[发明专利]一种荧光示踪型阻垢剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种荧光示踪型阻垢剂及其制备方法和应用，所述荧光示踪型阻垢剂的结构通式如下所示：其中，重复单元数n为5‑60，结构式中单元数a:b:c的比例范围为(50‑300)：(3‑25)：1。相对于现有技术，本发明所得荧光示踪型阻垢剂能够快速准确的在线监测，对无机垢抑制效果好，尤其是阻磷酸钙和分散氧化铁效果优良。

技术领域

本发明涉及一种荧光示踪型阻垢剂及其制备方法和应用，属于阻垢剂技术领域。

背景技术

中国经济正处于快速增长时期，城市和工业用水大幅度增长，水供求矛盾日趋尖锐，水资源短缺是制约国家特别是西部大开发的主要因素之一。在人类用水中，工业用水占非常大的比例，且随着工业生产的迅速发展，工业用水量日益增加，而其中冷却水又占工业用水的60%-70%以上。由于工业水中溶解有各种盐类，如重碳酸盐、碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐、磷酸盐和氯化物等，其中磷酸钙属于微溶性盐，溶解度只有0.1mg/L，此外其溶解度会随着温度的升高而降低。因此它们很容易在换热器的表面结晶析出。这些盐沉积在换热设备内表面会导致流体流动阻力增加、传热效率急剧下降，甚至使设备堵塞而影响正常生产。此外铁沉积会导致细菌繁殖，引起垢下腐蚀。

目前对于无机垢的处理，工业一般采用向循环水系统中添加阻垢剂来防止无机垢的形成或者抑制其沉淀。常用的商品化阻垢剂包括含磷阻垢剂、天然高分子阻垢剂和羧酸类共聚物阻垢剂。其中含磷阻垢剂化学稳定性好，耐高温，特别适用于高硬度、高pH和高温下运行的冷却水系统。例如中国专利申请号为201710302864.2，申请公布日为2017年7月4日的专利申请文件公开了一种低磷阻垢剂，具有稳定性好，较低的添加量下阻垢性能优异等特点。但是容易生成难以处理的磷酸钙垢沉积在换热器管壁上，使设备产生蚀点。并且阻垢剂最终以工业废水的组成部分排放到江湖，这要求向循环水系统中添加的阻垢剂不能含有磷、硫等对水体造成二次污染的污染源。相比之下，生物高分子（例如淀粉、纤维素等）是可再生的和环境友好的，符合绿色化学的要求，以生物高分子为基材的阻垢剂很好的解决了上述问题。虽然以生物高分子为基材的阻垢剂具有良好的生物降解能力，并且来源丰富、成本较低。例如中国专利申请号为201310740843.0，申请公布日为2014年7月9日的专利申请文件公开了一种无磷环保高效阻垢剂，组分中包含了葡萄糖酸钠和木质素磺酸钠等可生物降解材料，但是此类阻垢剂上的功能基团数量有限导致阻垢效果有限。为此羧酸类共聚物的阻垢剂开始成为人们的研究热点。并且在聚羧酸类阻垢剂分子链上引入一些亲水基团（羟基、酰胺基团、乙烯氧基等）从而提高阻垢和分散能力。例如中国专利申请号为201210271390.7，申请公布日为2012年11月21日的专利申请文件公开了一种无磷聚醚多功能水处理剂及其制备方法，该阻垢剂对多种水垢具有高效的抑制作用，除此之外还具有良好的缓蚀性能。但是在水处理药剂的实际应用过程中，含磷水处理剂可通过传统的钼酸铵法来测定其浓度从而实现在线监测和自动给药，而无磷水处理剂则无法采用钼酸铵分光光度法测试进而无法对其在水溶液中的含量进行正确评估。

发明内容

发明目的：针对现有阻垢剂在应用时不具有示踪检测作用，很难快速便捷地检测出阻垢剂的含量，难以阻磷酸钙以及分散氧化铁等问题，本发明提供了一种新的荧光示踪型阻垢剂及其制备方法和应用。所得荧光示踪型阻垢剂能够快速准确的在线监测，对无机垢抑制效果好，尤其是阻磷酸钙和分散氧化铁效果优良。

技术方案：为了达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种荧光示踪型阻垢剂，其结构通式如下所示：

;

其中，重复单元数n为5-60，对最终合成的荧光示踪型阻垢剂进行定量分析：利用元素分析技术得到荧光示踪型阻垢剂结构式中单元数a:b:c的比例范围为（50-300）：（3-25）：1。

所述荧光示踪型阻垢剂的制备方法，包括以下步骤：

制备水溶性荧光单体4-(N’-羟乙基-1-哌嗪基)-N-羟乙基-1,8-萘二甲酰烯丙基氯化铵；