一種電廠中水回用專用緩蝕阻垢劑及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于水處理技術領域，涉及一種緩蝕阻垢劑，具體涉及一種電廠中水回用 專用緩蝕阻垢劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著新鮮水資源的日益短缺，中水被認為是一種重要的非飲用水資源而逐漸應用 到工業領域中。工業領域是用水大戶，城市用水的80 %是工業用水，而工業循環冷卻水占到 工業用水的60%以上，涉及石化、電力、化工、冶金等許多行業。目前很多電廠均用中水代替 新鮮水作為循環系統的補充水，尤其在是美國西南部地區，其利用方式是將一部分中水與 新鮮水混合后回用，或者將其經進一步處理到更優的水質直接回用，以確保循環冷卻系統 的安全運行。電廠中水回用是緩解水資源短缺、提高用水效率的一個重要舉措。中水回用 于循環冷卻水系統時，會加劇系統的微生物滋生、設備腐蝕、懸浮物沉滯等問題。較之中水 的其他用途（直接回用）需要水質穩定技術的支持與保證。
[0003] 我國的電廠中水回用建設雖然起步較晚，但隨著研宄的深入和對國外成功經驗的 借鑒，中水回用于循環冷卻系統的工程也相繼建立起來。例如，北京高碑店污水處理廠中水 用于熱電廠循環冷卻水系統冷卻，天津開發區中水集中處理用于濱海熱電廠循環冷卻水系 統冷卻，天津紀莊子污水處理廠中水用于陳塘莊熱電廠循環冷卻水系統冷卻，淮北市中水 回用工程用于大唐虎山發電廠循環冷卻水系統冷卻等。因此，開發電廠中水回用循環冷卻 水系統的水處理工藝技術成為工業循環水處理的發展趨勢。目前中水回用專用緩蝕阻垢劑 產品種類少，性能參差不齊，阻垢性能不高，且功能單一，多為含磷配方，易對對水體造成二 次污染，不符合綠色環保要求，因此，研宄開發一種的多功能環保型電廠中水回用專用緩蝕 阻垢劑是有廣泛應用價值的。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于針對現有技術的存在的不足，提供一種綠色環保型無磷電廠中 水回用專用緩蝕阻垢劑。
[0005] 本發明還提供了上述電廠中水回用專用緩蝕阻垢劑的制備方法。
[0006] 本發明是通過以下技術方案實現： 本發明一種電廠中水回用專用緩蝕阻垢劑，包括以下質量百分含量的組分： 磺酸甲胺基聚環氧琥珀酸 25~40%， N，N'-二乙酰基己二酰二肼 20~30%， 馬來酸-丙烯酸共聚物 12~30%， 氧化石墨烯水分散液 3~5%， 脂肪醇聚氧乙烯醚 3~6%， 硫酸鋅水溶液 15~40%。
[0007] 所述的氧化石墨烯水分散液，濃度為1. 5~2mg/ml，氧化石墨烯水分散液中的氧 化石墨烯為碳層表面具有羥基、羧基或羰基官能團的改性石墨烯，層數為15~20層；粒徑 為5~10nm; 所述的馬來酸-丙稀酸共聚物，固體含量45~55wt%，游離單體（以馬來酸計） 9.Owt% ； 所述的脂肪醇聚氧乙烯醚，聚合度為18~20 ; 所述的硫酸鋅水溶液質量分數為10~15%。
[0008] 上述電廠中水回用專用緩蝕阻垢劑，優選以下質量百分含量的組分： 磺酸甲胺基聚環氧琥珀酸 30%， N，N'-二乙酰基己二酰二肼 22%， 馬來酸-丙烯酸共聚物 16%， 氧化石墨烯水分散液 4%， 脂肪醇聚氧乙烯醚 5%， 硫酸鋅水溶液 23%。
[0009] 本發明電廠中水回用專用緩蝕阻垢齊丨」，使用濃度為6~30mg/L，優選6~20mg/l。
