專利名稱：聯(lián)合阻垢劑和阻垢器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聯(lián)合阻垢劑和阻垢器，所述聯(lián)合阻垢劑和阻垢器可以用于對進(jìn)入熱水器的水進(jìn)行阻垢處理。
背景技術(shù)：
為了防止熱水器中的水結(jié)垢，可以對熱水器中的水進(jìn)行阻垢處理。目前，化學(xué)絡(luò)合掩蔽法是相對有效的方法之一?；瘜W(xué)絡(luò)合掩蔽劑法又稱阻垢劑法。常用的阻垢劑包括聚磷酸鹽、有機(jī)磷和聚羧酸類阻垢劑等。聚磷酸鹽曾長期被用作緩蝕阻垢劑。聚磷酸鹽是正磷酸鹽的縮合聚合物。水質(zhì)穩(wěn)定處理中常用的有三聚磷酸鈉(Na5P3Oltl)和六偏磷酸鈉(Na6P6O18)，前者的投加量一般在2 5mg/L ;后者一般在I 5mg/L。增加用量,不但沒有更好的效果,反而會因超過了聚·磷酸鹽在水中的溶解度，而出現(xiàn)白色沉淀。市售聚磷酸鹽的溶解度一般在4ppm左右。此外聚磷酸鹽在一定條件下還能在金屬表面形成保護(hù)膜，起到緩蝕作用。有機(jī)磷阻垢劑包括甲叉膦酸鹽(如乙二胺四甲叉膦酸鹽、簡稱EDTMP ;氨基三甲叉膦酸鹽，簡稱ATMP)和二膦酸鹽(如I-羥基-亞乙基_1，1 二膦酸鹽，簡稱HEDP)兩大類有機(jī)磷阻垢劑具有不易水解、能適應(yīng)較寬PH范圍、阻垢效果好、熱穩(wěn)定性強(qiáng)、投藥量低等優(yōu)點(diǎn)，并兼有阻垢和緩蝕的功能。其投加量一股在I 5mg/L。聚羧酸類阻垢劑主要是陰離子型的，目前使用較廣的有聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸和聚馬來酸等。聚羧酸類阻垢劑的用量一般在I 5mg/L。目前，聚磷酸鹽可以作為聚磷酸鹽濾料使用。本申請中聚磷酸鹽濾料主要是指聚磷酸鹽玻璃球。也可以使用其他任何形式的聚磷酸鹽顆粒。聚磷酸鹽濾料可以從市場上公開購得。例如，北京三信和化工開發(fā)聚磷酸鹽有限公司銷售的尼柯爾 硅磷晶產(chǎn)品，其化學(xué)名為聚磷酸鈣鈉，主要成分為聚磷酸納和氧化鈣。另外，還包括韓國圣山科技株式會社的nikry牌產(chǎn)品和韓國三富化學(xué)株式會社的niphos牌產(chǎn)品，這些產(chǎn)品均可以從市場上購得。聚磷酸鹽濾料存在問題是，其自溶性較高，裝在容器中時，只要有水，甚至有水汽，它都會溶解。因而不管是否在有效使用，它都在消耗，因此壽命通常只有半年左右。這種使用壽命是由單個聚磷酸鹽濾料自身溶解速度決定的。加再多的量，各個聚磷酸鹽濾料也會同時都在溶解，不會增加壽命。另一個問題，是在某些水質(zhì)條件下，聚磷酸鹽基本上是不能正常使用的，原因是在這種水質(zhì)中，當(dāng)溫度升高時，聚磷酸鹽會迅速分解成正磷，產(chǎn)生白色沉淀。此時，聚磷酸鹽濾料已不是聚磷酸鹽，不再具備對鈣鎂離子的絡(luò)合掩蔽性能，反而會生成磷酸鹽水垢，造成更大的結(jié)垢麻煩。更大的缺點(diǎn)是，在靜水狀態(tài)下聚磷酸鹽濾料自身溶解消耗過大，并且其在水中的溶解度很低，當(dāng)自溶解超過一定濃度時，盛裝它的容器內(nèi)便出現(xiàn)大量沉淀，很容易引起水變混的問題。缺點(diǎn)之三是，菌的滋生問題也沒有得到解決，由于沒有消毒手段，在靜水的情況下，容易加速細(xì)菌的繁殖，使容器中的水變質(zhì)，甚至發(fā)臭。另外，申請人還發(fā)現(xiàn)，不同地區(qū)的水質(zhì)不同，對阻垢劑的阻垢效果影響很大。