[发明专利]一种环保型荧光示踪阻垢剂及其制备方法

说明书

本发明属于工业循环水处理药剂的研制及开发领域，具体涉及一种环保型荧光示踪阻垢剂及其制备方法，本发明方法得到的阻垢剂可应用于化工、电力、冶金等行业。所述环保型荧光示踪阻垢剂的制备方法是首先以顺丁烯二酸酐、尿素为原料，在酸性环境下加热进行聚合反应生成聚琥珀亚酰胺，然后在碱性环境下将酪氨酸和聚琥珀亚酰胺混合并加热进行水解反应，反应结束后得到环保型荧光示踪阻垢剂。本发明方法中选择绿色环保可降解荧光单体酪氨酸，其大量的存在于生物中，来源广泛，便宜易得，且其结构中含有羧基、氨基等阻垢基团。将其应用于荧光示踪阻垢剂的构建中，在实现荧光示踪功能的同时又保证了阻垢剂的绿色环保性，并且可能会提高材料的阻垢性能。

技术领域

本发明属于工业循环水处理药剂的研制及开发领域，具体涉及一种环保型荧光示踪阻垢剂及其制备方法，本发明方法得到的阻垢剂可应用于化工、电力、冶金等行业。

背景技术

随着工业、经济的快速发展，我国本就短缺的水资源得到了严重的污染与浪费。为了节约水资源，我国大多数工业生产行业，如化工、能源、电力、煤化、环保、电子加工、钢铁、冶金等的冷却水系统均采用循环冷却水系统。然而，无机盐垢沉积(如CaCO₃、CaSO₄、BaSO₄、MgCO₃等)，微生物滋长等问题严重影响了循环冷却水系统的运行，其不仅会堵塞管道，降低传热效率，而且会增加后期处理难度，影响生产进度，从而造成巨大的经济损失。目前，解决上述问题最经济、有效且广泛的方法就是向水中投加阻垢剂。阻垢剂可以通过螯合成垢离子、改变垢的晶型结构等方式从而从根本上抑制无机盐垢的形成，此方法简单方便，人工成本低，效果明显。目前，市场上常见的阻垢剂主要为有机膦酸盐阻垢剂、羧酸类聚合物阻垢剂、磺酸类聚合物阻垢剂这几种。这些阻垢剂均表现出了良好的阻垢分散效果，但其不易降解，会给水体带来负担，尤其是有机磷酸盐阻垢剂，在一定条件下会分解成正磷酸盐，导致水中菌藻的大量繁殖，引起水华和赤潮现象。此外，随着环境的不断恶化，人们环保意识的不断加强，以及各个国家新的环保政策的日益出台，上述的部分阻垢剂的使用受到了限制，而绿色环保、易降解的阻垢剂成为了日后研究发展的主流方向，引起了广泛关注。

此外，能够快速、准确检测并控制水体中阻垢剂的浓度是非常有意义的。一方面，水体中阻垢剂浓度过低则不能很好地发挥其作用；另一方面，浓度过高又会导致阻垢剂浪费。目前，工业中使用的大多数阻垢剂配方中会添加含有机磷阻垢剂，通过测定磷含量来进一步确定阻垢剂的浓度。但这种方法存有很大的弊端，包括浓度测定不够精确、操作起来费时费力、浓度控制滞后且对微量聚合物和无磷环保型阻垢剂无法进行测量，从而造成阻垢剂不能及时准确投加。荧光示踪技术通过测定荧光值可以快速、灵敏地在线监测阻垢剂的浓度，从而实现自动按需加药，保证阻垢剂在水中发挥最大的作用。目前，国内外一些公司已经采用荧光示踪技术实现了循环冷却水自动加药功能，但其基本上是将荧光染料分子与阻垢剂混合，通过测定染料的荧光值来实现对阻垢剂浓度的检测，这种方法虽然简单，但它明显的缺点是染料分子易与阻垢剂分离，或与其他分子缔合而失去示踪的作用；另一种方法，聚合物标记法则通过一定的合成方法将荧光单体直接连接在阻垢剂分子生成荧光示踪阻垢剂，这种方法完全克服上述方法的不足，可实现真正意义上的示踪。

基于上述背景，合成绿色环保型荧光示踪阻垢剂是十分有必要的。

发明内容

(一)本发明要解决的技术问题

阻垢剂绿色环保化是目前发展的必然趋势，这对可持续发展具有重大的意义，荧光示踪阻垢剂在发挥阻垢性能的同时亦可准确地检测出其浓度，这对工业水平的提高具有极大的推动作用。荧光单体是构建荧光示踪阻垢剂的核心，目前所报道出的荧光示踪阻垢剂中的荧光单体大多为萘、吡啶、吡喃等的衍生物，这些荧光单体原料价格昂贵、制备工艺复杂，且不具有环保性。这不仅增加了荧光示踪阻垢剂的生产成本，难以实现工业化生产，而且不能完全保证阻垢剂的绿色环保性。因此，本发明通过提供一种绿色、环保型荧光示踪阻垢剂来解决上述问题。

(二)本发明的技术方案