[0010] 本發明電廠中水回用專用緩蝕阻垢劑，其PH值適用范圍為7.0~9. 5,溫度適用范 圍為0~85°C;優選溫度范圍10~85°C。
[0011] 上述電廠中水回用專用緩蝕阻垢劑的制備方法為： 將磺酸甲胺基聚環氧琥珀酸、N，N' -二乙酰基己二酰二肼、馬來酸-丙烯酸共聚物和 氧化石墨烯水分散液按比例混合，加熱至65~95°C，1. 5~2.Oh內滴加硫酸鋅水溶液，超 聲處理15~20min，然后升溫至105°C，加入脂肪醇聚氧乙烯醚，回流0. 5~lh，再將物料降 溫到75~85°C，趁熱過濾，濾液降溫，即為本發明電廠中水回用專用緩蝕阻垢劑。
[0012]磺酸甲胺基聚環氧琥珀酸（SMA/PESA)是一種優異的多功能無磷緩蝕阻垢劑，與PESA相比，阻垢性能與緩蝕性能明顯提高，具有良好的復配協同效應，結構中含有羧基、醚 基、胺基、羥基、磺酸基等多種親水性基團，它不僅可有效地提高化合物溶解性，還可在金屬 表面形成配位化合物而發生化學吸附，從而對其緩蝕阻垢性能起到增強作用。
[0013] N，N'-二乙酰基己二酰二肼，具有和金屬離子形成穩定螯合物的能力，對聚合物 的"銅害"有良好的防護作用，是一種有效金屬減活劑，同時，由于其具有多種生物活性及特 殊的功能基團能形成多種氫鍵復合物，使N，N' -二乙酰基己二酰二肼同時具有阻垢緩蝕及 殺菌抑菌功效。
[0014] 馬來酸-丙烯酸共聚物（MA/AA)，對碳酸鹽等具有很強的分散作用，熱穩定性高， 可在300°C高溫等惡劣條件下使用，與其它水處理藥劑具有良好的相容性和協同增效作用， 對包括磷酸鹽在內的水垢的生成具有良好的抑制作用，阻垢性能和耐高溫性能優異。
[0015]氧化石墨烯水分散液，由氧化石墨烯薄膜制備而得，不會發生沉淀，氧化石墨烯為 一種非傳統型態的軟性材料，具有聚合物、膠體、薄膜，以及兩性分子的特性。氧化石墨烯長 久以來被視為親水性物質，其在水中具有優越的分散性，但是，相關實驗結果顯示，氧化石 墨烯實際上具有兩親性，氧化石墨烯可如同界面活性劑一般存在界面，并降低界面間的能 量。氧化石墨烯與碳納米管結構相似，具有較高的比表面積和表面豐富的官能團，其比表面 積可達2600平方米/克，其表面大量的活性基團如羧基、羰基、羥基、環氧基等，為污染物尤 其是重金屬的吸附提供充足的活性位點，可實現污染物的痕量消除，同時多種官能團的協 同效應可有效地提高化合物溶解性，使其阻垢性能大幅提高。
[0016] 脂肪醇聚氧乙烯醚（AE0)，是一種非離子表面活性劑，分子中的醚鍵不易被酸、堿 破壞，穩定性較高，水溶性較好，耐電解質，易于生物降解，配伍性好，對硬水不敏感，但隨著 水溫的升高，其溶解度會逐漸降低。在pH為3~11的范圍內，脂肪醇聚氧乙烯醚水解穩定。 [0017] 硫酸鋅，在水中電離出Zn2+，與磺酸甲胺基聚環氧琥珀酸復配，具有協同增效作 用，對碳鋼等的緩蝕率顯著增強，同時還可提供消毒殺菌作用。
