[发明专利]一种无磷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（APEG）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

阻垢缓蚀效果较好的水处理药剂多为磷酸盐类，如羟基亚乙基二膦酸（HEDP）、多元醇磷酸酯（PAPE）、氨基三亚甲基膦酸（ATMP）、多氨基多醚基四亚甲基磷酸（PAPEMP）、2-羟基磷酰基乙酸（HPAA）、2–膦酸丁烷–1,2,4–三羧酸（PBTC）以及乙二胺四亚甲基磷酸（EDTMP）等。但是磷酸盐类水处理剂由于含磷可充当水中细菌和藻类的营养成分，容易引起水源的富营养化造成水资源的污染。因此开发无磷的绿色水处理药剂势在必行。

现在无磷水处理药剂多为无磷羧酸类水处理剂，如丙烯酸-丙烯酸酯类共聚物（T-225）、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。本发明采用聚醚单体，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无磷聚醚多功能水处理剂（APEG）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类水处理剂。

技术方案：本发明的无磷聚醚多功能水处理剂（APEG）是以聚醚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聚合后的重复结构单元，G是—CH₂—O—或—O—，聚合度x为5~5000，聚合度y为5~5000，重复单元m为5~100；

上述的一种无磷聚醚多功能水处理剂的制备方法为：

在N₂氛下，以聚醚单体质量为基准，将聚醚单体加入反应釜中，将温度调至60~95℃后，加入0.1~5倍聚醚单体质量的含乙烯基不饱和双键的单体、0.1~5倍聚醚单体质量的水，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倍聚醚单体质量，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％无磷聚醚多功能水处理剂。

上述的一种无磷聚醚多功能水处理剂的制备方法中所述的聚醚单体为烯丙基聚乙二醇单醚和乙烯基聚乙二醇单醚的一种或两者的组合；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、偏重亚磺酸钠、偏重亚磺酸钾、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：本发明的无磷聚醚多功能水处理剂（APEG）具有以下优异性能：

（1）该聚醚水处理剂不含磷、氮等富营养元素，具有良好的生物降解性能，是一种新型的绿色水处理剂。其制备工艺绿色环境友好，合成过程采用环保、价廉的水作为反应溶剂，反应过程采用“一锅煮”方式，无需分离，操作简单方便、生产成本较低。

（2）该聚醚水处理剂结构中含有亲水性强的聚醚基团，以及能与钙离子、铁离子和锌离子螯合的羧酸根离子，对工业循环冷却水系统中的磷酸钙、碳酸钙、硫酸钙、氢氧化铁和氢氧化锌等水垢有高效的抑制作用。除此之外还具有良好的缓蚀性能。

（3）该聚醚水处理剂的配伍性好，可与有机磷酸盐、锌盐缓蚀剂等水处理剂复配使用，也可单独使用。