[发明专利]一种复合阻垢剂及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合阻垢剂及其应用，属于石油开采与污水处理技术领域。

背景技术

目前，人类正面临着有史以来最严重的环境危机，人均淡水资源占有量逐渐减少，从社会的可持续发展和环保的要求出发，绿色阻垢剂无疑已成为阻垢剂今后的重要发展趋势。

工业上常用的阻垢剂的种类丰富，按照阻垢剂的发展历程及起主要作用的官能团，大致可以将其分为：1、天然聚合物阻垢剂，其曾在20世纪60年代兴起，由于该阻垢剂在水处理应用时投加量大，费用高，所以现在极少使用；2、含磷类聚合物阻垢剂，无机含磷聚合物阻垢剂易水解为正磷酸盐，产生磷酸钙沉淀，而有机磷酸盐易分解，并且存在磷对环境的污染问题；3、共聚合物阻垢剂，主要包括磺酸类、丙烯酸类、马来酸类共聚物阻垢剂；4、绿色新型聚合物阻垢剂，主要包括聚天冬氨酸和聚环氧琥珀酸，其中，聚天冬氨酸（PASP）因其无毒，并可生物降解的特性，成为近年来广泛使用的一种优良的绿色环保阻垢剂。

针对聚天冬氨酸阻垢剂，国内外已于20世纪90年代开始对其进行研究与开发。CN101792504A公开了一种用于工业水处理的绿色环保阻垢剂，其由聚天冬氨酸改性而来，未经改性的聚天冬氨酸阻垢率仅为68%，改性后的聚天冬氨酸阻垢率提高到86%。但是该改性处理的方法操作复杂，而且得到的改性后的聚天冬氨酸在50-80℃下才能够具有良好的阻垢率，因而其应用受到限制。CN101700937A公开了一种适用于高硬高碱工业循环水的复合阻垢剂，该阻垢剂由HEDP、聚天冬氨酸、聚马来酸酐、聚丙烯酸分散剂等组成。CN102557278A公开了一种无磷缓蚀阻垢剂，其由钼酸钠、锌盐、柠檬酸盐、三乙醇胺、苯骈三氮唑、聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、丙烯酸磺酸三元共聚物、固态碱和水组成，该无磷缓蚀阻垢剂用于冷却水时，无毒、无磷、主要有机成分易生物降解，不存在环境问题，排放不受限制，可大大减少后续处理费用。上述两种阻垢剂虽然能够达到良好的阻垢效果，但是其成分组成繁多，使制备成本增高，并不利于大规模的应用。

由此可见，研发出一种新型的复合阻垢剂，仍是本领域亟待解决的问题之一。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种复合阻垢剂及其应用。本发明的复合阻垢剂在聚天冬氨酸低用量的情况下，仍能具有良好的碳酸钙阻垢率，其是一种制作成本低廉，阻垢效率高并且绿色环保的新型复合阻垢剂。

为达上述目的，本发明提供一种复合阻垢剂，其至少包括聚天冬氨酸（PASP）和一小分子物质，其中，所述小分子物质为丙烯酸、L-天冬氨酸（L-APS）、DL-丙氨酸或2-甲基咪唑。

在上述复合阻垢剂中，优选地，所述聚天冬氨酸和所述小分子物质的质量比为2-5:1-4。

在上述复合阻垢剂中，优选地，所述聚天冬氨酸和所述小分子物质的质量比为2-2.5:3.5-4。

在上述复合阻垢剂中，优选地，所述聚天冬氨酸对碳酸钙的阻垢率为70%-85%，该阻垢率为所述聚天冬氨酸在Ca²⁺浓度为240mg/L、HCO₃^-浓度为732mg/L的污水中，用量为60mg/L（以该污水的总体积为基准）下的阻垢率。

本发明的复合阻垢剂中的聚天冬氨酸和小分子物质可以分开存放，在使用时再进行混合。混合的方法可以为将聚天冬氨酸和小分子物质分别加入到待进行处理的水中再混合均匀，也可以为先将聚天冬氨酸和小分子物质混合均匀后再加入到待进行处理的水中，或者将聚天冬氨酸和小分子物质分别配成水溶液再加入到待进行处理的水中混合均匀，或者将聚天冬氨酸和小分子物质配成混合水溶液再加入到待进行处理的水中。当将聚天冬氨酸和小分子物质配成水溶液时，其浓度可以由本领域技术人员进行常规的调控，只要满足二者的比例并能够在应用时顺利进行反应即可。

本发明的复合阻垢剂中的小分子物质主要起到络合作用，大分子的聚天冬氨酸主要起到吸附缠绕作用。在碳酸钙垢的形成初期，小分子物质对Ca²⁺具有络合作用，导致Ca²⁺的溶解度增大，抑制其成核，从而减缓了碳酸钙垢的产生；碳酸钙垢微晶一旦形成，大分子的聚天冬氨酸将起到主导作用，在CaCO₃微晶表面发生物理和化学吸附，使微晶体表面形成双电层，微晶体间存在静电斥力从而阻碍了它们之间的碰撞和形成大晶体。