[发明专利]一种绿色环保型聚醚多功能水处理剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无磷、无氮且可生物降解的绿色环保型聚醚多功能水处理剂及其制备方法，属于水处理剂制备与应用范畴，适用于循环冷却水系统，尤其适用于高钙冷却水水质。

背景技术

随着人类对生存环境的日益重视和环保法规的日益严格，绿色环保型水处理剂日益受到人们的重视，但是目前大量含磷、含氮阻垢剂的广泛使用，已经造成了菌藻的大量繁殖、水体的富营养化等环境污染问题，因此，开发无磷非氮的绿色水处理剂势在必行。

目前研究较多且阻垢效果较好的水处理剂多为磷酸盐类，如羟基亚乙基二膦酸（HEDP）、氨基三甲叉膦酸（AMP）及2–膦酸丁烷–1,2,4–三羧酸（PBTC）等，虽然此类水处理剂有优异的抑制碳酸钙沉积性能和较好的缓蚀性能，但是由于含磷可以充当水中细菌和藻类的营养成分，易引起水源的富营养化造成水资源的污染；其次HEDP、PBTC等因为相对分子质量较小(< 600)，功能基团较少，对磷酸钙垢和氧化铁颗粒的抑制和分散作用差，对锌盐的稳定性较差，在含有高钙和高铁的水质中易形成难溶于水的有机磷酸钙和有机磷酸铁，影响了它的应用。另一类研究较多的水处理剂为无磷羧酸类水处理剂，如聚丙烯酸（PAA）、聚环氧琥珀酸（PESA）等，虽然美国专利5062962和5147555表明PESA对CaCO₃和CaSO₄有较好的阻垢效果，但是阻磷酸钙的效果很差，并且分散铁的能力较差，此外此类水处理剂的缓蚀性能一般。美国Betz公司2003年推出新一代磺酸盐共聚物AA–APES (丙烯酸–烯丙氧基聚乙氧基硫酸盐共聚物)，阻Ca₃(PO₄)₂ 的效率明显提高，且AA–APES对水硬度、悬浮物、温度有更高的承受力，是最新一代阻Ca₃(PO₄)₂垢的无磷水处理剂，但APES中仍然含有引起水源富营养化的氮元素且阻硫酸钙垢效果较差。中国专利 CN101003410A公开了一种无磷的烯丙氧基聚醚阻垢剂及其制备方法，但该阻垢剂制备过程中会产生大量难以处理的无机废盐，易造成二次污染而增加其工业化应用成本。本发明采用马来酸酐开环绿色反应工艺制得聚醚羧酸反应单体，进而制备了一种无磷非氮且可生物降解的绿色环保型聚醚多功能水处理剂。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种绿色环保型聚醚多功能水处理剂及其制备方法，该水处理剂可生物降解，并具有优异的阻垢、分散和缓蚀性能，是一种环境友好的聚醚水处理剂。

技术方案：本发明的绿色环保型聚醚多功能水处理剂（APEY）是以聚醚羧酸反应单体与含乙烯基不饱和双键的单体进行自由基共聚而得，其结构通式为：

其中：A是含乙烯基不饱和双键单体共聚后的重复结构单元， 聚合度x为2~5000， 聚合度y为2~5000，聚合度n为2~5000， 聚合度z为2~5000，重复单元m为1~100；

上述的一种绿色环保型聚醚多功能水处理剂的制备方法为：

在N₂氛下，以烯丙基聚乙二醇单醚质量为基准，将烯丙基聚乙二醇单醚和0.1～5倍烯丙基聚乙二醇单醚质量的马来酸酐加入反应釜中， 50~150℃下反应1~10h，得聚醚羧酸反应单体。将温度调至60~95℃后，加入0.2~5倍烯丙基聚乙二醇单醚质量的含乙烯基不饱和双键的单体、0.1~5倍烯丙基聚乙二醇单醚质量的水，混匀后滴加质量百分浓度为5％～60％的无机引发剂水溶液，无机引发剂的加入量为0.01~0.5倍烯丙基聚乙二醇单醚质量，0.5～5h滴完，滴完后继续在60~95℃下反应0.5～10h，冷至室温，制得5~80wt％绿色环保型聚醚多功能水处理剂。

上述的一种环保型聚醚阻垢剂的制备方法中所述的含乙烯基不饱和双键单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、马来酸、衣康酸、富马酸、丙烯酸羟甲酯、甲基丙烯酸羟甲酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、丙烯酸羟己酯、马来酸单甲酯、马来酸单乙酯、马来酸单异丙酯、马来酸异丁酯、马来酸单叔丁酯、马来单稀丙酯、富马酸单甲酯、富马酸单乙酯、富马酸单丙酯、富马酸二羟丙酯或富马酸单丁酯的一种或多种的组合。

所述的无机引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾、过磺酸钠、过磺酸钾或过氧化氢中的一种或者多种的组合。

有益效果：本发明的绿色环保型聚醚多功能水处理剂（APEY）具有以下优异性能：