同樣的阻垢劑，在例如徐州地區(qū)可以起到很好的阻垢效果。但在貴陽，則不能得到滿意的阻垢效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決上述問題。本發(fā)明通過同時使用陶瓷濾料、聚磷酸鹽濾料和有機(jī)磷濾料作為聯(lián)合阻垢劑，解決了上述問題。同時，本發(fā)明提供了一種使用上述聯(lián)合阻垢劑的阻垢器。本發(fā)明通過將有機(jī)磷濾料與陶瓷濾料和聚磷酸鹽濾料聯(lián)合使用，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷。但是，有機(jī)磷阻垢劑通常為液體，無法直接與陶瓷濾料和聚磷酸鹽濾料聯(lián)合使用，因此，本發(fā)明對有機(jī)磷阻垢劑進(jìn)行顆粒化，將其制成緩釋的顆粒濾料，從而解決了本發(fā)明的技術(shù)問題。具體而言，本發(fā)明包括以下方面。I. 一種聯(lián)合阻垢劑，所述聯(lián)合阻垢劑包含有機(jī)磷濾料、陶瓷濾料和聚磷酸鹽濾料，所述有機(jī)磷濾料是緩釋的液體有機(jī)磷阻垢劑的顆粒濾料，所述陶瓷濾料是包含氧化物陶瓷粉末的顆粒濾料。2. 一種阻垢器，所述阻垢器包括罐體、入水口、出水口和位于所述罐體中的有機(jī)磷·濾料層、陶瓷濾料層和聚磷酸鹽濾料層，所述有機(jī)磷濾料層含有有機(jī)磷濾料，所述有機(jī)磷濾料是緩釋的液體有機(jī)磷阻垢劑的顆粒濾料，所述陶瓷濾料層含有陶瓷濾料，所述陶瓷濾料是包含氧化物陶瓷粉末的顆粒濾料。3.如第2方面所述的阻垢器，其中所述阻垢器還包括水層。4.如第2方面所述的阻垢器，其中以重量比計，陶瓷濾料層聚磷酸鹽濾料層有機(jī)磷濾料層=2 8 2 4 I 3。5.如第2方面所述的阻垢器，其中沿著從入水口和出水口的方向，在罐體中分別布置所述陶瓷濾料層、聚磷酸鹽濾料層和有機(jī)磷濾料層。6.如第2方面所述的阻垢器，其中在所述陶瓷濾料層、聚磷酸鹽濾料層和有機(jī)磷濾料層中相鄰兩層之間、以及入水口和出水口處具有過濾裝置，優(yōu)選所述過濾裝置為濾布，更優(yōu)選在所述聚磷酸鹽濾料層和有機(jī)磷濾料層之間的濾布比其他濾布更厚。7.如第I方面所述的聯(lián)合阻垢劑或如第2方面所述的阻垢器，其中所述陶瓷濾料用下述方法制備焙燒天然礦石得到氧化物陶瓷粉末，將所述氧化物陶瓷粉末與煅燒爐粉塵和/或電廠粉煤灰混合并進(jìn)行造粒。8.如第I方面所述的聯(lián)合阻垢劑或如第2方面所述的阻垢器，其中所述陶瓷濾料的組成為CaO :20 60 ；MgO :30 90 ；Si02 :1 40 ；A1203 :0. 3 20 ；ZnO :0 15 ；Ti02 0 15 ；Fe203 :0. I I ；S02 :0. I 2 ；K20 :0 3. 0 ；Na20 :0 0. 6，優(yōu)選為 CaO 30 60 ；MgO :35 55 ；Si02 :1 20 ；A1203 :0. 3 15 ；ZnO :1 10 ;Ti02 :0. I 3 ；Fe203 :0. I 0. 5 ;SO2 :0. I 2 ；K20 :0 3. 0 ；Na20 0 0. 6。9.如第I方面所述的聯(lián)合阻垢劑或如第2方面所述的阻垢器，其中所述液體有機(jī)磷阻垢劑為選自有機(jī)多元膦酸化合物中的至少一種，優(yōu)選為亞甲基膦酸型液體有機(jī)磷阻垢劑(氨基三亞甲基膦酸、乙二胺四亞甲基膦酸、二乙烯三胺五亞甲基膦酸)、同碳二膦酸型液體有機(jī)磷阻垢劑(包括I-羥基-亞乙基-1，I- 二膦酸、I-氨基-亞乙基-1，I- 二膦酸)以及羧基膦酸型液體有機(jī)磷阻垢劑(2-膦酸基-1，2，4-三羧基丁烷)中的至少一種。


