一種密閉系統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，涉及一種阻垢劑，具體涉及一種密閉系統專用 緩蝕阻垢劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 目前，循環水系統中緩蝕劑特別是密閉式循環水系統中金屬腐蝕情況嚴重，由于 密閉式循環水系統中需用到將制冷機所產生的冷量傳送給被冷卻對象的中間物質載冷劑， 載冷劑性質穩定，與水混溶，其溶液的凝固溫度隨濃度而變，通常用它們的水溶液作為載冷 劑，但其水溶液多有腐蝕性，長時間在高溫下運行，對各種金屬的腐蝕都很顯著且易結垢， 嚴重影響密閉循環水系統的使用壽命，而用于一般循環水的具有較強緩蝕性能的水處理藥 劑大多不適用于密閉循環水系統，如目前國內外具有緩蝕阻垢性能的水處理劑主要為鉻酸 鹽，硅酸鹽，鉬酸鹽，亞硝酸鹽、有機磷酸鹽以及其它的復合物，鉻酸鹽、亞硝酸鹽污染環境， 硅酸鹽有結垢風險，而有機磷酸鹽等含磷配方，易對水體造成二次污染，不符合綠色環保要 求，且產品性能參差不齊，阻垢性能不高，功能單一。因此，研宄開發一種實用性強的環保型 密閉系統專用緩蝕阻垢劑是有廣泛應用價值的。
【發明內容】
[0003] 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的密閉 系統專用緩蝕阻垢劑。
[0004] 本發明還提供了上述密閉系統專用緩蝕阻垢劑的制備方法。
[0005] 本發明是通過以下技術方案實現： 本發明一種密閉系統專用緩蝕阻垢劑，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%， 氧化石墨烯水分散液 20~30%， 馬來酸-丙烯酸共聚物 12~30%， 鉬酸鈉 3~5%， 椰子油脂肪酸二乙醇酰胺 3~6%， 硫酸鋅水溶液 15~40%。
[0006] 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~IOnm ; 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% ； 所述的硫酸鋅水溶液質量分數為10~15%。
[0007] 上述密閉系統專用緩蝕阻垢劑，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%， 氧化石墨烯水分散液 22%， 馬來酸-丙烯酸共聚物 16%， 鉬酸鈉 4%， 椰子油脂肪酸二乙醇酰胺 5%， 硫酸鋅水溶液 23%。
[0008] 本發明密閉系統專用緩蝕阻垢劑，使用濃度為10~150mg/L，優選10~50mg/l。
[0009] 本發明密閉系統專用緩蝕阻垢劑，其PH值適用范圍為7~13,溫度適用范圍為 0~120°C ;優選PH值范圍7~IL 5,溫度范圍20~80°C。
[0010] 上述密閉系統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、氧化石墨烯水分散液、馬來酸-丙烯酸共聚物和鉬酸鈉 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，加入椰子油脂肪酸二乙醇酰胺，回流0. 5~lh，再將物料降溫到75~ 85°C，趁熱過濾，濾液降溫，即為本發明密閉系統專用緩蝕阻垢劑。
[0011] 磺酸甲胺基聚環氧琥珀酸（SMA/PESA)是一種優異的多功能密閉系統專用緩蝕阻 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，從而對其阻垢性能起到增強作用，多種官 能團的協同效應使其緩蝕阻垢性能大幅提高。
[0012] 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。
[0013] 椰子油脂肪酸二乙醇酰胺，是一種非離子表面活性劑，易溶于水、具有良好的發 泡、穩泡、滲透去污、抗硬水等功能，穩定性較高，易于生物降解，配伍性好，對硬水不敏感。
[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] 鉬酸鈉，是目前應用較多的一種新型水處理劑，毒性較低，對環境污染污染程度 低，常與聚磷酸鹽、葡萄糖酸鹽、鋅鹽、本病三氮唑復配使用，可以減少鉬酸鹽的使用量，提 高緩蝕效果，鉬酸鹽熱穩定性高，可用于熱流密度高及局部過熱的循環水系統。
[0016] 硫酸鋅，在水中電離出Zn2+，與磺酸甲胺基聚環氧琥珀酸及鉬酸鈉復配，具有協同 增效作用，緩蝕率顯著增強，同時還可提供消毒殺菌作用。
[0017] 本發明密閉系統專用緩蝕阻垢劑中，以磺酸甲胺基聚環氧琥珀酸為緩蝕阻垢劑主 要成分，鉬酸鈉和馬來酸-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 液和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺，制得一種綠色環保無磷的密閉系統專用緩蝕阻垢劑。其中 磺酸甲胺基聚環氧琥珀酸、鉬酸鈉和馬來酸-丙烯酸共聚物緩蝕阻垢效果優良，三者復配 后阻垢協同增效作用明顯，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、鉬酸鈉與Zn2+具有良好的協同效應，對碳鋼等金屬的緩釋阻垢效果明顯 增強。氧化石墨烯水分散液，與磺酸甲胺基聚環氧琥珀酸、鉬酸鈉和馬來酸-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椰子油脂 肪酸二乙醇酰胺復配后，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Ca 2+XO廣、SO,等離子阻垢效果顯著，本發明密閉系統專用緩蝕阻 垢劑，可吸附在金屬表面形成一層很薄的膜，保護金屬免受大氣及有害介質的腐蝕，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，尤其 適用于密閉循環水系統的緩蝕阻垢。
[0018] 與現有技術相比，本發明密閉系統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。
[0019] (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】
[0020] 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。
[0021] 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I. 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~IOnm ; 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 ; 實施例1 本實施例密閉系統專用緩蝕阻垢劑，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%， 氧化石墨烯水分散液 22%， 馬來酸-丙烯酸共聚物 16%， 鉬酸鈉 4%， 椰子油脂肪酸二乙醇酰胺 5%， 硫酸鋅水溶液 23%， 所述的硫酸鋅水溶液質量分數為12%。
[0022] 本實施例密閉系統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、氧化石墨烯水分散液、馬來酸-丙烯酸共 聚物和鉬酸鈉，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，加入椰子油脂肪酸二乙醇酰胺，回流lh，再將物料降溫到80°C， 趁熱過濾，濾液降溫，即為本實施例密閉系統專用緩蝕阻垢劑。
[0023] 實施例2 本實施例密閉系統專用緩蝕阻垢劑，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%， 氧化石墨烯水分散液 20%， 馬來酸-丙烯酸共聚物 12%， 鉬酸鈉 3%， 椰子油脂肪酸二乙醇酰胺 3%， 硫酸鋅水溶液 37%， 所述的硫酸鋅水溶液質量分數為12%。
[0024] 本實施例密閉系統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、氧化石墨烯水分散液、