專利名稱：無磷復合阻垢劑的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種工業(yè)冷卻水處理中阻垢劑，特別涉及一種無磷復合阻垢劑的制備方法。
背景技術：
近年來，隨著國家經濟的快速增長，許多基礎工業(yè)也得到了長足的發(fā)展如能源、鋼鐵、煉油、大化工等，從而使得工業(yè)用水量逐年大幅度上升，其中冷卻水所占比重較大，有些部門甚至高達90%左右。因此，如何利用高新技術、發(fā)揮科研優(yōu)勢、有效合理地節(jié)約用水并保護水資源不受污染，是經濟快速發(fā)展中急需解決的課題之一。工業(yè)冷卻水以前多采用直流冷卻水系統(tǒng)，不僅用水量很大，不易進行水質控制，而且排污量大。目前大多數國家都已將工業(yè)直流冷卻水改為循環(huán)冷卻水，因而在一定程度上節(jié)約了用水，減少了排污，而且防止了污染。在敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，冷卻水通過換熱后升溫，然后在冷卻塔中通過蒸發(fā)作用降溫，返回系統(tǒng)循環(huán)使用。提高濃縮倍數，可有效降低補水量和排污量。但隨著濃縮倍數提高導致垢離子濃度也成比例上升，如不對系統(tǒng)進行水質穩(wěn)定，冷卻水將會出現(xiàn)嚴重的水垢沉積。水中的微溶性物質，如碳酸鈣、磷酸鈣和硫酸鈣等可能在換熱面上形成水垢懸浮固體，泥土、腐蝕產物和泥塵也會沉積在流速較低的地方。含有各種雜質、菌藻的冷卻水將會造成四個主要方面的問題，即金屬腐蝕、界面的結垢、污染的產生和微生物的繁殖。水垢特別容易沉積在傳熱面上，影響傳熱的正常進行、 消耗和浪費能量。嚴重時甚至使換熱器堵塞、系統(tǒng)阻力增大，水泵和冷卻塔效率下降，生產的能耗增加，產量下降。水垢容易發(fā)生垢下腐蝕，造成設備的穿孔，危及安全，這就給冷卻水系統(tǒng)帶來危害。因而，冷卻水水質的控制也就是針對以上問題而采取的各種控制手段和方法，既要降低金屬的腐蝕速度、控制垢層的生長速度，又要使污泥分散在水中而不附在冷卻水系統(tǒng)的各種表面上，同時還要抑制微生物的大量繁殖。目前，主要采用添加一些水質穩(wěn)定劑，其中起主要作用的是阻垢劑，而且絕大多數阻垢劑都有阻垢和緩蝕的雙重作用。阻垢劑目前發(fā)展成以下幾類無機鹽類緩蝕劑、含磷阻垢劑、聚羧酸類阻垢劑、綠色水處理劑。鉻酸鹽、亞硝酸鹽等無機鹽類緩蝕劑，阻垢效果十分優(yōu)越，適應各種水質處理。但由于本身的毒性，是一種致癌物質，隨著環(huán)境保護法規(guī)的日益嚴格，此類藥劑的使用受到嚴格的限制。常見的含磷阻垢劑分為無機聚磷酸鹽、有機膦酸酯、有機多元膦酸和含磷的水溶性聚合物四大類。目前，磷系水處理劑因其無毒、低價、具有較好的緩蝕、阻垢等多種功能， 占當今水處理劑的70% 80%以上，但是磷的排放存在著引起水體富營養(yǎng)化，產生“赤潮” 公害的弊端。近年來，我國近海海域、內陸湖泊如云南滇池、江蘇太湖等均發(fā)生大面積赤潮現(xiàn)象，嚴重影響生態(tài)環(huán)境。對此，國際上限磷和禁磷呼聲越來越高，且有國家采取了限磷和禁磷措施，如德國等提出排放水中濃度< lmg/L等。我國雖然沒有明確規(guī)定，但是隨著人類保護意識的增強和經濟發(fā)展的需要，今后必然需要加以控制，并會開發(fā)出新型環(huán)境友好型水處理劑。綠色水處理劑中比較典型的是聚天冬氨酸。聚天冬氨酸制造工藝清潔，且利用后的聚天冬氨酸酯最終能被微生物或真菌高效穩(wěn)定的降解為對環(huán)境無害的物質，具有很好的緩蝕阻垢性能。但是聚天冬氨酸價格較高，且本身阻垢緩蝕性能一般難以達到很高的水平，目前市場上仍靠跟有機膦酸鹽復合使用，才能達到較好阻垢效果，比如乙二胺四甲叉膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、2-膦酸基-1，2，4- 丁烷三羧酸等，這卻與環(huán)保無磷的環(huán)境友好型發(fā)展方向相違背。