圖I是對比例I的僅使用有機(jī)磷濾料層的阻垢器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是對比例2的聯(lián)合使用陶瓷濾料層和有機(jī)磷濾料層的阻垢器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是實施例I的聯(lián)合使用陶瓷濾料層、有機(jī)磷濾料層和聚磷酸鹽濾料層的阻垢器的結(jié)構(gòu)示意圖。在附圖中，相同的部件用相同的附圖標(biāo)記來表示。其中，I表示罐體；2表示進(jìn)水口 ；3表示出水口 ；4表示陶瓷濾料層；5表示聚磷酸鹽濾料層；6表示有機(jī)磷濾料層；7表示水層；8表不擋板。
具體實施例方式下面對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。在本申請中，除非另有說明，所提到的比例均為重量比。
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申請人研究發(fā)現(xiàn)，影響聚磷酸鹽水解速度的因素有1)溫度，當(dāng)溫度升高時，水解加快。當(dāng)水溫超過30 40°C，并在一些催化因素作用下，聚磷酸鈉可在數(shù)小時(甚至幾分鐘內(nèi))發(fā)生顯著的水解；2)pH值，當(dāng)pH值較低時，水解加快。當(dāng)pH = 6. 5 7. 5時，水解基本穩(wěn)定；3)菌藻類微生物的存在，可使水解加快。其中，聚磷酸鹽阻垢劑熱穩(wěn)定性差，是它應(yīng)用的一個主要障礙。由此可知，聚磷酸鹽的消耗受到水質(zhì)、水溫、PH值和水量等因素的影響較大。為了防止聚磷酸鹽的過快消耗，本申請中將聚磷酸鹽濾料與陶瓷濾料和有機(jī)磷濾料組合使用。陶瓷濾料是包含氧化物陶瓷粉末的顆粒濾料。陶瓷濾料的特點(diǎn)是遇水釋放活性氧?；钚匝醯尼尫乓呀?jīng)通過化學(xué)發(fā)光的檢驗得到證實。由于活性氧具有極強(qiáng)的氧化能力，能使聚磷酸鹽濾料在靜止水中發(fā)生鈍化，以至溶解速度明顯減慢。另外，陶瓷濾料釋放的活性氧自身具有殺菌滅藻、降低水中化學(xué)耗氧量(COD)指標(biāo)的功能，同時能夠有效抑制水質(zhì)在其他方面的污染，如微量有機(jī)物污染，重金屬污染，氯污染等?；钚匝醢殡S著陶瓷濾料的水解過程而生成，該過程的標(biāo)志是水溶液的pH值上升。陶瓷濾料的制備方法如下。焙燒天然礦石，所述天然礦石可以為選自菱鎂礦礦石、白云石、沸石、伊利石和麥飯石中的至少一種，得到氧化物陶瓷粉末。必要時，可以添加一定比例的TiO2和/或ZnO來調(diào)節(jié)氧化物陶瓷粉末的組成?？梢杂帽┧嵊袡C(jī)樹脂的醋酸丁酯或二丙酮醇溶液，或丙烯酸的水性乳液等對所得到的陶瓷粉末進(jìn)行表面處理。將該氧化物陶瓷粉末與煅燒爐粉塵和/或電廠粉煤灰混合，可選地加入其他添加劑，進(jìn)行造粒，得到的陶瓷濾料顆粒。煅燒爐粉塵是指將天然礦石煅燒成耐火材料時，從煅燒窯出口回收的粉塵。電廠粉煤灰是指從火力發(fā)電廠蒸汽鍋爐的煙囪口收集的粉塵。對煅燒爐粉塵和電廠粉煤灰的來源不作特別限定，只要得到的陶瓷濾料可以滿足下述組成，且不影響陶瓷濾料釋放活性氧的效果即可。其他添加劑的實例可以包括二氧化鈦、還原鐵粉、氧化鋅和活性碳粉等。本發(fā)明的陶瓷濾料可以是燒結(jié)濾料，也可以是免燒結(jié)濾料。