具有阻垢緩蝕殺菌作用的復(fù)合水處理劑及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種復(fù)合水處理劑及其制備方法，該水處理劑，主要由馬來(lái)酸酐-丙烯酰嗎啉共聚物、羥基膦基乙酸化合物、有機(jī)膦酸化合物和鋅鹽制備而成。本發(fā)明中馬來(lái)酸酐-丙烯酰嗎啉共聚物具有很好的阻垢分散作用，并且由于大分子鏈中引入了含有叔胺結(jié)構(gòu)的嗎啉基團(tuán)，因此使其聚合產(chǎn)物具有很好的殺菌作用。本發(fā)明所述水處理劑將阻垢劑、殺菌劑、緩蝕劑三者進(jìn)行優(yōu)化組合，使水處理劑達(dá)到一劑多效的功能，從而能夠?qū)ρh(huán)水的阻垢、腐蝕、微生物三大問(wèn)題進(jìn)行一劑處理。本發(fā)明所述水處理劑使用操作簡(jiǎn)單，減少了循環(huán)水現(xiàn)場(chǎng)加藥程序，節(jié)約了人力物力。
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有阻垢緩蝕殺菌作用的復(fù)合水處理劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，涉及一種用于防止工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中結(jié)垢、腐蝕和菌 藻滋生的藥劑及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 冷卻水長(zhǎng)期循環(huán)使用后，必然會(huì)帶來(lái)沉積物附著、金屬腐蝕和微生物滋生這三個(gè) 問(wèn)題，解決這三個(gè)問(wèn)題行之有效的方法就是針對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)的水質(zhì)、設(shè)備材質(zhì)、工況條件， 選擇阻垢劑、緩蝕劑、殺菌劑組成適宜的水處理工藝配方，確定工藝控制條件，進(jìn)行循環(huán)冷 卻水的正常運(yùn)行處理，保證冷卻塔、凝汽器等設(shè)備處于最佳的運(yùn)行狀態(tài)，有效的控制水垢的 產(chǎn)生、預(yù)防管道設(shè)備的腐蝕，有效的控制微生物的生長(zhǎng)，提高工業(yè)循環(huán)冷卻水的重復(fù)利用 率。
[0003] 但是，現(xiàn)有的技術(shù)中尚存在一些問(wèn)題，水處理藥劑具有針對(duì)性，殺菌、阻垢和緩蝕 等效果不能同時(shí)存在，阻垢分散劑如丙烯酸類(lèi)共聚物、馬來(lái)酸(酐）共聚物具有優(yōu)良的阻垢 及一定的緩蝕能力，卻不具備殺菌的功效；氧化性、非氧化性殺菌劑殺菌作用顯著，卻沒(méi)有 阻垢緩蝕能力。循環(huán)水現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)，阻垢緩蝕劑與殺菌劑需全部投加，才能起到綜合的水處 理作用。單一功能水處理劑在各自作用時(shí)，需要的成本較高，現(xiàn)場(chǎng)投加需配置相對(duì)應(yīng)的加藥 設(shè)施，消耗的大量的人力物力。所以尋求開(kāi)發(fā)既能保證阻垢緩蝕性能，又能控制微生物滋生 的一劑多效的水處理藥劑，具有十分重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種復(fù)合水處理劑及其制備方法，該處理劑 具有阻垢、緩蝕、殺菌作用。
[0005] 本發(fā)明所述復(fù)合水處理劑，主要由馬來(lái)酸酐-丙烯酰嗎啉共聚物、羥基膦基乙酸 化合物、有機(jī)膦酸化合物和鋅鹽制備而成，各原料的重量比分別為馬來(lái)酸酐-丙烯酰嗎啉 共聚物1-30%、有機(jī)膦酸化合物5-30%、羥基膦基乙酸化合物1-20%、異噻唑啉酮1-25%、鋅鹽 (以鋅計(jì)）1-15%，其余為水。
