[发明专利]一种含磺酸基凹凸棒土缓蚀阻垢剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及水处理阻垢剂，特别涉及一种含磺酸基凹凸棒土缓蚀阻垢剂及其制备方法和应用。

背景技术

水资源短缺是我国乃至全球都将面临的严峻问题，我国是水资源短缺严重的国家之一，在水资源日益紧张的今天，提高工业冷却用水效率，能有效降低水资源需求，缓解水资源压力。提高工业冷却用水的效率最有效的办法之一是循环冷却水的重复利用，但重复利用循环冷却水会带来的一个严重的问题，就是盐分的积累，而盐分的累积会带来换热设备的结垢和腐蚀问题，研制良好的缓蚀阻垢剂是解决这一问题的很好的办法。目前工业中常用的缓蚀阻垢剂以磷系为主，但它溶于水后会引起水体的富营养化，因此新型的无磷阻垢剂是目前的研究热点，而磺酸盐因其良好的阻垢效果受到广泛关注。

我国凹凸棒土的资源储量很大，由于发现的较晚，其深度开发利用水平较低，加之我国非金属矿加工业基础相对薄弱，能够生产的凹凸棒土产品的种类和其它国家相比非常少，这种经济意义重大的矿藏的应用还只限于一般的填料生产，甚至以原土的形式廉价出口，造成了资源的浪费。现在，凹凸棒土以其优良的吸附性逐渐被应用于染料废水的处理以及各种水处理剂的制备，但目前鲜有关于它阻垢剂方面的报道。因此，利用我国凹凸棒土资源丰富的特点，研制开发出高利用价值的产品，对于这种矿产资源的开发研究具有重大的意义。特别是通过改性改良其致密性，从而研制出阻垢性能较高的绿色复合型阻垢剂，也有助于满足我国工业用水处理的需要。

 (1) 建材世界，2010,31(3):7-9，报道了以甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸、丙烯酰胺为单体，在水中以过硫酸铵为引发剂，异丙醇为链转移基的条件下合成共聚物；该聚合物对碳酸钙有良好的阻垢效果，但是当Ca²⁺浓度达到500 mg/ L时, 阻垢率只有57. 8%，对钙离子的容忍度不是很高，且实验中用到了异丙醇，异丙醇有毒，食入或吸入大量的蒸气可引起面红、头疼、精神抑郁、恶心、昏迷等症状，排放到水中，不仅带来环境污染，还会对人体造成伤害；

(2) Desalination 2009,249: 1-4，介绍了以马来酸酐(MA)、苯乙烯磺酸钠(SS)为单体，次磷酸和过氧化氢为引发剂，得到了一种新型阻垢剂，该引发剂具有良好的阻垢效果，但其引发剂中用到了次磷酸，溶于水后会引起水体的富营养化，造成环境污染；

(3) 云南化工，2011, 38(5)：1-6，介绍了以水解聚马来酸酐(HPMA)、聚环氧琥珀酸(PESA)、葡萄糖酸钠、 D-异抗坏血酸钠和锌盐为原料，研制出一种新型无磷缓蚀阻垢剂，实验表明改阻垢剂具有良好的阻垢效果和缓蚀效果，但是其原料复杂，而且引入了锌盐，可能会引起二次污染。

发明内容

针对凹凸棒土的广泛储存量及其良好的水处理效果，以及上述制备过程中存在的不足，本发明公开了一种含磺酸基新型绿色阻垢剂的制备方法。

    一种含磺酸基凹凸棒土缓蚀阻垢剂的制备方法，是先将凹凸棒土溶解在水中，升温，然后将对苯乙烯磺酸钠和和马来酸酐的饱和水溶液滴加到凹凸棒土水体系中，再将引发剂过硫酸铵水溶液在10~15min内滴加完毕，恒温搅拌后蒸发结晶，制得而成， 

所述的凹凸棒土质量占参与反应的凹凸棒土、对苯乙烯磺酸钠和马来酸酐质量之和的1%~25%，优选10%；

所述的对苯乙烯磺酸钠质量占参与反应的凹凸棒土、对苯乙烯磺酸钠和马来酸酐质量之和的15%~80%，优选65%；

所述的马来酸酐质量占参与反应的凹凸棒土、对苯乙烯磺酸钠和马来酸酐质量之和的0.7%~30%，优选25%；

所述的引发剂过硫酸铵占参与反应的凹凸棒土、对苯乙烯磺酸钠和马来酸酐质量之和的5%~15%，优选8%；

所述的升温达到50℃~90℃，优选70℃ 。

有益效果

本发明的优点：(1)原料价格便宜，简单易得；(2)合成路线简单，合成条件要求较低；(3)合成的阻垢剂有良好的水溶性；(4)具有良好的阻碳酸钙垢及分散氧化铁性能。本发明合成了环境友好绿色阻垢剂，该聚合物不仅原料来源广泛，具有良好的水溶性，且不会对水体造成二次污染。对Ca²⁺的容忍度良好，对碳酸钙有很好的阻垢效果，同时又有良好的分散氧化铁效果。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明，以使本领域技术人员更好地理解本发明，但本发明并不局限于以下实施例。

实施例1