作為免燒結(jié)濾料，在造粒時可以添加粘結(jié)劑。粘結(jié)劑可以為丙烯酸樹脂的醋酸丁酯溶液或水性丙烯酸樹脂水溶液等。免燒結(jié)陶瓷濾料也可以直接使用純水或自來水等造粒。將該陶瓷濾料顆粒晾干，在110 2600C的溫度下烘烤0. 5 5小時。隨后將陶瓷濾料浸泡在水中0. 5 20小時，以進(jìn)行清洗和熟化處理。最后在110 160°C的溫度下將陶瓷濾料烘干I 5小時。陶瓷濾料的組成為 CaO 20 60 ；MgO :30 90 ；Si02 :1 40 ；A1203 :0. 3 20 ；ZnO :0 15 ；Ti02 :0 15 ；Fe203 :0. I I ；S02 :0. I 2 ；K20 :0 3. 0 ；Na20 :0 0. 6。其組成優(yōu)選為CaO :30 60 ；MgO :35 55 ；Si02 :1 20 ；A1203 :0. 3 15 ；ZnO :1 10 ；Ti02 :0. I 3 ；Fe203 :0. I 0. 5 ；S02 :0. I 2 ；K20 :0 3. 0 ；Na20 :0 0. 6。作為燒結(jié)濾料，可以通過將造粒后的陶瓷濾料顆粒在高溫下進(jìn)行燒結(jié)得到。陶瓷濾料的制備方法可參見CN101565299A。陶瓷濾料中使用的氧化物陶瓷粉末的制備方法可以參見CN101565298A和CN101450856B。本發(fā)明的有機(jī)磷濾料是緩釋的液體有機(jī)磷阻垢劑的顆粒濾料。有機(jī)磷阻垢劑通常為液體，為了實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)效果，需要將液體有機(jī)磷阻垢劑制成固體顆粒(濾料)，以使其具有緩釋功能，既要保證阻垢效果，又要保證增強(qiáng)聚磷酸鹽的穩(wěn)定性，同時控制有機(jī)磷濾料的釋放量，使其具有足夠長的使用壽命。另外，還需要保證有機(jī)磷濾料本身具有耐水性，釋放速度的變化較小，釋放量盡量保持隨時間的均勻一致性。而且，有機(jī)磷濾料的添加不會引起鎂合金犧牲陽極在熱水器中過多地消耗。另外，有機(jī)磷濾料還要使過濾水阻垢性能提高、自身成本低廉且壽命持久。緩釋的液體有機(jī)磷阻垢劑的顆粒濾料可例如以通過以下方法制備，所述方法包括·以下步驟1.滲磷步驟其中將液體有機(jī)磷阻垢劑與多孔材料互相混合并干燥；2.粉碎步驟其中對所得混合物進(jìn)行粉碎從而得到粉末；3.第一表面包覆步驟其中使用包含環(huán)氧樹脂或丙烯酸樹脂的第一包覆劑對所述粉末進(jìn)行表面包覆處理；4.混合步驟其中將經(jīng)第一表面包覆處理后的粉末與耐水性增強(qiáng)用粉料混合；5.造粒步驟其中對混合后的粉末進(jìn)行造粒；6.耐水性增強(qiáng)用粉料包覆步驟其中在造粒后期或造粒結(jié)束后，使用耐水性增強(qiáng)用粉料對顆粒進(jìn)行表面包覆處理；7.烘烤步驟其中對造出的顆粒進(jìn)行烘烤；8.第二表面包覆步驟其中使用包含環(huán)氧樹脂或丙烯酸樹脂的第二包覆劑對烘烤后的顆粒進(jìn)行表面包覆處理，并進(jìn)行干燥，由此得到緩釋的液體有機(jī)磷阻垢劑的顆粒濾料。其中，在滲磷步驟中，還可以根據(jù)需要使用聚羧酸類阻垢劑。滲磷步驟和第二表面包覆步驟均可根據(jù)實際需要進(jìn)行一次或多次，從而得到合適的滲磷量、合適的強(qiáng)度、合適的耐水性和合適的有機(jī)磷釋放速度。滲磷步驟優(yōu)選進(jìn)行I 3次，第二表面包覆步驟優(yōu)選進(jìn)行I 5次。