[发明专利]一种阻垢分散剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，更具体地，涉及水处理试剂，特别是指一种阻垢分散剂及其制备方法。

背景技术

阻垢剂、分散剂是循环水、反渗透系统等化学日常处理中一类占较大比重的化学药剂。例如羟基亚乙基二膦酸(HEDP)和氨基三亚甲基膦酸(ATMP)等，都是由其分子中的部分官能团、通过静电力吸附于致垢金属盐类正在形成的晶体(晶核)表面的活性点上，抑制晶体增长，从而使形成的许多晶体保持在微晶状态；与此同时，由于阻垢剂分子在晶体表面上的吸附，使结出的晶体产生畸变。畸变后的晶体与金属表面的粘附力减弱，因此不易沉积于金属表面上；那些未参加吸附的官能团，对晶体呈现离子性，因电荷的排斥力增大而使晶体处于分散状态。因此，它们能分散水中的难溶性无机盐、阻止或干扰难溶无机盐在金属设备表面的沉积、结垢，维持金属设备有良好的传热效果，保证生产正常进行。

水处理中最早得到应用的阻垢剂大约要算聚合磷酸盐。聚合磷酸盐除具有阻垢作用外，还兼具缓蚀作用。但其缺点是易水解为正磷酸盐，如果控制失当，会使本来不太严重的碳酸钙垢问题转变为十分严重的磷酸钙垢问题。20世纪60年代有机膦酸(盐)阻垢剂的问世，表明水中碳酸钙的阻垢技术取得了突破性的进展。也使循环冷却水的超低铬处理配方得以应用。但是有机膦酸(盐)在阻垢分散无机垢的同时也为水中细菌和藻类提供了丰富的营养，使得水处理过程中杀菌灭藻难度加大，若杀菌效果不好，会造成反渗透系统中膜的堵塞和污染，由细菌引起的粘泥会加剧循环水设备的腐蚀。随着国民环保意识的加强，国家对磷的排放限制越来越严格，寻找无磷、低磷的高效阻垢剂成为新的发展趋势。

聚丙烯酸在国外是20世纪50年代初用于冷却水处理的。当时主要的目标是控制碳酸钙、镁等微溶盐类的沉积。随着浓缩倍数的提高，对阻垢分散剂提出了更高的要求。人们不但要求它能对碳酸钙、磷酸钙以及硅酸盐等结垢均有作用，而且还要求它能稳定、分散氢氧化铁、氢氧化锌、锰的氧化物以及微生物粘泥等。由此，用于冷却水处理的聚合物从均聚物发展到共聚物，从二元发展到三元、四元共聚物。各种具有不同功能的单体被大量引入，形成了一个独特的领域；如现在国内比较常见的丙烯酸丙烯酸酯类共聚物、丙烯酸马来酸共聚物、丙烯酸衣康酸共聚物等等，国内专利CN101033278A介绍了一种丙烯酸丙烯酰胺共聚物阻垢分散剂及其制备方法，该阻垢分散剂同时含有酰胺基、羧基官能团，不仅拥有优良的阻硫酸钙垢功能，还有一定分散氧化铁的性能，同时受水质中亚铁离子、钡离子浓度影响较小，具有稳定持久的阻垢性能。在聚合物大分子中引入含硫基团，可以使聚合物拥有优异的阻垢分散性能，如丙烯酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸共聚物、丙烯酸/烯丙基磺酸钠共聚物、丙烯酸/磺酸二聚或者多聚物等等。

发明内容

本发明的主要目的就是针对以上存在的问题与不足，提供一种阻垢分散剂及其制备方法，该阻垢分散剂同时含有酰胺基、羧基、磺酸基官能团，使阻垢分散剂不仅拥有优良的阻碳酸钙垢功能，还有优良的分散氧化铁的能力，具有高效的阻垢分散性能，可广泛应用于工业循环水和反渗透水处理等工业水处理系统中。

为了实现上述目的，本发明的阻垢分散剂采用的技术方案如下：

该阻垢分散剂，其特点是，为丙烯酸、丙烯酰胺和含磺酸基团有机物的共聚物。

较佳地，所述共聚物的固含量为30％～40％，所述共聚物的分子量为1000～10000。

所述丙烯酸、所述丙烯酰胺与所述含磺酸基团有机物的质量比为5～40∶1～15∶1～15。

较佳地，所述丙烯酸、所述丙烯酰胺与所述含磺酸基团有机物的质量比为15～30∶5～10∶1～5。

较佳地，所述含磺酸基团有机物为乙烯基磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸、烯丙基磺酸钠或2-丙烯酰胺基十二烷基磺酸。

本发明还提供了一种制备如上述的阻垢分散剂的方法，其特点是，在反应温度为60℃～100℃，向含有终止剂次亚磷酸钠的水溶液中滴加丙烯酸、丙烯酰胺、含磺酸基团有机物的水溶液，同时滴加引发剂过硫酸铵水溶液，滴加完毕，搅拌反应时间为1～6小时。

较佳地，所述反应温度为65℃～85℃，所述搅拌反应时间为2～3小时。