專利名稱：用于抑制氧化硅垢在水體系中形成和沉積的方法
技術領域：
本發明大體上涉及氧化硅垢抑制劑。更具體地，本發明涉及使用含聚氧化烯基團 的水溶性聚合物來抑制氧化硅和硅酸鹽化合物在水體系中形成和沉積的方法。
背景技術：
在世界許多地方，當工業用水含有大量氧化硅時，無定形的氧化硅垢會引起嚴重 的阻塞問題。在大多數地方，大量氧化硅是指工業用水含有至少5ppm和最高為約500ppm 的溶解氧化硅，且可包含更高量的溶解、分散或膠體形式的氧化硅。氧化硅的溶解度不利地限制了水在諸如冷卻、鍋爐、地溫、反滲透和造紙等工業應 用中的有效使用。具體地，當礦物質在加工期間被濃縮時，其濃度會超過約150ppm的氧化 硅溶解度，所以使水處理操作受限。這可導致無定形氧化硅和硅酸鹽的沉淀和沉積，造成設 備效率的損失。而且，氧化硅在諸如鍋爐、冷卻和凈化系統等水處理設備內表面上的積聚降 低傳熱和流體流過熱交換管和膜。一旦氧化硅垢在水處理設備上形成，將其除去會很困難且費用昂貴。因此，在使用 高氧化硅含量的水時，冷卻和反滲透系統通常以低的水利用效率運行，以確保不超過氧化 硅的溶解度。然而，在這些情況下，反滲透系統必須限制它們的純水回收率，且冷卻系統必 須限制水再循環。在這兩種情況中，水排放量很大。這些年已經使用了多種添加劑來抑制氧化硅沉積。目前用于工業冷卻系統中氧 化硅垢控制的技術需要使用膠體氧化硅分散劑或氧化硅聚合抑制劑。分散劑技術幾乎未 顯示出功效，僅能穩定塔內總氧化硅的輕微增加。例如，通過加入分散劑，氧化硅水平可從 150-200增至180-220ppm，這種增加在氧化硅循環中通常無法被檢測到。另一方面，氧化硅聚合抑制劑針對氧化硅垢沉積顯示出更高功效。例如，Dubin的 美國專利第4，532，047號涉及水溶性低分子量多極性有機化合物在抑制接觸工業用水的 表面上無定形氧化硅垢形成中的應用。類似地，Nicholas等的美國專利第5，658，465號涉 及聚噁唑啉在氧化硅垢抑制技術的應用。這些聚合抑制劑允許可溶性氧化硅增加至大于 300ppm而不結垢。
發明內容
本發明提供了一種用于抑制氧化硅和硅酸鹽化合物在水體系中形成和沉積的改 進方法。本發明人發現包含聚(氧化烯)基團的某些水溶性聚合物是水體系中可溶性氧化 硅聚合和垢沉積的有效抑制劑。因此，在一個實施方式中，本發明為用于抑制氧化硅和硅酸鹽化合物在水體系中 形成和沉積的方法，包括向所述水體系的水中加入有效抑制量的一種或多種以下通式所示 的水溶性聚合物，
權利要求
1. 一種用于抑制氧化硅和硅酸鹽化合物在水體系中形成和沉積的方法，包括向所述水 體系的水中加入有效抑制量的一種或多種以下通式所示的水溶性聚合物，
2.如權利要求1所述的方法，其中所述聚合物具有約20，000至約80，000的重均分子量。
3.如權利要求2所述的方法，其中所述包括可聚合的碳碳雙鍵的單體選自(甲基)丙 烯酸和其鹽、(甲基)丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N, N- 二甲基丙烯酰胺、N-異丙基丙烯 酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺、N，N-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯和其鹽、馬來酸、馬來酸 酐、富馬酸、衣康酸、苯乙烯磺酸、乙烯基磺酸、異丙烯基膦酸、乙烯基膦酸、亞乙烯基二膦酸 和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸和其鹽。
4.如權利要求3所述的方法，其中所述聚合物具有約5，000至約50，000的重均分子量。
5.如權利要求3所述的方法，其中所述聚合物具有以下通式
6.如權利要求5所述的方法，其中所述聚合物具有約10，000至約30，000的重均分子量。
7.如權利要求5所述的方法，其中R3為H。
8.如權利要求7所述的方法，其中r為0且s為100摩爾％。
9.如權利要求8所述的方法，其中隊為CH3。
10.如權利要求7所述的方法，其中r為約2摩爾％且s為約98摩爾％。
11.如權利要求10所述的方法，其中隊為CH3且R4為H。
12.如權利要求1所述的方法，其中所述水體系選自冷卻水體系、地熱水體系、鹽水脫 鹽體系、鍋爐水體系、用于石油粗開采的井下水體系、紙漿廠和造紙廠水體系以及采礦和選 礦水體系。
13.如權利要求1所述的方法，其中所述水體系為冷卻水體系。
14.如權利要求1所述的方法，進一步包括將一種或多種腐蝕抑制劑、抑垢劑或分散劑 加入到所述水體系中。
15.如權利要求14所述的方法，其中所述抑垢劑或分散劑選自無機聚磷酸鹽和有機聚 磷酸酯、膦酸酯和聚羧酸鹽。
全文摘要
一種用于抑制氧化硅和硅酸鹽化合物在水體系中形成和沉積的方法，包括向所述水體系的水中加入有效抑制量的一種或多種通式所示的水溶性聚合物，其中，M為包括可聚合的碳碳雙鍵的一種或多種單體聚合后得到的重復單元；r為0至約5摩爾％，s為100至約95摩爾％；R1為H或C1-C4烷基；R2為化學式-(CH2-CHR3-O)n-的基團；R3為H或CH3或它們的混合物；且n為2至約25。
文檔編號C02F5/10GK102046539SQ200980120403
公開日2011年5月4日 申請日期2009年5月30日 優先權日2008年6月2日
發明者亞斯波爾·S·吉爾, 弗蘭克·豐-躍·魯, 斯利凱恩思·S·基德馬比, 約翰·D·莫里斯 申請人:納爾科公司