[发明专利]一种无磷荧光阻垢缓蚀剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种无磷荧光阻垢缓蚀剂及其制备方法，该荧光阻垢缓蚀剂为分子量可控、耐温阻垢缓蚀性能好、绿色环保的聚合物缓蚀剂。该荧光示踪阻垢缓蚀剂的制备方法，利用有机二羧酸与烯醇聚氧乙烯醚进行酯化反应，得到羧基功能化改性的烯醇聚氧乙烯醚，再与丙烯酸丁酯、马来酸酐、4,4'‑二氨基二苯乙烯‑2,2'‑二磺酸经原子转移自由基聚合得到无磷荧光阻垢缓蚀剂。本发明在火电厂循环水处理系统中可以更好地实现对水处理药剂的监测，有效抑制水垢的生成，降低运行成本，提高循环水的利用率，保证循环冷却水系统的稳定运行，应用前景广泛。

技术领域

本发明属于阻垢缓蚀剂技术领域，具体来说，涉及一种无磷荧光阻垢缓蚀剂及其制备方法。

技术背景

火电厂开式循环冷却水系统主要存在两个问题：腐蚀和结垢。腐蚀会导致金属表面的劣化，影响设备的安全运行，降低其使用寿命，结垢则会导致循环水系统的冷却效率降低，造成巨大的经济损失，为解决以上问题的最有效的方法是在循环水系统中加入缓蚀阻垢剂。常见的水处理药剂主要是无机磷酸盐、有机磷酸盐和低磷聚合物等，这些药剂投加到水体环境中，降解困难，释放磷元素导致水体富营养化，导致水质恶化。因此，使用低磷、低毒、对环境不造成负面影响的材料开发绿色环保型水处理剂是循环冷却水阻垢缓蚀剂发展的方向。

常见的绿色环保型阻垢剂一般为高分子聚合物：(1)低毒、耐氯、耐高温、阻CaCO₃垢性能好的烷基环氧羧酸盐；(2)生物降解性好的聚天冬氨酸和聚环氧琥珀酸。由于聚合物的定量分析目前还没有简便易行的方法，循环水现场只能依靠总磷的多少来控制加药量，无法通过实验室化学分析确定其消耗速率，快速、准确的测定其浓度在缓蚀阻垢剂实际使用中是极为重要的。利用荧光示踪技术可以实现水处理剂浓度在线测量和实时控制，由于荧光化合物是具有0.1～1.0荧光量子效率、光吸收摩尔消光系数至少为1000的分子，可在10^-6～10^-5甚至更小的浓度范围之内被检测出来，因此具有灵敏度高，检测下限低，可选择性好和可调控性好的优势。

一般采用物理共混方法制得的配方型产品存在诸多局限，而传统方法制备聚羧酸均采用自由基聚合，得到的聚羧酸相对分子质量(PDI)分布较宽，且共聚物中丙烯酸类单体与其他单体的序列分布随机性大、难以控制。

发明内容

本发明提供一种无磷荧光示踪阻垢缓蚀剂及其制备方法，该荧光示踪缓蚀剂具有分子量可控、耐温阻垢缓蚀性能好、绿色环保的特点，在火电厂水处理应用前景广泛。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种无磷荧光阻垢缓蚀剂，该缓蚀剂为分子量可控的聚合物缓蚀剂，其分子量范围为5000～6000，荧光量子产率可以达到35％以上，最低检出限低至1.0mg/L。

所述的一种无磷荧光示踪阻垢缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)将质量比为25～30：30～40的烯醇聚氧乙烯醚、有机二羧酸在N₂保护下20～30℃预先搅拌0.5～1h混合均匀，然后升温至80～90℃，继续搅拌反应3～4h，将产物冷却至室温，得到大分子单体烯醇聚氧乙烯醚羧酸盐(PEGA)；

步骤2)将质量比为25～30：30～35：150～175：0.12～0.2：1.2～1.8：4.2～5.8的大分子单体烯醇聚氧乙烯醚羧酸盐(PEGA)、二甲基亚砜(DMSO)、水、溴化亚铜(CuBr)、溴化铜(CuBr₂)与联吡啶(bipy)在N₂保护下冰水浴中搅拌0.3～0.5h，混合均匀，然后加入2-溴丙酸甲酯(MBP)，2-溴丙酸甲酯(MBP)与大分子单体烯醇聚氧乙烯醚羧酸盐质量比为0.3～0.4：25～30，30～40℃反应6～8h，反应结束后，过滤，分别用甲醇、乙醇清洗，用二氯甲烷萃取提纯，得到大分子引发剂烯醇聚氧乙烯醚羧酸盐(PEGA-Br)；