在本發(fā)明中，將有機(jī)磷滲到無機(jī)多孔材料中，使用無機(jī)多孔材料存儲有機(jī)磷，有利于有機(jī)磷的緩慢釋放。液體有機(jī)磷阻垢劑可以選自有機(jī)多元膦酸化合物，包括亞甲基膦酸型液體有機(jī)磷阻垢劑(氨基三亞甲基膦酸ATMP、乙二胺四亞甲基膦酸EDTMP、二乙烯三胺五亞甲基膦酸DETPMP);同碳二膦酸型液體有機(jī)磷阻垢劑(包括I-羥基-亞乙基-1，I-二膦酸HEDPU-氨基-亞乙基-I，I-二膦酸AEDP);以及羧基膦酸型液體有機(jī)磷阻垢劑(2-膦酸基-1，2，4-三羧基丁烷PBTCA)。在所述滲磷步驟中，液體有機(jī)磷阻垢劑可以與低分子量聚羧酸類阻垢劑共同使用。所述低分子量聚羧酸類阻垢劑可以選自聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸和聚馬來酸等中的至少一種。無機(jī)多孔材料可以選自活性炭、羥基磷灰石和沸石等。無機(jī)多孔材料可以與填充料一起使用。所述填充料為選自鈦白粉、煅燒硅酸鋁、石英砂和滑石粉中的一種或多種。在滲磷步驟中，液體有機(jī)磷阻垢劑可以是水溶液的形式，對液體有機(jī)磷阻垢劑的濃度不作特別限定，優(yōu)選液體有機(jī)磷阻垢劑的濃度為50%以上。混合干燥之后，吸附在多孔材料上的有機(jī)磷阻垢劑與多孔材料的比例可以適當(dāng)選擇，優(yōu)選其重量比為0.5 :9.5 4 1，優(yōu)選為I : 2 2 : 1，更優(yōu)選為I : I。如果一次滲磷步驟無法達(dá)到上述比例，可以進(jìn)行多次滲磷步驟。在粉碎步驟中，可以將粉末粉碎到20-200目。通過粉碎，可以使粉末暴露出其自身的無磷斷面。在所述第一表面包覆步驟中，包含環(huán)氧樹脂的第一包覆劑中還包含固化劑和稀釋齊U，優(yōu)選環(huán)氧樹脂固化劑稀釋劑=I 0. I 0. 3 0. 2 5。包含丙烯酸樹脂的第一包覆劑中還包含稀釋劑，優(yōu)選丙烯酸樹脂稀釋劑=I 0.2 5。在第一表面包覆步驟中，表面包覆可以例如通過將粉末浸入第一包覆劑溶液中進(jìn)行。環(huán)氧樹脂可以使用溶劑型環(huán)氧樹脂如環(huán)氧樹脂E44或水性環(huán)氧樹脂。丙烯酸樹脂可以使用水性丙烯酸樹脂,如MC水性丙烯酸樹脂系列或水性丙烯酸樹脂RW系列。水性環(huán)氧樹脂和水性丙烯酸樹脂可以使用水作為稀釋劑。溶劑型環(huán)氧樹脂可以使用無水乙醇和二丙酮醇作為稀釋劑。對于環(huán)氧樹月旨，優(yōu)選添加固化劑，水性環(huán)氧樹脂可以使用雙氰氨，溶劑型環(huán)氧樹脂可以使用多元胺類或其衍生物。通過該第一表面包覆步驟，可以建立阻擋層，同時該阻擋層也是將來造粒后顆粒的加固層。該加固層作為不溶于水的網(wǎng)絡(luò)，可以使濾料顆粒在水中保持顆粒狀而不會散開，從而防止含有有機(jī)磷的部位因有機(jī)磷的溶解而相互脫開。該步驟可以根據(jù)實際需要進(jìn)行一·次或多次。在混合步驟中，可以得到用于造粒的粉末?；旌喜襟E和耐水性增強(qiáng)用粉料包覆步驟可以使用相同的耐水性增強(qiáng)用粉料。耐水性增強(qiáng)用粉料可以是由煅燒硅酸鋁、鈦白粉和石英砂中的至少兩種組成的混合物，其中煅燒硅酸鋁石英砂鈦白粉=(4 0) (8 I) 1，以重量比計。為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以選擇其他合適的耐水性增強(qiáng)用粉料。經(jīng)第一表面包覆處理后的粉末與所述耐水性增強(qiáng)用粉料的混合比可以為4 : (I 4)。