[发明专利]一种硅垢阻垢剂及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种硅垢阻垢剂及制备方法和应用，该硅垢阻垢剂由丙烯酸、2‑丙烯酰胺‑2甲基丙磺酸、N‑叔丁基丙烯酰胺共聚而成，制备工艺简单、生产成本低，且具有优良的阻硅垢效果；同时，该硅垢阻垢剂本身对生物体无毒副作用，使用安全，可满足工业循环冷却水处理领域阻硅垢的要求，特别适用于原水或循环水中硅含量较高的循环系统中胶体硅垢或硅酸盐垢的抑制。

技术领域

本发明属于工业水处理领域，具体涉及一种硅垢阻垢剂及制备方法和应用。

背景技术

硅是地球上含量最丰富的元素之一，也是水环境中最常见的胶体物质，在水中硅的溶解度通常在 150～180 mg·L^-1 之间。工业循环冷却水系统中，为降低补水量和排污量，循环水的浓缩倍率通常较高。但随着浓缩倍率的增加，高硅含量的水在运行过程中常常形成硅垢沉积于设备表面，导致设备传热效率降低及系统管路堵塞。硅垢一旦形成便很难去除，常采用具有强腐蚀性的 NH₄F·HF 清洗形成的硅垢，但操作不当会造成危险。

为了解决硅垢的沉积，人们常常采用加入阻垢剂的方法。美国专利US 4711725公开了使用丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/丙烯酸乙酯共聚物阻止水中磷酸钙垢的沉积，但并未对硅垢进行性能测试。中国专利CN 106458670 A公开了一种疏水改性的环氧烷氨基甲酸酯共聚物并用于阻止水中二氧化硅的沉积。中国专利CN 106458671 A公开了使用包含胺封端的聚氧化烯阻止水中二氧化硅的沉积。中国专利CN 100545212 C公开了使用己二酸/端氨基聚醚/二乙烯三胺共聚物和聚天冬氨酸钠的复合阻垢剂阻止水中二氧化硅的沉积。中国专利CN 108640299 A，以N-叔丁基丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸等为原料氮气保护下制备出三元共聚物阻垢剂，但在合成过程中加入乙二胺四乙酸二钠和改性活性碳纤维材料。美国专利US 5100558公开了采用HEDP、聚氧乙烯、丙烯酸/丙烯羟丙基磺酸醚共聚物（AA/AHPSE）的复合配方来控制水中二氧化硅的沉积。以上这些制备阻垢剂的方法均较复杂，生产成本较高。尽管目前已开发了较多种类的硅垢阻垢剂，但有效解决硅垢仍是水处理系统的技术难题，尤其是对原水或循环水中硅含量较高的循环系统中胶体硅或硅酸盐的阻垢效果更不理想。

发明内容

本发明提供了一种硅垢阻垢剂及制备方法和应用，解决了现有技术中制备工艺复杂，生产成本较高的问题，并且该制备的硅垢阻垢剂的可用于解决了目前多行业循环冷却水中硅的结垢现象，尤其是对原水或循环水中硅含量较高的循环系统中胶体硅或硅酸盐成垢具有良好的阻止和分散能力。

本发明涉及一种硅垢阻垢剂，由共聚单体共聚而成，所述的共聚单体为丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和N-叔丁基丙烯酰胺；

所述的丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和N-叔丁基丙烯酰胺的重量比为70~130:0~60:10~60。

优选地，所述丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和N-叔丁基丙烯酰胺的重量比为120~130:50~60:15~60。

优选地，所述丙烯酸和N-叔丁基丙烯酰胺的重量比为70~90:10~30。

优选地，所述聚合物的粘均分子量为4500~5500，分子量分布系数为3.0~4.0。

本发明还涉及一种硅垢阻垢剂的制备方法，具体为将丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和N-叔丁基丙烯酰胺和去离子水依次加入到反应釜中，搅拌升温至70±2℃，开始滴加引发剂和分子量调节剂，同时滴加氢氧化钠控制溶液pH在3~4之间，经保温后得到硅垢阻垢剂；所述的引发剂为过硫酸钠。

优选地，所述去离子水与共聚单体的重量比为0.75~1.8。

优选地，引发剂和原料的重量比为1:50~60。

优选地，所述的分子量调节剂为次磷酸钠，次磷酸钠和单体的质量比为1:15~20。