本發(fā)明涉及節(jié)能環(huán)保，尤其涉及一種阻垢緩蝕劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、石化、冶金、鋼鐵、制藥、電力和印染等行業(yè)對水的需求量非常大，水的消耗主要集中在循環(huán)冷卻水方面。盡管絕大部分企業(yè)都采用了循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了水的重復(fù)利用，但水的利用率不高，造成了水資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。因此，目前主要通過合理的技術(shù)手段提高循環(huán)冷卻水的濃縮倍數(shù)，以減少新鮮水的補(bǔ)充量，并降低污水外排量，從而實(shí)現(xiàn)水資源的節(jié)約和環(huán)保效益的提升。

2、但是，隨著系統(tǒng)濃縮倍數(shù)的提高，循環(huán)水系統(tǒng)水質(zhì)呈高硬度、高堿度和腐蝕性離子含量高等特點(diǎn)，為了使系統(tǒng)在該條件下安全運(yùn)行，解決這種高鹽水水質(zhì)中的阻垢和緩蝕問題成為節(jié)水問題的重點(diǎn)。此外，由于淡水資源的短缺，目前工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)用水開始由直接應(yīng)用地下水或自來水轉(zhuǎn)向應(yīng)用處理過的中水、排污水或海水等一些高鹽水體系。高鹽水體系中一般鈣離子、鎂離子、氯離子等結(jié)垢離子、腐蝕性離子含量較高，工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的換熱設(shè)備會發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕和結(jié)垢，致使設(shè)備傳熱能力下降，造成能源和資源的浪費(fèi)。

3、阻垢緩蝕劑作為能促進(jìn)冷卻水系統(tǒng)穩(wěn)定、實(shí)現(xiàn)冷卻水再利用最大化的重要水處理化學(xué)品，近年來得到了快速發(fā)展。但是，目前的阻垢緩蝕劑對于工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)高鹽水體系中的阻垢性能和緩蝕性能較差，阻垢率和緩蝕率一般僅能達(dá)到50%~60%左右，很難進(jìn)一步提高。因此，開發(fā)一種適用于工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)高鹽水體系、且對環(huán)境友好的阻垢緩蝕劑，以有效緩解工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)高鹽水體系的腐蝕問題，確保循環(huán)冷卻水系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行，對促進(jìn)我國水處理藥劑的發(fā)展具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的阻垢緩蝕劑對高鹽水體系的工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的阻垢性能和緩蝕性能較差等問題，本發(fā)明提供一種阻垢緩蝕劑及其制備方法和應(yīng)用。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種阻垢緩蝕劑，所述阻垢緩蝕劑的結(jié)構(gòu)如式ⅰ所示：

4、

5、式ⅰ。

6、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的阻垢緩蝕劑中含有三氮唑的共軛體系，在三氮唑的兩個(gè)-nh2上分別引入亞甲基丁二酸基團(tuán)，使得本發(fā)明中阻垢緩蝕劑分子結(jié)構(gòu)上含有較多羧基基團(tuán)，可以更有效地吸引并螯合ca2+，減少高鹽水體系中ca2+的濃度，從而顯著降低碳酸鈣微晶的生長速度，同時(shí)，本發(fā)明的阻垢緩蝕劑可以吸附在無機(jī)鹽的微晶上，使得微粒間的斥力增加，從而阻礙它們的聚集；除此之外，本發(fā)明提供的阻垢緩蝕劑的結(jié)構(gòu)還有利于其吸附于金屬表面，與金屬表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成一層具有阻擋效果的保護(hù)膜，從而有效阻礙碳酸鈣微晶和金屬容器傳熱面之間碰撞形成結(jié)垢層，并隔絕金屬與腐蝕介質(zhì)的接觸，從而減緩腐蝕速率。本發(fā)明提供的阻垢緩蝕劑能夠顯著降低金屬腐蝕并減少水垢的形成，在高鹽水體系的實(shí)際應(yīng)用中顯示出良好的阻垢緩蝕性能，對于延長設(shè)備使用壽命，保護(hù)環(huán)境等方面具有十分重要的意義，可滿足現(xiàn)代工業(yè)對于高性能阻垢緩蝕劑的需求，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

7、第二方面，本發(fā)明還提供一種阻垢緩蝕劑的制備方法，以3,5-二氨基-1,2,4-三氮唑和亞甲基丁二酸為原料，經(jīng)加成反應(yīng)制備得到阻垢緩蝕劑。

8、作為本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式，所述阻垢緩蝕劑的制備方法包括以下步驟：

9、步驟a，將3,5-二氨基-1,2,4-三氮唑和亞甲基丁二酸分別溶于水中，得3,5-二氨基-1,2,4-三氮唑水溶液和亞甲基丁二酸水溶液；

10、步驟b，惰性氛圍下，向所述3,5-二氨基-1,2,4-三氮唑水溶液中加入引發(fā)劑，混合均勻，加入亞甲基丁二酸水溶液，升溫進(jìn)行加成反應(yīng)，得如式ⅰ所示的阻垢緩蝕劑，即亞甲基丁二酸-3,5-二氨基-1,2,4-三氮唑（ia-dmta），反應(yīng)方程式如下。