通過添加耐水性增強(qiáng)用粉料，可以提高有機(jī)磷濾料的耐水性。在造粒步驟中，可以使用粘結(jié)劑。對粘結(jié)劑的種類不作特別限定?？梢允褂冒h(huán)氧樹脂和/或丙烯酸樹脂的粘結(jié)劑。使用環(huán)氧樹脂時可以同時使用固化劑和稀釋劑。對固化劑沒有特別限制，可以使用本領(lǐng)域已知的固化劑。例如，水性環(huán)氧樹脂可以使用雙氰氨作為固化劑，溶劑型環(huán)氧樹脂可以使用多元胺類或其衍生物作為固化劑。對稀釋劑沒有特別限制，可以使用選自無水乙醇、二丙酮醇和水中的至少一種。樹脂、固化劑與稀釋劑的比例可以為樹脂固化劑稀釋劑=I 0. I 0. 3 0. 2 5。包含丙烯酸樹脂的粘合劑中還可以包含稀釋劑，丙烯酸樹脂稀釋劑優(yōu)選為I : 0. 2 5。使用水性丙烯酸樹脂時，只需要加水稀釋即可。使用水性粘結(jié)劑的優(yōu)點(diǎn)是操作方便且環(huán)保。使用溶劑型粘結(jié)劑的優(yōu)點(diǎn)是造粒結(jié)實且強(qiáng)度較高。在造粒后期或造粒結(jié)束后，可以使用耐水性增強(qiáng)用粉料對顆粒進(jìn)行表面包覆處理，即耐水性增強(qiáng)用粉料包覆步驟。該步驟可以提供濾料顆粒的強(qiáng)度，同時增加有機(jī)磷擴(kuò)散阻力，減緩有機(jī)磷釋放速度。該步驟可以根據(jù)實際需要進(jìn)行一次或多次。烘烤步驟可以在真空烘箱中進(jìn)行，溫度可以為120_170°C，烘烤時間可以為1-10小時。對烘烤后的顆?？梢赃M(jìn)行第二表面包覆步驟，表面包覆可以例如通過將粉末浸入第二包覆劑溶液中進(jìn)行。所述第二包覆劑可以與所述第一包覆劑相同。即，包含環(huán)氧樹脂的第二包覆劑中還包含固化劑和稀釋劑，優(yōu)選環(huán)氧樹脂固化劑稀釋劑=I : 0. I 0.3 0.2 5;包含丙烯酸樹脂的第二包覆劑中還包含稀釋劑，優(yōu)選丙烯酸樹脂稀釋劑=I 0. 2 5 ;所述第二包覆劑中還可選地包含填料,所述填料由煅燒娃酸招、鈦白粉、炭黑、膨潤土、三聚磷酸鋁以5 10 I 0. 01 0. 5 0. I I : 0. I I的比例組成，樹脂固化劑稀釋劑填料=I 0. I 0. 3 0. 2 5 0. I 2。該步驟可根據(jù)實際需要進(jìn)行一次或多次。通過第二表面包覆步驟，可以保證濾料顆粒在水中浸泡時，直到有機(jī)磷大部分?jǐn)U散出去，濾料顆粒仍能保證自身的完整性。最終得到的有機(jī)磷濾料可以保證有機(jī)磷在顆粒中緩慢向水中釋放，其它有機(jī)或無機(jī)物均不溶解到水中，使得濾料顆粒中形成一張由有機(jī)樹脂組成的網(wǎng)，將有機(jī)磷隔開，并且，該網(wǎng)在表面處與表層的有機(jī)樹脂層相連接，共同保證濾料顆粒的壽命和均勻釋放速度。本發(fā)明還提供了一種阻垢器。所述阻垢器包括罐體和位于所述罐體中的有機(jī)磷濾料層、陶瓷濾料層和聚磷酸鹽濾料層。所述阻垢器還可以包括水層。在所述罐體上具有入水口和出水口。入水口和出水口的位置可以根據(jù)需要設(shè)計，可以具有一個或多個入水口和出水口。例如，可以具有2個出水口，一個用于通往熱水器，·一個用于冷水。通常入水口位于罐體的底部或靠近底部的側(cè)部，出水口則位于罐體的頂部或靠近頂部的側(cè)部。陶瓷濾料層聚磷酸鹽濾料層有機(jī)磷濾料層=(2 8) (2 4) (I 3)，以重量比計。陶瓷濾料層、聚磷酸鹽濾料層和有機(jī)磷濾料層可以布置在多孔擋板上。在各層之間的空隙處可以形成水層。在各層之間和入水口和出水口處可以設(shè)置過濾裝置。