發(fā)明內容
為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種無磷復合阻垢劑的制備方法，采用無磷原料制成，可以在高溫、高PH條件下上時間工作，原料可再生，具有高效的重金屬螯合能力。本發(fā)明是通過以下的技術方案實現(xiàn)的一種無磷復合阻垢劑的制備方法，包括聚天冬氨酸、木質素磺酸鈉、氧化淀粉和去離子水，按照質量百分比為聚天冬氨酸10% 13%、木質素硫酸鈉25% 28%、氧化淀粉 10% 13%、去離子水50% 55%混合制成。所述聚天冬氨酸的純度在40% 55%之間。所述聚天冬氨酸可以是α-聚天冬氨酸或者是α-聚天冬氨酸和β-聚天冬氨酸兩者的混合物，其中混合的聚天冬氨酸中，α-聚天冬氨酸的含量不低于65%。所述聚天冬氨酸還可以選用聚天冬氨酸鈉鹽，所述聚天冬氨酸鈉鹽的純度為 40% 55%。所述木質素磺酸鈉選用分子量為5000 10000的4_羥基_3_甲氧基苯的多聚物。由于高分子的木質素磺酸鈉多具有支鏈結構，在水中多有聚合電介的行為，于金屬螯合量增大，在處理廢水的同時，也可以吸附雜質。所述木質素磺酸鈉的純度為40% 50%。 所述氧化淀粉是由次氯酸氧化玉米淀粉得到的具有羧基的聚合物。本發(fā)明的有益效果為1.采用的原料成分為聚天冬氨酸、木質素磺酸鈉、氧化淀粉，均不含磷；2.該復配物適用于高鈣離子濃度、較高ρΗ值的水系統(tǒng)中，并且可以在較高溫度的水系統(tǒng)中長時間停留；3.該復配體系降低了環(huán)保型水處理劑聚天冬氨酸的用量，而且阻垢性能較單純使用聚天冬氨酸優(yōu)異；4.原料之一木質素磺酸鈉來自于造紙工業(yè)廢水，是豐富的可再生資源；另一種原料氧化淀粉是由次氯酸氧化玉米淀粉得到的具有一定羧酸含量的聚合物，亦是環(huán)境友好的水處理藥劑；
5.該復配體系除了具有優(yōu)異的阻垢性能，還對重金屬，尤其是鐵、亞鐵、鎂、鈣、銅、 亞錫離子有較好的螯合能力，是有效的螯合劑和緩蝕劑。
具體實施例方式以下結合實施例，對本發(fā)明做進一步說明。實施例1處理溫度為200°C 250°C，pH為9 12的廢水。其中金屬離子中鐵含量為300mg/ L,亞鐵離子含量為250mg/L，鎂含量為400mg/L，鈣含量為600mg/L，銅含量為500mg/L，亞錫含量為100mg/L。配置無磷復合阻垢劑lOOKg，其中聚天冬氨酸粉末10Kg，所述聚天冬氨酸全部為α -聚天冬氨酸，純度含量為40%;木質素磺酸鈉28Kg，純度含量為40 % ；氧化淀粉IOKg ；去離子水52Kg。將上述配置的無磷復合阻垢劑IOOKg全部倒入待處理的廢水當中，攪拌，停留 5-10 天。對經過處理后的廢水進行金屬離子成分分析測試鐵含量為5mg/L，亞鐵離子含量為3. 2mg/L，鎂含量為4mg/L，鈣含量為5mg/L，銅含量為3mg/L，亞錫含量為2mg/L。阻垢效率為98. 6%實施例2處理溫度為250°C 300°C，pH為12 13的廢水。其中金屬離子中鐵含量為 200mg/L,亞鐵離子含量為150mg/L，鎂含量為350mg/L，鈣含量為550mg/L，銅含量為400mg/ L，亞錫含量為150mg/L。