一種無磷環保緩蝕阻垢分散劑及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及水處理技術領域，更具體的，涉及水處理試劑，特別是一種無磷環保緩 蝕阻垢分散劑及其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002] 隨著工業生產的規模化和人口的急劇增加，水資源嚴重匱乏。循環冷卻水用量占 工業用水的60%_70%，合理節約循環冷卻水是縮減工業用水量的最直接途徑。節約循環冷卻 水的主要方法是提高循環冷卻水的循環利用率，即加大濃縮倍數，但這又會給循環水系統 帶來嚴重的腐蝕和結垢問題，對水處理工藝提出了更高的要求。為了保證循環水系統在高 硬度、高氯離子濃度、高有機物濃度等條件下正常運行，水處理藥劑顯得極為關鍵。
[0003] 在工業水處理過程中，包括油田污水、化工企業以及發電廠的循環冷卻水都涉及 防垢技術。防垢劑的發展經歷了無機鹽、聚合電解質、天然高分子、有機磷酸、聚合物等階 段，共聚物阻垢劑是80年代開發的一類新型無害水處理劑。目前應用最廣泛的是有機磷酸 阻垢劑，如氨基三亞甲基膦酸(ATMP)、羥基亞乙基二膦酸(HEDP)等，但是含磷化合物會造成 環境水體富營養化，導致水源污染。因此開發無磷、環境友好型的綠色阻垢劑己成為當今國 內外的重要研究方向。
[0004] 另外，隨著水處理技術的發展，人們對阻垢分散劑提出了更高的要求。主要體現在 兩個面:一是除了具有阻碳酸鈣、磷酸鈣等的能力外，還要求阻垢分散劑具有良好的分散氧 化鐵能力，以減輕鐵垢的沉積對換熱效果和金屬腐蝕的影響；二是由于鋅鹽在水處理藥劑 中作為緩蝕劑主成分的大量使用，導致鋅垢極易沉積，為此要求阻垢分散劑同時具有穩定、 分散鋅鹽的能力。也就是說，開發具有阻碳酸鈣、磷酸鈣垢兼具分散氧化鐵和穩定鋅鹽能力 的多功能阻垢分散劑成為水處理領域的迫切需要。為此，一些含不同官能團單體的共聚物 被開發出來，如CN101264986報道了一種馬來酸酐共聚物，在高鈣離子濃度下仍然具有良好 的阻垢分散能力，而且兼具分散氧化鐵的能力，CN101186394B報道了一種阻垢分散劑，由 丙烯酸、丙烯酰胺和磺酸單體共聚而成，不僅擁有良好的阻碳酸鈣垢能力，而且具有優秀的 分散氧化鐵能力。CN101279798報道了一種馬來酸、馬來酸單酯和丙烯酸共聚物阻垢分散 劑，對碳酸鈣具有良好的阻垢分散性能，同時具有良好的穩定鋅鹽能力。雖然通過含不同官 能團單體的組合實現了共聚物阻垢分散劑的多功能性，但是為了保持其多功能性，這些聚 合物阻垢分散劑或多或少地犧牲了一些其他性能。如，為了使聚合物具有良好的穩定鋅鹽 和分散氧化鐵能力，不得不犧牲部分的阻碳酸鈣能力。因此開發在各方面性能倶佳的共聚 物阻垢分散劑仍然是水處理工作者的重點。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于，針對現有技術的上述局限，提供一種無磷、環保且性能優異的 阻垢分散劑及其制備方法。本發明的無磷阻垢分散劑不僅對碳酸鈣和磷酸鈣具有優秀的阻 垢分散能力，而且兼具分散氧化鐵和穩定鋅鹽能力。另外，研究發現:本發明中的鎢酸銨與 酒石酸鈉和硅酸鹽組合在一起具有緩蝕增效作用，可以大大降低單一藥劑的使用量，與含 羧酸基無磷共聚物阻垢分散劑組成復合配方具有有效地抑制磷酸鈣垢、鋅垢和分散碳酸鈣 垢的性能，應用于循環水處理可解決常用有機膦藥劑因磷含量高而對環境的危害。并且，本 發明中，無磷聚合物阻垢分散劑為兩種羧酸聚合物阻垢分散劑復配，比單一的聚合物阻垢 分散劑具有更加優異的性能。