[0006] 優(yōu)選的，各原料的重量比分別為馬來(lái)酸酐-丙烯酰嗎啉共聚物5-25%、有機(jī)膦酸化 合物10-25%、羥基膦基乙酸化合物2-15%、異噻唑啉酮5-20%、鋅鹽（以鋅計(jì)）5-10%，其余為 水。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明，所述馬來(lái)酸酐-丙烯酰嗎啉共聚物是采用如下方法制備的： (1) 向反應(yīng)器中加入50-100重量份3-甲氧基丙酸甲酯和80-150重量份嗎啉，在 0-150°C下反應(yīng)； (2) 反應(yīng)完畢后，在非質(zhì)子溶劑的存在下，加入1-3重量份堿金屬氫氧化物作為催化 劑，0. 1-0. 5重量份銅鐵靈（N-亞硝基-β -苯胲胺）作為阻聚劑，50-150°C加熱反應(yīng)，得到 丙烯酰嗎啉； (3) 向另一反應(yīng)器中加入30-60重量份馬來(lái)酸酐和80-150重量份水，加熱至70-KKTC， 使其完全溶解；攪拌下，向其中加入步驟（2)制備得到的丙烯酰嗎啉和80-130重量份過(guò)硫 化物，控制反應(yīng)溫度70-KKTC，反應(yīng)1-5小時(shí)，冷卻，即得。
[0008] 優(yōu)選的，步驟（1)中3-甲氧基丙酸甲酯和嗎啉在60-KKTC下反應(yīng)。
[0009] 優(yōu)選的，步驟（2)的反應(yīng)溫度為80-130°C。
[0010] 采用上述方法制備的馬來(lái)酸酐-丙烯酰嗎啉共聚物具有很好的阻垢分散作用，并 且由于大分子鏈中引入了含有叔胺結(jié)構(gòu)的嗎啉基團(tuán)，因此使其聚合產(chǎn)物具有很好的殺菌作 用。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明，所述羥基膦基乙酸化合物包括2-羥基膦基乙酸（HPAA)及其鉀鹽或 鈉鹽。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明，所述有機(jī)膦酸化合物包括羥基乙叉二膦酸（HEDP)、乙二胺四甲叉膦 酸（EDTMP )、氨基三甲叉膦酸（ATMP )，或上述三種膦酸的鈉鹽或鉀鹽。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明，所述異噻唑啉酮的活性濃度為1. 5-1. 8%。
[0014] 上述異噻唑啉酮為市售商品。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明，所述鋅鹽為氯化鋅或硫酸鋅。
[0016] 本發(fā)明的水處理劑也可以有氮唑類(lèi)物質(zhì)，其含量為0-1%，所述的氮唑類(lèi)物質(zhì)可以 是苯并三氮唑，該類(lèi)物質(zhì)對(duì)抑制銅腐蝕具有較好的效果。
[0017] 本發(fā)明的復(fù)合水處理劑還可以含有助溶劑，其加入量為0-5%，所述的助溶劑包括 硫酸、冰乙酸和乙醇，以發(fā)揮增溶作用，使復(fù)合劑更容易復(fù)配。
[0018] 本發(fā)明所述水處理劑的制備方法為：將上述原料混合，將如水?dāng)嚢杈鶆蚣吹谩?br> [0019] 本發(fā)明復(fù)合水處理劑在循環(huán)水中的使用濃度可以是5-100mg/L，優(yōu)選10-60mg/L。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明還提供了一種馬來(lái)酸酐-丙烯酰嗎啉共聚物及其制備方法。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明，所述馬來(lái)酸酐-丙烯酰嗎啉共聚物，其制備方法如下： (1) 向反應(yīng)器中加入50-100重量份3-甲氧基丙酸甲酯和80-150重量份嗎啉，在 0-150°C下反應(yīng)； (2) 反應(yīng)完畢后，在非質(zhì)子溶劑的存在下，加入1-3重量份堿金屬氫氧化物作為催化 劑，0. 1-0. 5重量份銅鐵靈（N-亞硝基-β -苯胲胺）作為阻聚劑，50-150°C加熱反應(yīng)，得到 丙烯酰嗎啉； (3) 向另一反應(yīng)器中加入30-60重量份馬來(lái)酸酐和80-150重量份水，加熱至70-KKTC， 使其完全溶解；攪拌下，向其中加入步驟（2)制備得到的丙烯酰嗎啉和80-130重量份過(guò)硫 化物，控制反應(yīng)溫度70-KKTC，反應(yīng)1-5小時(shí)，冷卻，即得。
