[发明专利]一种荧光标识聚醚羧酸酯缓蚀阻垢剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种荧光标识聚醚羧酸酯缓蚀阻垢剂（APELYG）及其制备方法，是一种适用于工业循环冷却水系统的无磷、无氮、可生物降解的多功能水处理剂，用于水质的缓蚀及阻垢处理，属于水处理技术领域的缓蚀阻垢剂制备及应用技术。

背景技术

循环冷却水系统中含有大量碱土金属阳离子如Ca²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Zn²⁺等，会与水中的SO₄^2-、CO^3-、HCO^3-、OH^-、PO₄^2-、SiO₃^2-等阴离子生成难溶性无机盐如Ca₃(PO₄)₂、CaCO₃、CaSO₄、MgCO₃、Mg(OH)₂，在管道和热交换器表面沉积成垢，从而导致热交换器传热效率降低，严重时能够引起垢下腐蚀。所以使用高效缓蚀阻垢剂来抑制垢物形成和防止金属腐蚀，是保持冷却水循环系统良好运行的关键技术之一。

目前国内外在阻垢剂研究方面主要集中在有机多元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。有机磷类阻垢剂具有化学性能稳定、能耐较高温度和pH值、有明显的溶限效应和协同效应等优点，但是磷是细菌和藻类的营养源，含磷类阻垢剂易造成环境水域的富营养化，促进菌藻的生长形成赤潮而引起水源污染。美国Betz公司于2002年发明了丙烯酸-烯丙基聚醚硫酸盐无磷阻垢剂（AA-APES），该阻垢剂虽然具有很好的阻磷酸钙垢的性能，但是这类阻垢剂的缺点是其结构中仍含有N、S等营养元素，长期大剂量的使用仍然会造成水体的富营养化。因此，开发无磷、无氮、生物降解性能好的绿色环保型缓蚀阻垢剂已成为21世纪水处理剂的发展方向。聚羧酸类阻垢剂具有阻垢效果好、热稳定性好且对环境无污染，普遍受到人们的重视。美国专利5062962和5147555表明聚环氧琥珀酸（PESA）对CaCO₃、CaSO₄、BaSO₄有较好的阻垢效果，且具有生物降解性好、应用范围广等特点。但是由于聚环氧琥珀酸分子结构中主要为羧基官能团，单一的官能团限制了其分散铁的能力；此外，无磷水处理剂一大缺点是由其结构中不含磷从而无法用常用的钼酸铵分光光度法检测，从而无法对水处理药剂的浓度进行在线检测和自动给药。荧光标识聚合物由于其结构分子中含有荧光基团，可通过对荧光标识的物质的测定实现对系统准确的检测和给药控制。因此，开发一种能够荧光示踪并且具有缓蚀阻垢分散多重功能的可广泛适用与工业循环水系统的无磷非氮绿色环保型水处理药剂，对于缓蚀阻垢剂的更新换代具有重要科学意义和重大的应用价值。

本发明采用琥珀酸酐开环法绿色反应工艺制得聚醚羧酸酯反应单体，进而与含乙烯基不饱和双键单体以及含不饱和双键的荧光单体制备了一种优异的阻Ca₃(PO₄)₂、CaCO₃、CaSO₄垢且具有良好缓蚀性能的荧光标识绿色环保型聚醚羧酸酯缓蚀阻垢剂。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种荧光标识聚醚羧酸酯缓蚀阻垢剂（APELYG），该阻垢剂无磷、无氮、可生物降解，具有优异的阻Ca₃(PO₄)₂、CaCO₃、CaSO₄垢效果，同时具有良好的缓蚀性能，是一种环境友好且能够实现在线检测和自动给药的聚醚缓蚀阻垢剂。

技术方案：一种荧光标识聚醚羧酸酯缓蚀阻垢剂（APELYG）是以聚醚羧酸酯反应单体与含乙烯基不饱和双键的单体以及含不饱和双键的荧光单体进行自由基共聚后而得，其结构通式如下：

其中：A是含乙烯基不饱和双键的单体聚合后的重复结构单元，B是含不饱和双键的荧光单体聚合后的重复结构单元，R是H或C₁~C₅低碳烷基。聚合度x为1~5000，聚合度y为1~5000，聚合度z为1~5000，重复单元数m为1~100。