配置無磷復合阻垢劑lOOKg，其中聚天冬氨酸粉末13Kg，所述聚天冬氨酸全部為α -聚天冬氨酸，純度含量為55%;木質素磺酸鈉25Kg，純度含量為50 % ；氧化淀粉12Kg ；去離子水50Kg。將上述配置的無磷復合阻垢劑IOOKg全部倒入待處理的廢水當中，攪拌，停留 5-10 天。對經過處理后的廢水進行金屬離子成分分析測試鐵含量為2mg/L，亞鐵離子含量為3. 2mg/L，鎂含量為2mg/L，鈣含量為5mg/L，銅含量為3mg/L，亞錫含量為2mg/L。阻垢效率為99. 3%0實施例3處理溫度為100°C 200°C，pH為9 10的廢水。其中金屬離子中鐵含量為150mg/ L,亞鐵離子含量為250mg/L，鎂含量為350mg/L，鈣含量為600mg/L，銅含量為350mg/L，亞錫含量為100mg/L。配置無磷復合阻垢劑lOOKg，其中聚天冬氨酸粉末10Kg，所述聚天冬氨酸為α -聚天冬氨酸和β -聚天冬氨酸的混合物，其中α-聚天冬氨酸含量為75%，純度含量為50% ；
木質素磺酸鈉27Kg，純度含量為50 % ；氧化淀粉IOKg ；去離子水53Kg。將上述配置的無磷復合阻垢劑IOOKg全部倒入待處理的廢水當中，攪拌，停留 5-10 天。對經過處理后的廢水進行金屬離子成分分析測試鐵含量為3mg/L，亞鐵離子含量為2mg/L，鎂含量為2mg/L，鈣含量為5mg/L，銅含量為3mg/L，亞錫含量為3mg/L。阻垢效率為99. 5%。由上述實施例可以看出，本阻垢劑可以將高溫、高pH的廢水中的金屬離子完全螯合，阻垢效率極高，為后處理過程提供了方便，是后處理之后排放的廢水達到國家二級標準，并且處理過程無需降溫，大大節(jié)省了工藝時間。
權利要求
1.一種無磷復合阻垢劑的制備方法，包括聚天冬氨酸、木質素磺酸鈉、氧化淀粉和去離子水，其特征在于按照質量百分比為聚天冬氨酸10% 13%、木質素硫酸鈉25% 28%、 氧化淀粉10% 13%、去離子水50% 55%混合制成。
2.如權利要求1所述的無磷復合阻垢劑的制備方法，其特征在于所述聚天冬氨酸的純度在40% 55%之間。
3.如權利要求1所述的無磷復合阻垢劑的制備方法，其特征在于所述聚天冬氨酸可以是α-聚天冬氨酸或者是α-聚天冬氨酸和β-聚天冬氨酸兩者的混合物，其中混合的聚天冬氨酸中，α-聚天冬氨酸的含量不低于65%。
4.如權利要求1所述的無磷復合阻垢劑的制備方法，其特征在于所述聚天冬氨酸還可以選用聚天冬氨酸鈉鹽，所述聚天冬氨酸鈉鹽的純度為40% 55%。
5.如權利要求1所述的無磷復合阻垢劑的制備方法，其特征在于所述木質素磺酸鈉選用分子量為5000 10000的4-羥基-3-甲氧基苯的多聚物。
6.如權利要求1所述的無磷復合阻垢劑的制備方法，其特征在于所述木質素磺酸鈉的純度為40% 50%。
7.如權利要求1所述的無磷復合阻垢劑的制備方法，其特征在于所述氧化淀粉是由次氯酸氧化玉米淀粉得到的具有羧基的聚合物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無磷復合阻垢劑的制備方法，包括聚天冬氨酸、木質素磺酸鈉、氧化淀粉和去離子水，其特征在于按照質量百分比為聚天冬氨酸為10％～13％、木質素硫酸鈉25％～28％、氧化淀粉10％～13％、去離子水50％～55％混合制成。本發(fā)明所采用的原料均不含磷，在較高pH和較高溫度的廢水中可以長時間留用，原料含有可再生物質，并且對重金屬具有極強的螯合能力。
文檔編號C02F5/12GK102452723SQ201010519068
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月25日 優(yōu)先權日2010年10月25日
發(fā)明者夏志先, 沈劍 申請人:上海豐信環(huán)保科技有限公司