[0022] 優(yōu)選的，步驟（1)中3-甲氧基丙酸甲酯和嗎啉在60-KKTC下反應(yīng)。
[0023] 優(yōu)選的，步驟（2)的反應(yīng)溫度為80_130°C。
[0024] 本發(fā)明中馬來(lái)酸酐-丙烯酰嗎啉共聚物具有很好的阻垢分散作用，并且由于大分 子鏈中引入了含有叔胺結(jié)構(gòu)的嗎啉基團(tuán)，因此使其聚合產(chǎn)物具有很好的殺菌作用。本發(fā)明 所述水處理劑將阻垢劑、殺菌劑、緩蝕劑三者進(jìn)行優(yōu)化組合，使水處理劑達(dá)到一劑多效的功 能，從而能夠?qū)ρh(huán)水的阻垢、腐蝕、微生物三大問(wèn)題進(jìn)行一劑處理。本發(fā)明所述水處理劑 使用操作簡(jiǎn)單，減少了循環(huán)水現(xiàn)場(chǎng)加藥程序，節(jié)約了人力物力。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 實(shí)施例1馬來(lái)酸酐-丙烯酰嗎啉共聚物的制備 取500mL四孔瓶，加入78. 7g 3-甲氧基丙酸甲酯和116. Ig嗎啉，在80°C反應(yīng)6小時(shí)，邊 反應(yīng)邊蒸出甲醇，反應(yīng)完畢減壓蒸出未反應(yīng)的嗎啉，再蒸出低沸物，得中間體。再加入1.8g 氫氧化鉀，0. 2g銅鐵靈，在120°C下反應(yīng)3小時(shí)，減壓蒸餾得到丙烯酰嗎啉。
[0026] 在500mL四孔瓶中，加入IOOg去離子水，49. Ig馬來(lái)酸酐，升溫至75°C使其完全 溶解，將32. 6g丙烯酰嗎啉溶于50g去離子水水中，置于滴液漏斗中，將15g過(guò)硫酸銨溶于 IOOg去離子水中配制成引發(fā)劑。在馬來(lái)酸酐水溶液升溫至90°C時(shí)，將引發(fā)劑過(guò)硫酸銨溶液 與丙烯酰嗎啉溶液在3小時(shí)內(nèi)均勻滴加入四孔瓶中，維持反應(yīng)溫度在105±3°C，中間體和 引發(fā)劑滴加完畢后，繼續(xù)保溫反應(yīng)1小時(shí)，降溫至60°C得產(chǎn)物馬來(lái)酸酐-丙烯酰嗎啉共聚 物。
[0027] 實(shí)施例2 復(fù)合水處理劑的制備：將16g馬來(lái)酸酐-丙烯酰嗎啉共聚物(其制備方法見(jiàn)實(shí)施例1)、 158羥基乙叉二膦酸（冊(cè)0?)、58羥基膦基乙酸（即44)、88硫酸鋅、158異噻唑啉酮和418水 依次加入250mL燒杯中，攪拌均勻得所需復(fù)合水處理劑，所用單劑的投加量按純品計(jì)算，下 同。
[0028] 水質(zhì)：|丐硬 175mg/L，總堿 130mg/L。
[0029] 采用上述復(fù)合水處理劑進(jìn)行阻碳酸鈣試驗(yàn)，試驗(yàn)方法參照"水處理劑阻垢性能的 測(cè)定碳酸鈣沉積法"（GB/T 16632-2008)，試驗(yàn)水溫80°C，靜置10h。
[0030] 采用上述復(fù)合水處理劑進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕試驗(yàn)，試驗(yàn)方法參照"水處理劑緩蝕性 能的測(cè)定-旋轉(zhuǎn)掛片法"（GB/T 18175-2000)，試驗(yàn)溫度為40°C，試片轉(zhuǎn)速為80轉(zhuǎn)/分，試 驗(yàn)時(shí)間為72h試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。
[0031] 采用上述復(fù)合水處理劑進(jìn)行殺菌率試驗(yàn)，試驗(yàn)方法參照"工業(yè)循環(huán)冷卻水中菌藻 的測(cè)定方法一粘液形成菌的測(cè)定"(GB/T 14643. 1-2009)，培養(yǎng)溫度為29±1°C，培養(yǎng)時(shí)間為 72h，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。
[0032] 實(shí)施例3 復(fù)合水處理劑的制備：將15g馬來(lái)酸酐-丙烯酰嗎啉共聚物、20g乙二胺四甲叉膦酸 (EDTMP)、7g羥基膦基乙酸（HPAA)、5g硫酸鋅、IOg異噻唑啉酮和43g水依次加入250mL燒 杯中，攪拌均勻得所需復(fù)合水處理劑。