對該過濾裝置不進(jìn)行特別限定，可以選自濾布和濾網(wǎng)等本領(lǐng)域常用的過濾裝置。在聚磷酸鹽濾料層和有機(jī)磷濾料層之間可以設(shè)置過濾性更強(qiáng)的過濾裝置，例如可以使用比入水口和出水口以及其他層之間的濾布更厚的濾布，從而防止兩種濾料特別是有機(jī)磷濾料對聚磷酸鹽濾料的干擾。這是因此在靜水的情況下，酸性環(huán)境會加速聚磷酸鹽濾料的溶解，使用較厚的過濾布，加之壓力從聚磷酸鹽濾料層側(cè)向有機(jī)磷濾料層側(cè)施加，在一定程度上可以減緩酸性水向聚磷酸鹽濾料層側(cè)的反滲透，減小聚磷酸鹽濾料的溶解消耗。阻垢器的總?cè)萘靠梢愿鶕?jù)實際需要進(jìn)行選擇，通常可以為0. 5 I. 0dm3。對陶瓷濾料層、聚磷酸鹽濾料層和有機(jī)磷濾料層的布置順序不進(jìn)行特別限定。只要不影響本發(fā)明的技術(shù)效果，可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇。優(yōu)選沿著從入水口和出水口的方向，在罐體中分別布置陶瓷濾料層、聚磷酸鹽濾料層和有機(jī)磷濾料層。這是因為水進(jìn)入阻垢器后，首先可以被陶瓷濾料過濾，隨著陶瓷濾料水解而釋放的活性氧使水得到消毒，并且使水中的雜質(zhì)得到氧化，同時使PH略微升高。由于pH值升高，可以使水中的某些被氧化的雜質(zhì)沉淀出來。例如鐵離子會被從2價氧化到3價，生成Fe (OH)3沉淀，同時會有少量的CaCO3籽晶生成，這些都會少量沉積在阻垢器內(nèi)，使水質(zhì)得到一定程度地改善。對于流動的水，水流經(jīng)聚磷酸鹽濾料層時，會溶出一定量的聚磷酸鹽，可以使水流瞬時攜帶的聚磷酸鹽的量為0. 5 I. 5ppm，從而能夠絡(luò)合隱蔽鈣離子和鎂離子。對于幾天不使用的熱水器，靜止的水會不斷溶解聚磷玻璃球。此時由于陶瓷濾料在不斷水解，水的PH值也會不斷升高，有助于降低聚磷酸鹽濾料的溶解速度。同時，由于聚磷酸鹽濾料層上下均具有水層，可以防止溶解出來的聚磷酸鹽達(dá)到過飽和而產(chǎn)生白色沉淀。水流經(jīng)最后的有機(jī)磷濾料層時，會溶解出少量有機(jī)磷，穩(wěn)定時有機(jī)磷的濃度可達(dá)到0. 2 0. 5ppm，從而使水流中總磷含量稍有增加。由于有機(jī)磷是顯酸性的，因此會使水的PH值稍有下降。這兩方面結(jié)果都將會在熱水器加熱時一定程度上起到穩(wěn)定聚磷酸鹽和減少結(jié)垢的作用。同樣，對于靜水的情況，由于使用了更厚的濾布，如上所述，可以減小聚磷酸鹽濾料的溶解消耗。
圖3為本發(fā)明的阻垢器的一個優(yōu)選實施方式。在圖3的阻垢器中，還可以具有未示出的濾布。如上所述，濾布可以布置在入水口、出水口和各層擋板處。在聚磷酸鹽濾料層和有機(jī)磷濾料層之間可以布置更厚的濾布。流經(jīng)本發(fā)明阻垢器的過濾水對熱水器內(nèi)的鎂合金犧牲陽極基本沒有影響，鎂陽極棒的陰極保護(hù)效果及壽命與自來水的情況無明顯差別。使用本發(fā)明的阻垢器，可以將凈水與阻垢相結(jié)合，阻垢效率可達(dá)70%以上。阻垢率(即阻垢效率)是指在同等條件下，未經(jīng)處理的水中生成的水垢重量(a)與經(jīng)處理的過濾水中生成的水垢重量(b)之差除以未經(jīng)處理的水中生成的水垢重量所得的百分?jǐn)?shù)，即(a_b)/a。當(dāng)阻垢器的總?cè)萘繛?.5 I. Odm3時，在聚磷酸鹽濾料為240克的情況下，即可達(dá)到3 5年的使用壽命。