[0006] 為實現上述目的，本發明的技術方案為： 一種無磷環保緩蝕阻垢分散劑，其特征在于，由下列原料制成:無磷聚合物阻垢分散劑 30-60份，無磷聚合物緩蝕劑40-80份，碳酸鈉10-20份，鋅鹽2-5份，酒石酸鈉6-10份，硅 酸鹽2-8份，鎢酸銨4-8份，其他成分10-15份;其中，所述其他成分由唑類、有機胺和水楊 酸所組成。
[0007] 作為優選，本發明無磷環保緩蝕阻垢分散劑，由下列原料制成:無磷聚合物阻垢分 散劑40-50份，無磷聚合物緩蝕劑50-60份，碳酸鈉15-20份，鋅鹽3-4份，酒石酸鈉7-9 份，硅酸鹽4-6份，鎢酸銨5-7份，其他成分12-13份;其中，所述其他成分由唑類、有機胺 和水楊酸所組成。
[0008]所述的無磷聚合物阻垢分散劑為馬來酸/2-丙烯酰胺-2'-甲基丙烯磺酸共聚物和 丙烯酸/丙烯酸酯/2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物按重量比1:1-2組成。
[0009]所述的無磷聚合物緩蝕劑為聚天冬氨酸和聚環氧琥珀酸按重量比1:1-3組成。
[0010] 所述的有機胺為六次甲基四胺、硫脲、十二烷胺或羧酸酰胺。
[0011] 所述的唑類為苯丙噻唑、甲基苯丙噻唑或巰基苯丙噻唑中的一種或一種以上。
[0012] 所述其他成分中唑類、有機胺和水楊酸的重量比為1:0.5-2:2_5。
[0013] 所述硅酸鹽選自正硅酸鈉、正硅酸鉀、偏硅酸鈉和偏硅酸鉀中的至少一種。
[0014] 所述的鋅鹽選自硫酸鋅、氯化鋅或乙酸鋅。
[0015]本發明無磷環保緩蝕阻垢分散劑的制備方法，具體包括如下步驟： (1) 在反應器中加入去離子水，啟動攪拌器，攪拌下依次加入反應量的無磷聚合物緩蝕 劑、碳酸鈉、鋅鹽、酒石酸鈉、硅酸鹽和鎢酸銨，并在常溫下攪拌〇. 2-0.5h; (2) 往步驟（1)中的混合物中加入反應量的無磷聚合物阻垢分散劑，升溫至40_50°C后 攪拌反應l-2h; (3) 往步驟(2)中的混合物中加入反應量的其他成分，在常溫下繼續攪拌反應0.5-lh后 過濾清液，包裝即得無磷環保阻垢分散劑。
[0016]本發明還提供了一種無磷環保緩蝕阻垢分散劑的應用，其具體應用于冶金高爐煤 氣洗滌、循環冷卻水系統以及電廠輸灰系統的阻垢分散。
[0017]本發明的有益效果： (1) 本發明是一種綠色環保的阻垢分散劑，通過使用兩種無磷聚合物阻垢分散劑為原 料，以鎢酸銨與酒石酸鈉和硅酸鹽組合起到緩蝕增效的作用，能夠提高阻垢劑的綜合性能， 且應用的范圍更廣，性質穩定，在同樣投加濃度時比其他市售共聚物阻垢分散劑具有較好 的阻碳酸鈣垢，阻磷酸鈣垢和穩定鋅鹽的性能，對氧化鐵的分散性能也更好； (2) 避免由于磷的降解而導致循環水系統Ca3(P04)2垢的沉積，提高冷換設備的傳熱系 數，降低能量消耗； (3) 本發明所述的阻垢分散劑制備工藝簡單、原料易得、成本低，可廣泛用于冷卻水處 理、低壓鍋爐水處理和反滲透水處理等領域。
【具體實施方式】
[0018] 實施例1 (1) 在反應器中加入去離子水，啟動攪拌器，攪拌下依次加入60份的無磷聚合物緩蝕