[0033] 水質(zhì)：|丐硬 175mg/L，總堿 100mg/L。
[0034] 采用上述復(fù)合劑和水質(zhì)按照實(shí)施例2的方法分別進(jìn)行靜態(tài)阻碳酸鈣垢試驗(yàn)、旋轉(zhuǎn) 掛片腐蝕試驗(yàn)和殺菌率試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表1。
[0035] 實(shí)施例4 復(fù)合水處理劑的制備：將20g馬來(lái)酸酐-丙烯酰嗎啉共聚物、IOg乙二胺四甲叉膦酸 (EDTMP)、5g羥基膦基乙酸（HPAA)、8g硫酸鋅、IOg異噻唑啉酮和42g水依次加入250mL燒 杯中，攪拌均勻得所需復(fù)合水處理劑。
[0036] 水質(zhì)：鈣硬 230mg/L，總堿 240mg/L。
[0037] 采用上述復(fù)合劑和水質(zhì)按照實(shí)施例2的方法分別進(jìn)行靜態(tài)阻碳酸鈣垢試驗(yàn)、旋轉(zhuǎn) 掛片腐蝕試驗(yàn)和殺菌率試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表1。
[0038] 實(shí)施例5 復(fù)合水處理劑的制備：將IOg馬來(lái)酸酐-丙烯酰嗎啉共聚物、25g氨基三甲叉膦酸 (ATMP)、12g羥基膦基乙酸（HPAA)、0. 5g苯并三氮唑（BTA)、18g異噻唑啉酮和34. 5g水依次 加入250mL燒杯中，攪拌均勻得所需復(fù)合水處理劑。
[0039] 水質(zhì)：|丐硬 100mg/L，總堿 130mg/L。
[0040] 采用上述復(fù)合劑和水質(zhì)按照實(shí)施例2的方法分別進(jìn)行靜態(tài)阻碳酸鈣垢試驗(yàn)、旋轉(zhuǎn) 掛片腐蝕試驗(yàn)和殺菌率試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表1。
[0041] 實(shí)施例6 復(fù)合水處理劑的制備：將IOg馬來(lái)酸酐-丙烯酰嗎啉共聚物、20g羥基乙叉二膦酸 (HEDP)、IOg羥基膦基乙酸（HPAA)、3g氯化鋅、12g異噻唑啉酮和45g水依次加入250mL燒 杯中，攪拌均勻得所需復(fù)合水處理劑。
[0042] 采用上述復(fù)合劑和水質(zhì)按照實(shí)施例2的方法分別進(jìn)行靜態(tài)阻碳酸鈣垢試驗(yàn)、旋轉(zhuǎn) 掛片腐蝕試驗(yàn)和殺菌率試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表1。
[0043] 對(duì)比例1 本對(duì)比例主劑采用馬來(lái)酸酐一丙烯酸共聚物，其原料與制備方法如下： 將16g馬來(lái)酸酐一丙烯酸共聚物、15g羥基乙叉二膦酸（HEDP)、5g羥基膦基乙酸 (HPAA)、8g硫酸鋅、15g異噻唑啉酮和41g水依次加入250mL燒杯中，攪拌均勻得所需復(fù)合 水處理劑。
[0044] 水質(zhì)：|丐硬 175mg/L，總堿 130mg/L。
[0045] 采用上述復(fù)合水處理劑按照實(shí)施例2的方法分別進(jìn)行靜態(tài)阻碳酸鈣垢試驗(yàn)、旋轉(zhuǎn) 掛片腐蝕試驗(yàn)和異養(yǎng)菌殺菌率試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表1。
[0046] 對(duì)比例2 本對(duì)比例采用活性含量1. 6%異噻唑啉酮，與實(shí)施例2做殺菌率對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表1。
[0047] 表 1

【權(quán)利要求】
1. 一種復(fù)合水處理劑，其特征在于，主要由馬來(lái)酸酐-丙烯酰嗎啉共聚物、羥基膦基乙 酸化合物、有機(jī)膦酸化合物和鋅鹽制備而成，各原料的重量比分別為馬來(lái)酸酐-丙烯酰嗎 啉共聚物1-30% ;有機(jī)膦酸化合物5-30% ;羥基膦基乙酸化合物1-20% ;異噻唑啉酮1-25% ; 以鋅計(jì)，鋅鹽為1-15% ;其余為水。