11、

12、本發(fā)明所提供的阻垢緩蝕劑的制備方法簡單，反應(yīng)條件溫和，操作簡便，且產(chǎn)品收率較高，便于實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)應(yīng)用。

13、進(jìn)一步地，所述3,5-二氨基-1,2,4-三氮唑和亞甲基丁二酸的摩爾比為1:2.0~1:2.5。

14、進(jìn)一步地，所述3,5-二氨基-1,2,4-三氮唑水溶液的質(zhì)量濃度為4%~5%。

15、進(jìn)一步地，所述亞甲基丁二酸水溶液的質(zhì)量濃度為7%~10%。

16、進(jìn)一步地，所述引發(fā)劑為質(zhì)量濃度9%~12%的過硫酸水溶液，其中，所述引發(fā)劑中過硫酸銨與3,5-二氨基-1,2,4-三氮唑的質(zhì)量比為0.2:1~0.4:1。

17、進(jìn)一步地，所述加成反應(yīng)的溫度為76℃~82℃，反應(yīng)時(shí)間為4h~6h。

18、優(yōu)選的各物質(zhì)之間的加入比，以及優(yōu)選的反應(yīng)溫度和時(shí)間，可提高3,5-二氨基-1,2,4-三氮唑的轉(zhuǎn)化率，降低副反應(yīng)的發(fā)生，進(jìn)而提高亞甲基丁二酸-3,5-二氨基-1,2,4-三氮唑產(chǎn)品的收率和純度。

19、進(jìn)一步地，所述亞甲基丁二酸水溶液采用緩慢滴加的方式加入，滴加時(shí)間為0.5h~1h。

20、需要說明的是，上述反應(yīng)時(shí)間包括亞甲基丁二酸水溶液的滴加時(shí)間。

21、優(yōu)選的亞甲基丁二酸水溶液的加入方式和加入時(shí)間，可使3,5-二氨基-1,2,4-三氮唑與亞甲基丁二酸之間充分反應(yīng)，降低副反應(yīng)的發(fā)生，提高亞甲基丁二酸-3,5-二氨基-1,2,4-三氮唑產(chǎn)品的收率和純度。

22、進(jìn)一步地，加成反應(yīng)結(jié)束后，還包括后處理過程：將反應(yīng)液降至室溫，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)ph至8~9，加入無水乙醇洗滌，靜置分層，過濾，將所得固體干燥，研磨，得阻垢緩蝕劑。

23、具體地，采用質(zhì)量濃度18%~22%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)ph至8~9。

24、需要說明的是，本發(fā)明中所述惰性氣氛由本領(lǐng)域常規(guī)的惰性氣體提供，如氮?dú)狻鍤獾取?/p>

25、第三方面，作為本發(fā)明的另一發(fā)明目的，本發(fā)明還提供了一種阻垢緩蝕劑組合物，包含上述的阻垢緩蝕劑組合物。

26、該阻垢緩蝕劑可以和本領(lǐng)域的常規(guī)水處理劑形成組合物使用，只要組分之間沒有不良影響即可。

27、第四方面，本發(fā)明還提供了上述阻垢緩蝕劑在高鹽水體系的工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的應(yīng)用。

28、本發(fā)明提供的提供了一種高效、多功能、環(huán)境友好型的阻垢緩蝕劑，其可應(yīng)用于高鹽水體系的工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，有效抑制多種金屬容器的腐蝕，同時(shí)阻止多種垢物（如碳酸鈣、硫酸鈣、磷酸鈣、硅酸鈣等）的形成，此外，還與其他水處理藥劑的兼容性好，能夠適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行的要求，可顯著延長設(shè)備的使用壽命，保證工業(yè)用水系統(tǒng)的安全、高效、節(jié)能運(yùn)行，從而推動工業(yè)領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展，具有較高的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保價(jià)值。

29、進(jìn)一步地，所述阻垢緩蝕劑的添加量為50mg/l~80mg/l。

30、本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：

31、本發(fā)明創(chuàng)造性地提出了一種新型的高鹽水體系的工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的阻垢緩蝕劑，其通過3,5-二氨基-1,2,4-三氮唑和亞甲基丁二酸經(jīng)加成反應(yīng)得到，是一種適用于高鹽水體系的工業(yè)循環(huán)冷卻系統(tǒng)的阻垢緩蝕劑，具有成本低、操作簡單、安全高效等優(yōu)點(diǎn)，可在高鹽水體系條件下在金屬表面形成致密牢固的保護(hù)膜，有效減緩金屬的腐蝕和結(jié)垢速率，在高鹽水體系的阻垢率和緩蝕率均可達(dá)到90%以上，有利于提高設(shè)備壽命，保護(hù)系統(tǒng)的安全運(yùn)行，對促進(jìn)我國水處理藥劑的發(fā)展具有重要意義。