢效果。對比例6333mg的聚環氧琥珀酸鈉和200ml水，置于容器中攪拌均勻，按1L水有效 聚環氧琥珀酸鈉3mg的藥劑濃度向試驗水中投加，緩蝕性能測試R為 0. 023mm/a，靜態阻港性能測試碳酸鈣阻港率85. 5%，碟酸鉤阻港率73. 9%。對比例7333mg的氨基三亞甲基膦酸和200ml水，置于容器中攪拌均勻，按1L水有 效聚環氧琥珀酸鈉3mg的藥劑濃度向試驗水中投加，緩蝕性能測試R為 0. 042mm/a,靜態阻垢性能測試碳酸鈣阻垢率81. 7%，磷酸鈣阻垢率65. 2%。對比例8200mg的丙烯酸與2-甲基-2，-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物和200ml水，置 于容器中攪拌均勻，按1L水有效丙烯酸與2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙垸磺酸共 聚物3mg的藥劑濃度向試驗水中投加，緩蝕性能測試R為0. 042mm/a，靜態阻垢性能測試碳酸鈣阻紫率80. 5%,磷酸鈣阻祐率96. 4%。對比例9200mg的二乙烯三胺五乙酸五鈉和200ml水，置于容器中攪拌均勻，按1L 水有效聚二乙烯三胺五乙酸五鈉3mg的藥劑濃度向試驗水中投加，緩蝕性能測 試R為0. 090mm/a,靜態阻裙性能測試碳酸鉤阻裙率38. 5%，磷酸努阻裙率 40. 4%。
權利要求
1.一種用于水處理的組合物，其特征在于該組合物含有聚環氧琥珀酸鹽和二乙烯三胺五乙酸、氨基三亞甲基膦酸、丙烯酸與2-甲基-2’-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物。
2. 按照權利要求1的組合物，其特征在于所說的聚環氧琥珀酸鈉、氨基三亞 甲基膦酸、丙烯酸與2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙垸磺酸共聚物和二乙烯三 胺五乙酸的質量百分比為55-90: 9-35: 0.5-1 0: 0.1-6。
3. 按照權利要求2的組合物，其特征在于所說的質量百分比為60-85: 15-35: 0.5-8: 0.2-2。
4. 按照權利要求3的組合物，其特征在于所說的質量百分比為65-80: 15-35: l一7: 0.5—1。
全文摘要
本發明公開了一種用于水處理的組合物，其特征在于由質量百分比為55-90∶9-35∶0.5-10∶0.1-6的聚環氧琥珀酸鹽、氨基三亞甲基膦酸、丙烯酸與2-甲基-2’-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物和二乙烯三胺五乙酸組成。該組合物尤其適用于高硬高堿水質，綜合緩蝕阻垢效果好。
文檔編號C02F5/10GK101565244SQ20081010473
公開日2009年10月28日 申請日期2008年4月23日 優先權日2008年4月23日
發明者文 多, 新 趙, 趙勇軍 申請人:北京合創同盛科技有限公司