[0018] 本發明電廠中水回用專用緩蝕阻垢劑中，以磺酸甲胺基聚環氧琥珀酸和N，N'-二 乙酰基己二酰二肼為主要成分，馬來酸-丙烯酸共聚物為輔助緩蝕阻垢劑，同時添加氧化 石墨烯水分散液和脂肪醇聚氧乙烯醚，制得一種綠色環保無磷的電廠中水回用專用緩蝕 阻垢劑。其中磺酸甲胺基聚環氧琥珀酸、N，N'-二乙酰基己二酰二肼和馬來酸-丙烯酸共 聚物緩蝕阻垢效果優良，三者復配后協同增效作用明顯，并且有很好的降解性，對環境沒有 污染。加入鋅鹽后，磺酸甲胺基聚環氧琥珀酸與Zn2+具有良好的協同效應，對碳鋼等金屬 的緩釋阻垢效果顯著提高。氧化石墨烯水分散液與磺酸甲胺基聚環氧琥珀酸、N，N'-二乙 酰基己二酰二肼和馬來酸-丙烯酸共聚物兼容性好，同時具有很好的吸附性能，可痕量消 除污染物。上述成分與表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯醚復配后，水溶性及穩定性增強，可實現 長時間貯存，對污染物尤其是重金屬增容作用明顯，尤其是對Ca2+、C0廣、S0廣等離子阻垢 效果顯著，本發明電廠中水回用專用緩蝕阻垢劑同時具有緩蝕阻垢殺菌的優點，可吸附在 金屬表面形成一層很薄的膜，保護金屬免受溶解氧及有害介質的腐蝕，能有效地抑制碳鋼， 銅，不銹鋼，鋁等金屬的腐蝕，能夠在較寬的給水pH范圍和溫度內使用，具有目前所使用的 其他電廠中水回用專用緩蝕阻垢劑無法比擬的優點。
[0019] 與現有技術相比，本發明電廠中水回用專用緩蝕阻垢劑及其制備方法的有益效果 為： (1)各組分含有的多種官能團的協同效應可有效地提高化合物溶解性，可實現污染物 的痕量消除，復配后使其緩蝕阻垢性能大幅提高，可有效實現污染物物理吸附和化學吸附 的協同作用，能夠在較寬的給水pH范圍和溫度內使用，同時還兼具優良的滅菌效果。
[0020] (2)生產工藝簡單，無"三廢"排放，穩定性及水溶性好，主要成分可生物降解、無 毒、無磷、無污染、無腐蝕性，加藥量少，對環境友好。
【具體實施方式】
[0021] 下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例和對比例將有助于本領 域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。對本領域的普通技術人員， 在不脫離本發明構思的前提下做出的改進，都屬于本發明的保護范圍。
[0022] 本發明實施例所用各原料均由市場購買得到； 所用的氧化石墨烯水分散液為南京先豐納米材料科技有限公司生產，濃度為1. 5mg/ml，所含的氧化石墨烯為碳層表面具有羥基、羧基或羰基官能團的改性石墨烯，層數為 15~20層，粒徑為5~10nm; 所用的馬來酸-丙烯酸共聚物，規格為：固體含量48wt%，游離單體（以馬來酸計） 9.Owt%，數均分子量450~700 ; 所述的脂肪醇聚氧乙烯醚，聚合度為18~20。
[0023] 實施例1 本實施例電廠中水回用專用緩蝕阻垢劑，包括以下質量百分含量的組分： 磺酸甲胺基聚環氧琥珀酸 30%， N，N'-二乙酰基己二酰二肼 22%， 馬來酸-丙烯酸共聚物 16%， 氧化石墨烯水分散液 4%， 脂肪醇聚氧乙烯醚 5%， 硫酸鋅水溶液 23%， 所述的硫酸鋅水溶液質量分數為12%。
[0024] 本實施例電廠中水回用專用緩蝕阻垢劑的制備方法為： 按比例分別稱取磺酸甲胺基聚環氧琥珀酸、N，N' -二乙酰基己二酰二肼、馬來酸-丙 烯酸共聚物和氧化石墨烯水分散液，依次加入容器中，混合，加熱至90°C，2.Oh內滴加硫酸 鋅水溶液，超聲處理20min，然后升溫至105°C，加入脂肪醇聚氧乙烯醚，回流lh，再將物料 降溫到80°C，趁熱過濾，濾液降溫，即為本實施例電廠中水回用專用緩蝕阻垢劑。
[0025] 實施例2 本實施例電廠中水回用專用緩蝕阻垢劑，包括以下質量百分含量的組分： 磺酸甲胺基聚環氧琥珀酸 25%，