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新型水處理阻垢分散劑

發布時間:2019-3-12 17:35:56  中國污水處理工程網

  申請日1995.04.26

  公開(公告)日1996.10.30

  IPC分類號C02F5/00

  摘要

  本發明涉及工業水處理技術,系一種新型阻垢分散劑,由不飽和羧酸,不飽和羧酸酯,不飽和磺酸鹽與不飽和醚類四種單體共聚而得的共聚物水溶液,對水中的鈣離子有很高的容忍度,在高硬、高堿、高溫、高pH與含油條件下,對水中的Fe2O3,CaCO3,Ca3(PO4)2與Zn3(PO4)2等難溶鹽仍具有優良的阻垢分散能力,可用于循環冷卻水處理,油田水處理與鍋爐水處理等工業水處理的阻垢分散劑。

  権利要求書

  1.一種新型處理阻垢分散劑,其特征在于系包含有下列四種單 體的四元共聚物水溶液:

  (1)CH2=CR1COOM,順丁烯二酸酐,富馬酸,

  (2)CH2=CR2COOR3,

  (3)CH2=CR4-R5SO3M 其中:R1=H,CH3,M=H+,K+,Na+,R2=H,CH3

  R3=C1-3烷基或羥烷基,R4=H,CH3RI5=零,CH2,C6H5與

  R6=C1-6烷撐基,R8=H,CH3,R7=C1-6烷撐基。

  即本發明所涉及的四種單體包括:

  (1)丙烯酸,甲基丙烯酸及其堿金屬鹽,順丁烯二酸(酐),富馬 酸;

  (2)丙烯酸及甲基丙烯酸的甲乙丙酯,或丙烯酸及甲基丙烯酸的 羥基甲乙丙酯;

  (3)乙烯磺酸,丙烯磺酸,丁烯磺酸,苯乙烯磺酸及其堿金屬鹽, 以及以2-丙烯酰胺2-甲基丙烷磺酸(AMPS)為代表的丙烯酰胺磺酸衍生 物;

  (4)烯丙基甘油醚,烯丁基甘油醚: 共聚物中四種單體的重量比為:

  (1)10-85%,(2)5-50% (3)5-50% (4)1-30%;

  2.按照權利要求1所述的阻垢分散劑,其進一步的特征在于共聚 物中四種單體的較佳重量比為

  (1)40-70%,(2)10-35%,(3)10-35%,(4)3-15%;

  3.按照權利要求1所述的阻垢分散劑,其進一步的特征在于處理 用量為系統水量的0.1-5000mg/l,且以1-200mg/l為宜;

  4.按照權利要求1所述的阻垢分散劑,其進一步的特征在于處理 工業水時,既可單獨使用,也可與聚磷酸鹽,鋅鹽,鉬酸鹽,亞硝酸 鹽,多唑類與噻唑類緩蝕劑,有機膦酸鹽,以及其他天然與合成聚合 物或共聚物阻垢分散劑復配使用。

  說明書

  新型水處理阻垢分散劑

  本發明涉及工業水處理技術,系一種新型水處理阻垢分散劑。

  控制結垢,是工業水處理的三大使命之一。控制結垢,就是控制 工業水運行過程中由于“不穩定”而產生的碳酸鈣垢;由于“不配伍” 而生成的硫酸鋇、硫酸鍶垢;由于采用聚磷酸鹽,磷酸鹽及鋅鹽為緩 蝕劑與水中的鈣離子結合而生成的磷酸鈣或磷酸鋅垢;以及由于腐蝕 而產生的氧化鐵垢和因帶入泥沙引起的沉積結垢。

  常用阻垢劑有有機膦酸鹽(HEDP,ATMP,EDTMP等),磷酸酯,聚 羧酸(PAA,HPMA),不飽和羧酸與各種乙烯基單體(不飽和烷基與羥烷 基酯,醋酸乙烯等)的共聚物(見US4008164,4029577,3755264, BP1054677)。這些阻垢劑雖在一定程度上解決了工業水處理結垢問題, 但仍存在一定的缺陷,如對水中的鈣離子容忍度不高,在含鐵與含油 水中阻垢能力下降,與其它水處理緩蝕阻垢劑的復配相容性不盡人意。

  本發明的目的是提供一種新型的阻垢分散劑,即一種四元共聚物, 具有較高的分散能力和較高的鈣容忍度。在高硬、高堿、高鐵、高PH、 高溫與含油條件下,仍能有效地控制結垢,并能與其他現有的阻垢分 散劑復配使用,從而較為完善地實現阻垢分散的水處理目標。

  本發明涉及由下列四種成分經共聚反應而成的共聚物水溶液:

  (一)不飽和羧酸:CH2=CR1COOM或順丁烯二酸酐,富馬酸。

  式中:R1=H,CH3;M=H+,K+或Na+

  即不飽和羧酸包括丙烯酸,甲基丙烯酸及其鉀鹽或鈉鹽,順酐 (酸)或富馬酸。

  (二)不飽和酯:

  丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯或羥烷基酯。

  CH2=CR2COOR3

  式中:R2=H,CH3;R3=C1-3的烷基或羥烷基。

  即此類不飽和酯類包括丙烯酸甲酯,丙烯酸乙酯,甲基丙烯酸甲 酯,甲基丙烯酸乙酯,丙烯酸羥乙酯,丙烯酸羥丙酯,甲基丙烯酸羥 乙酯與甲基丙烯酸羥丙酯。

  (三)不飽和磺酸鹽:CH2=CR4-R5SO3M

式中:R4=H,CH3;R5=零,CH2,C6H5或
(R6=H,C1-6烷基,R7=C1-8烷撐基);M=H+,K+,Na+。

  即此類不飽和磺酸鹽包括:乙烯磺酸,丙烯磺酸,苯乙烯磺酸與 它們的堿金屬鹽,以及以2-丙烯酰胺-2甲基丙烷磺酸(AMPS)為代表的 丙烯酰胺磺酸單體。

(四)烯基甘油醚:
式中:R8=H,CH3。此類不飽和化合物包括烯丙基甘油醚與烯丁基 甘油醚。

  本發明的四元共聚物是將四種單體在溶液中進行共聚反應而制得。 水、醇、酮與芳烴類均可作為共聚反應的溶劑。過硫酸鈉,過硫酸鉀, 過硫酸銨,過氧化氫,過氧化甲乙酮,過氧化苯甲酰等過氧化物與偶 氮二異丁腈等可分解產生游離基的化合物,均可作為共聚反應的引發 劑。

  四種單體中,不飽和羧酸的用量為10-85%wt,以40-70%wt為宜。 不飽和羧酸酯類的用量為5-50%wt,以10-35%wt為宜,磺酸鹽用量為5 -50%wt,以10-35%wt為宜,烯基醚用量可為1-30%wt,以3-15%為宜。

  引發劑用量為共單體量的0.5-20%wt,以2-12%wt為宜。

  溶劑與共單體量的重量比為90∶10-50∶50,以85∶15-60∶40為宜。 聚合過程是在攪拌下,將共單體與溶劑混合,加熱至70-130℃, 在1-4小時內加入引發劑,加完后繼續保溫反應2-6小時,如使用有機 溶劑,需蒸出或加水共沸蒸出,加水溶解以獲得共聚物水溶液。用水 為溶劑者,不經蒸餾即可得成品。

  如欲制備四元共聚物的堿金屬鹽,可用苛性鉀或苛性鈉的水溶液 中和。

  本發明所得共聚物的特性粘度[η]在0.035-0.25之間,以0.05- 0.14為宜。

  本發明共聚物作為新型阻垢分散劑,既可單獨使用,也可與聚磷 酸鹽,正磷酸鹽,鋅鹽,亞硝酸鹽,有機膦酸鹽,多唑與噻唑類緩蝕 劑以及其它天然或合成聚合物復合使用。

  使用時,本發明四元共聚物的用量為水系統量的0.1-5000mg/l, 以1-200mg/l為宜。

  本發明合成的四元共聚物,其特點在于共聚物分子鏈上同時存在 強酸,弱酸吸其兩種不同親和力的非離子基團,對水中的氧化鐵,磷 酸鈣,磷酸鋅與碳酸鈣,顯示出獨特的分散能力。尤其可貴的是,本 發明共聚物具有很高的鈣容忍度(對含Ca++3200mg/l的水,加入本品 1000mg/l阻垢劑,在PH=7條件下,濁度≤0.5mg/l),在高硬、高堿、 高鐵、高PH、高溫與含油條件下,仍可成功地控制水中各種難溶鹽沉 積。這樣不僅可以擴大水處理范圍,降低冷卻水水質要求,更重要的 是可以提高冷卻水處理的濃縮倍數,從而進一步提高冷卻水處理的經 濟效益和環保效果。

  除工業冷卻水外,本發明共聚物還可作為油田水及鍋爐水的水處 理阻垢分散劑。

  本發明之共聚物水溶液可單獨使用,亦可與聚磷酸鹽,鋅鹽,鉬 酸鹽,亞硝酸鹽,有機膦酸鹽,多唑類與噻唑類緩蝕劑以及其它天然 與合成聚合物阻垢劑復配使用。

  實施例1

  在攪拌下,將45%wt丙烯酸,17%丙烯酸羥丙酯與35%wt2-丙烯酰 胺-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)與3%wt烯丙基甘油醚與200%wt水混合,加 熱到70℃,在1小時內加入12%wt(單體)的過硫酸鈉,保溫反應5小時, 得[η]=0.04178的共聚物水溶液。

  實施例2

  在攪拌下,將58%wt丙烯酸,10%wt甲基丙烯酸甲酯,25%wt苯乙 烯磺酸鈉與7%wt烯丙基甘油醚與300%wt水混合,加熱至70℃,于2小 時內加入8%wt(單體)過硫酸鉀,保溫反應5小時,得[η]=0.07529的 共聚物溶液。

  實施例3

  在攪拌下,將70%wt丙烯酸,10%wt丙烯酸乙酯,15%wtAMPS與5% wt烯丙基甘油醚與400%wt水混合,加熱至75℃于3小時內加入3%wt(單 體)的過硫酸鈉,保溫反應5小時,得[η]=0.1538的共聚物水溶液。

  應用例1

  華北某電化廠,水質條件為:

  指 標 項目 單位

  補充水 循環水(動態模擬) PH 7.99 9.36±0.02 PA epm 3.46 MA epm 5.38 15.49 Ca++ mg/l 77.53 209.21 Mg++ mg/l 56.55 174.31 Cl- mg/l 122.75 359.79 Fe++ mg/l 1.26 SiO2 mg/l 33.6

  將例2共聚物水溶液與有機膦復配處理,測得污垢熱阻:

  γ=0.72×10-4m2℃·hr/Kcal。

  應用例2

  華東某化肥廠德士占氣化裝置灰水處理。

  水質條件:懸固: 141 mg/l 二級加熱溫度126℃

  Ca++ 139.5 mg/l PH 8.5-9.5

  CO3= 134.5 mg/l

  HCO3- 134.4 mg.l

  以往采用其它阻垢劑處理,結垢嚴重,運轉周期不到十日,采用 以例1共聚物為主劑的復合藥劑進行處理后,連續運轉八個月未出現 異常現象。

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