2. 如權(quán)利要求1所述復(fù)合水處理劑，其特征在于，各原料的重量比分別為馬來(lái)酸酐-丙 烯酰嗎啉共聚物5-25% ;有機(jī)膦酸化合物10-25% ;羥基膦基乙酸化合物2-15% ;異噻唑啉酮 5-20% ;以鋅計(jì)，鋅鹽為5-10% ;其余為水。
3. 如權(quán)利要求1所述復(fù)合水處理劑，其特征在于，所述馬來(lái)酸酐-丙烯酰嗎啉共聚物是 采用如下方法制備的： (1) 向反應(yīng)器中加入50-100重量份3-甲氧基丙酸甲酯和80-150重量份嗎啉，在 0-150°C下反應(yīng)； (2) 反應(yīng)完畢后，在非質(zhì)子溶劑的存在下，加入1-3重量份堿金屬氫氧化物作為催化 齊[J，0. 1-0. 5重量份銅鐵靈作為阻聚劑，50-150°C加熱反應(yīng)，得到丙烯酰嗎啉； (3) 向另一反應(yīng)器中加入30-60重量份馬來(lái)酸酐和80-150重量份水，加熱至70-KKTC， 使其完全溶解；攪拌下，向其中加入步驟（2)制備得到的丙烯酰嗎啉和80-130重量份過(guò)硫 化物，控制反應(yīng)溫度70-KKTC，反應(yīng)1-5小時(shí)，冷卻，即得。
4. 如權(quán)利要求1所述復(fù)合水處理劑，其特征在于，所述羥基膦基乙酸化合物包括2-羥 基膦基乙酸，及其鉀鹽或鈉鹽。
5. 如權(quán)利要求1所述復(fù)合水處理劑，其特征在于，所述有機(jī)膦酸化合物包括羥基乙叉 二膦酸、乙二胺四甲叉膦酸、氨基三甲叉膦酸，或上述三種膦酸的鈉鹽或鉀鹽。
6. 如權(quán)利要求1所述復(fù)合水處理劑，其特征在于，所述異噻唑啉酮的活性濃度為 1. 5-1. 8% ;所述鋅鹽為氯化鋅或硫酸鋅。
7. 如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述復(fù)合水處理劑，其特征在于，還含有氮唑類(lèi)物質(zhì)，其含量 為0-1% ;或還含有助溶劑，其加入量為0-5%。
8. -種馬來(lái)酸酐-丙烯酰嗎啉共聚物，其特征在于，其制備方法如下： (1) 向反應(yīng)器中加入50-100重量份3-甲氧基丙酸甲酯和80-150重量份嗎啉，在 0-150°C下反應(yīng)； (2) 反應(yīng)完畢后，在非質(zhì)子溶劑的存在下，加入1-3重量份堿金屬氫氧化物作為催化 齊[J，0. 1-0. 5重量份銅鐵靈作為阻聚劑，50-150°C加熱反應(yīng)，得到丙烯酰嗎啉； (3) 向另一反應(yīng)器中加入30-60重量份馬來(lái)酸酐和80-150重量份水，加熱至70-KKTC， 使其完全溶解；攪拌下，向其中加入步驟（2)制備得到的丙烯酰嗎啉和80-130重量份過(guò)硫 化物，控制反應(yīng)溫度70-KKTC，反應(yīng)1-5小時(shí)，冷卻，即得。
9. 如權(quán)利要求8所述馬來(lái)酸酐-丙烯酰嗎啉共聚物的制備方法，其特征在于，主要步驟 如下： (1) 向反應(yīng)器中加入50-100重量份3-甲氧基丙酸甲酯和80-150重量份嗎啉，在 0-150°C下反應(yīng)； (2) 反應(yīng)完畢后，在非質(zhì)子溶劑的存在下，加入1-3重量份堿金屬氫氧化物作為催化 齊[J，0. 1-0. 5重量份銅鐵靈作為阻聚劑，50-150°C加熱反應(yīng)，得到丙烯酰嗎啉； (3) 向另一反應(yīng)器中加入30-60重量份馬來(lái)酸酐和80-150重量份水，加熱至70-KKTC， 使其完全溶解；攪拌下，向其中加入步驟（2)制備得到的丙烯酰嗎啉和80-130重量份過(guò)硫 化物，控制反應(yīng)溫度70-KKTC，反應(yīng)1-5小時(shí)，冷卻，即得。
10.如權(quán)利要求9所述制備方法，其特征在于，步驟（1)中3-甲氧基丙酸甲酯和嗎啉在 60-100°C下反應(yīng)；步驟（2)的反應(yīng)溫度為80-130°C。
【文檔編號(hào)】C08F222/06GK104211195SQ201410467667
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】胡新霞, 王俊明, 王金明, 劉文峰, 黃凱, 柴斌, 劉曉民, 張華 , 謝澤新, 鄭萍 申請(qǐng)人:山東天慶科技發(fā)展有限公司