[发明专利]一种无磷缓蚀阻垢剂及其合成方法

说明书

技术领域

本发明属于工业循环冷却水处理技术领域，具体涉及一种新型多功能缓蚀阻垢剂及其制备方法。

背景技术

随着现代工业的发展和环境保护要求的不断提高，对工业循环冷却水化学处理药剂提出了更高的要求。适用于较宽水质范围具有阻垢、缓蚀、分散、杀菌等多种功能的水处理药剂的制备及其作用机理研究是目前水处理剂药剂研究的主要内容。开发在一个分子中同时含有多个官能团的有机化合物成为目前的研究热点。

当前国内外在阻垢剂研究方面主要集中在有机多磷酸类阻垢剂和聚羧酸类阻垢剂，缓蚀剂主要集中在有机磷、有机胺类和复配缓蚀剂。这些引入羧酸、磺酸以及膦酸等多个官能团的化合物的膦系全有机配方因其优良的缓蚀阻垢性能而受到广泛关注，由于其大大降低了磷含量，曾被认为是绿色环保的缓蚀阻垢剂。但膦系全有机配方毕竟也是含磷的缓蚀阻垢剂，有机膦酸虽然稳定，不易自然水解，但是由于水体本身的复杂性，使用过程中仍然会产生正磷酸盐，使水体有富营养化趋势。随着环保和节水意识的加强，“绿色阻垢剂”的概念不断提出，使得低磷甚至无磷的多功能水处理药剂的开发日益重要。

聚羧酸类水处理剂如聚丙烯酸、聚马来酸的成功开发是水处理技术的突破性进展，由于无磷曾被认为是环境可接受的阻垢剂。但是研究表明其生物降解性差，长期在环境中积累存在潜在的危害性。

随着无磷、可生物降解的缓蚀阻垢剂聚环氧琥珀酸和聚天冬氨酸的开发，“绿色缓蚀阻垢剂”的概念已经成为本世纪水处理药剂的发展方向。但是美国专利US5147555也同时表明聚环氧琥珀酸虽然具有良好的缓蚀性能和阻碳酸钙和硫酸钙性能，对磷酸钙的阻垢效果却很差。

有研究表明，由有机胺(伯胺或仲胺)碱性条件下与CS₂反应生成的氨荒酸盐又称二硫代氨基甲酸盐(dithiocarbamate)，简称DTC，具有优良的杀菌、阻垢和缓蚀性能且具有良好的生物降解性，已成为一种广谱油田化学用剂。它已在国外油田的污水处理、缓蚀、酸化、杀菌等方面发挥作用。但关于含氨荒酸盐的多官能团的水处理剂一直未见文献报道。专利SPE26008(1993)报道了DTC净水剂应用于墨西哥湾和北海油田采出水处理系统。专利US516409和专利US 565848报道了将DTC用于除去污水中的Ag、Hg、Pb等重金属离子。

发明内容

本发明的目的是提供一种无磷、生物可降解的绿色缓蚀阻垢剂。

本发明的另一目的是提供一种上述缓蚀阻垢剂的制备方法。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种无磷缓蚀阻垢剂，具有如下式(I)结构：

其中

R₁、R₂、R₃或R₄分别独自地为氢、羧酸基、羧酸盐基、羧酸酯基、多羧酸基、多羧酸盐基、多羧酸酯基、磺酸基、磺酸盐基、二硫代甲酰基或二硫代甲酸盐基；优选分别独自地为氢、C1～3的羧酸基、C1～3的羧酸盐基、C2～7的多羧酸基、C2～7的多羧酸盐基、C3～7的多羧酸酯基、C1～3的磺酸基、C1～3的磺酸盐基、二硫代甲酸基或二硫代甲酸盐基，其中所述的盐为钠盐；进一步优选分别独自地为-H、-CH₂SO₃H或其钠盐、-CH₂COOH或其钠盐、-CHCOOHCH₂COOH或其钠盐、-CHCOOHCH₂COOCH₃或其钠盐、-CHCOOCH₃CH₂COOCH₃、-CHCOOCH₃CH₂COOH或其钠盐或-CSSNa；最优选分别独自地为-H、-CH₂SO₃H或其钠盐、-CH₂COOH或其钠盐、-CHCOOHCH₂COOCH₃或其钠盐或-CSSNa。

最佳的R₁、R₂和R₃基团为-H、-CH₂SO₃Na、-CH₂COONa、-CHCOONaCH₂COOCH₃或-CSSNa，最佳的R₄基团为-H或-CSSNa。

n为0、1或2，优选为0或1。

本发明的无磷缓蚀阻垢剂的合成方法，大体包括如下步骤：