聚環氧丁二酸類水處理劑的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種聚環氧丁二酸類水處理劑，具體地說，涉及一種用于循環冷卻水 的具有緩蝕和阻垢作用的聚環氧丁二酸類水處理劑。
【背景技術】
[0002] 在循環冷卻水系統中，腐蝕與結垢會帶來嚴重后果。緩蝕阻垢劑能防止金屬腐蝕 及控制結垢，對于節能減排、節約水資源具有十分重要的作用。目前國內常用的緩蝕阻垢劑 多為含磷藥劑，如聚磷酸鹽、有機膦聚合物等。其中有機膦聚合物是最有效的兼有緩蝕與阻 垢雙重功能的水處理劑，但是這些含磷化合物的排放會造成環境水體富營養化污染。隨著 環保意識的增強，磷的排放受到了嚴格的限制，低磷、無磷的環保型水處理劑已成為國內外 水處理劑的發展趨勢。
[0003] 聚環氧丁二酸（或稱聚環氧琥珀酸）是20世紀90年代初由美國Betz實驗室首 先開發出來的一種無磷無氮的綠色水處理劑，美國專利US 4, 654, 159提出了聚環氧琥珀 酸的制備方法，以順丁烯二酸酐為原料，加入氫氧化鈉與過氧化氫在催化劑鎢酸鈉的作用 下轉化為環氧琥珀酸，再以氫氧化鈣為引發劑聚合為聚環氧琥珀酸。聚環氧琥珀酸的分子 結構中存在大量可生物降解的氧原子，使用后易被微生物降解為環境無害的產物，從而被 認為是一種環境友好型的綠色化學品。
[0004] 雖然，聚環氧琥珀酸的阻垢性能可優于傳統的含磷水處理劑，但其對金屬的緩蝕 性能卻不理想。然而，提高緩蝕性能是推廣使用此類環保型水處理劑的關鍵。
[0005] 為了改善聚環氧琥珀酸的性能，聚環氧琥珀酸的改性成為研宄熱點。一些聚環氧 琥珀酸衍生物的合成工藝被相繼公開。如中國專利CN 1557805提供了一種采用二乙烯三 胺改性聚環氧琥珀酸的方法；中國專利CN 101062816A公開了一種采用磺酸胺類化合物改 性聚環氧琥珀酸的方法；及中國專利CN 102390890A揭示了一種采用硫脲改性聚環氧琥珀 酸的方法。
[0006] 上述改性聚環氧琥珀酸的方法有一個共同的特點是，均需使用改性劑（如二乙烯 三胺，磺酸胺類化合物和硫脲）。如此，無疑會增加聚環氧琥珀酸的改性成本（或者說增加 聚環氧琥珀酸類水處理劑的成本），且這些改性后產品的緩蝕性能的提高并不顯著。
[0007] 鑒于此，提供一種低成本的用于循環冷卻水的具有緩蝕和阻垢作用的聚環氧丁二 酸類水處理劑成為本發明需要解決的技術問題。
【發明內容】
[0008] 本發明一個目的在于，提供一種低成本的用于循環冷卻水的具有緩蝕和阻垢作用 的聚環氧丁二酸類水處理劑。
[0009] 本發明所述的聚環氧丁二酸類水處理劑由步驟如下的制備方法制得：
[0010] ⑴由順丁烯二酸酐與氨水于30°c~55°C反應，得到中間體A;
[0011] (2)在有催化劑鎢酸鈉存在條件下，中間體A經氧化劑氧化，得到中間體B ;
[0012] 其中，所述的氧化劑是雙氧水，所述氧化反應的反應溫度為50°C~100°C ;
[0013] (3)在有氫氧化鈣存在及堿性條件下，中間體B于70°C~100°C狀態保持1~6小 時，得到中間體C ;
[0014] (4)在攪拌條件下，將中間體C置于有機溶劑（如三甲基苯等）中，于160°C~ 165°C狀態保持2~4小時，得到目標物（本發明所述的聚環氧丁二酸類水處理劑）。
[0015] 在40°C及投加濃度為90mg/L (所述的投加濃度是指：每升待處理水中所加水處理 劑的毫克數，下同）條件下，目標物的緩蝕率為85%~90%。
[0016] 由上述技術方案可知，本發明并未使用特別的改性劑改性聚環氧丁二酸，但本發 明制備的聚環氧丁二酸類水處理劑的緩釋性能卻優于聚環氧丁二酸（詳見實施例5)。
【具體實施方式】
[0017] 在本發明一個優選技術方案中，步驟（1)中順丁烯二酸酐與氨水的摩爾比為 2:1 ~1:2〇
[0018] 在本發明另一個優選技術方案中，步驟（2)中，以順丁烯二酸酐計，鎢酸鈉（催化 劑）與順丁烯二酸酐的摩爾比為（〇. 01~〇. 1): 1 ;雙氧水與順丁烯二酸酐的摩爾比為（1~ 2) : 1 ;所述氧化反應體系的pH值為5~7。
[0019] 在本發明又一個優選技術方案中，步驟（3)按如下方式進行：
[0020] 在有氫氧化媽存在及體系的pH值為8~10條件下，中間體B于90°C~95°C狀態 保持2~5小時，得到中間體C ;
[0021] 以順丁烯二酸酐計，氫氧化鈣與順丁烯二酸酐的摩爾比為（0. 01~0. 1): 1。
[0022] 在本發明又一個優選技術方案中，步驟（4)中，中間體C與所用有機溶劑的質量比 為1: (2~10);本發明推薦使用的有機溶劑是三甲基苯。
[0023] 本發明提供的聚環氧丁二酸類水處理劑可以單獨使用，也可以復配使用。當本 發明所述的聚環氧丁二酸類水處理劑單獨使用時，其在循環水中的投加量為l〇mg/L~ 100mg/L〇
[0024] 本發明所述的聚環氧丁二酸類水處理劑也可以與輔助組分復配使用。所述的輔助 組分可以是現有的聚合物阻垢分散劑、鋅鹽或銅緩蝕劑等。當與本專利所述的輔助組分復 配使用時，其在循環水中的投放量為5mg/L~50mg/L。
[0025] 所述的聚合物阻垢分散劑選自：聚丙烯酸（PAA)，水解聚馬來酸（HPMA)，聚環氧琥 珀酸（PESA)、馬來酸-丙烯酸共聚物（M-AA)、丙烯酸-磺酸鹽共聚物（AA-AMPS)或丙烯 酸-丙烯酸酯-磺酸鹽共聚物（AAS)中一種或兩種以上（含兩種）；
[0026] 所述鋅鹽可以是硫酸鋅或氯化鋅；
[0027] 所述銅緩蝕劑可以是苯駢三氮唑（BTA)或巰基苯駢噻唑（MTA)。
[0028] 本發明所述聚環氧丁二酸類水處理劑的使用方法與現有水處理藥劑的使用方法 相同在此不再贅述。
[0029] 本發明提供的聚環氧丁二酸類水處理劑具有如下特點：
[0030] 1)本發明所述的聚環氧丁二酸類水處理劑不含磷，使用過程中其排污水不會對水 體造成富營養化污染，是一種環境友好的水處理劑。
[0031] 2)本發明所述的聚環氧丁二酸類水處理劑具有優良的緩蝕、阻垢、分散及穩定水 體中Zn2+的能力，并且使用過程不會形成磷酸鈣垢，可應用于高硬度、高堿度的水質中，也 可提高一般循環冷卻水的濃縮倍數，節約水資