使用本發(fā)明的阻垢器，可以延長熱水器的使用壽命，降低水的硬度，提高洗浴舒適度，節(jié)省洗滌液。實施例陶瓷濾料制備例I·焙燒白云石，溫度為850°C，保溫時間4小時；使用羥甲基纖維素，制成水溶液I %，浸泡焙燒的粉料，然后晾干，得到氧化物陶瓷粉末I。將5克該氧化物陶瓷粉末I浸入200ml水中，測定水的pH值，結(jié)果pH值為10，持續(xù)300天以后，pH仍可達(dá)9 10。將60份氧化物陶瓷粉末1、20份煅燒爐粉塵、5份二氧化鈦、3份還原鐵粉和12份活性炭粉充分混合，向混合的物料中加入40份丙烯酸樹脂乳液(使用含有50%固體含量的水性丙烯酸乳液添加I倍水配制而成)并進(jìn)行攪拌，使用造粒機(jī)進(jìn)行造粒，顆粒的粒徑分布在0. 5 5_的范圍。將造好的顆粒晾干。用烘箱將進(jìn)行烘烤，溫度為220°C，保溫3小時，得到陶瓷濾料I。陶瓷濾料制備例2焙燒菱鎂礦礦石，溫度為800°C，保溫時間6小時；將丙烯酸樹脂按照2 8的比例溶到醋酸丁酯中，對礦粉進(jìn)行表面處理，然后在260°C烘烤。烘烤完畢，將陶瓷粉放在室內(nèi)晾干，得到氧化物陶瓷粉末2。將5克該粉料浸入200ml水中，測定水的pH值，結(jié)果pH值為10，持續(xù)300天以后，pH仍在9以上。將20份氧化物陶瓷粉末2、60份煅燒爐粉塵、20份電廠粉煤灰、充分混合，向混合的物料中加入30份含有50%水的丙烯酸樹脂乳液并進(jìn)行攪拌，使用造粒機(jī)進(jìn)行造粒，顆粒的粒徑分布在0.5 5mm的范圍。將造好的顆粒晾干。將制備好的濾料顆粒浸泡水中I小時，作清洗和熟化處理。用烘箱將進(jìn)行烘烤，溫度為150°C，保溫3小時，得到陶瓷濾料2。有機(jī)磷濾料制備例I將40份作為無機(jī)多孔材料的活性炭、40份有機(jī)磷ATMP和40份有機(jī)磷HEDP混合，烘干。進(jìn)行粉碎，過篩，得到約100目的粉末。將環(huán)氧樹脂E44、T31固化劑加入無水乙醇稀釋劑中，環(huán)氧樹脂E44、T31固化劑和無水乙醇的比例為I : 0. 3 : 2，得到第一表面包覆液。將上述粉末浸入第一表面包覆液中，進(jìn)行表面包覆，隨后進(jìn)行干燥。將產(chǎn)物與20份耐水增強(qiáng)用粉料相互混合，耐水增強(qiáng)用粉料由石英砂和鈦白粉組成，石英砂與鈦白粉的比例為4 I。使用80份水性環(huán)氧樹脂620、8份雙氰胺和40份水的混合液作為粘結(jié)劑，進(jìn)行造粒。在造粒后期，使用上述耐水性增強(qiáng)用粉料對顆粒進(jìn)行表面包覆。表面包覆可以通過將粒料在耐水性增強(qiáng)用粉料中摻混進(jìn)行。將得到的顆粒在150°C的真空烘箱中烘烤5小時。使用上述第一表面包覆液，再次對顆粒進(jìn)行表面包覆處理并干燥，該過程進(jìn)行3次，最終得到有機(jī)磷濾料I。
有機(jī)磷濾料制備例2 (得到有機(jī)磷濾料2)將40份作為無機(jī)多孔材料的活性炭、20份有機(jī)磷ATMP和20份有機(jī)磷HEDP混合，進(jìn)行烘干。進(jìn)行粉碎，過篩，得到約100目的粉末。將環(huán)氧樹脂E44、T31固化劑加入無水乙醇稀釋劑中，環(huán)氧樹脂E44、T31固化劑和無水乙醇的比例為I : 0.3 : 2，得到第一表面包覆液。將上述粉末浸入第一表面包覆液中，進(jìn)行表面包覆，隨后進(jìn)行干燥。將產(chǎn)物與20份耐水增強(qiáng)用粉料相互混合，耐水增強(qiáng)用粉料由石英砂和鈦白粉組成，石英砂與鈦白粉的比例為4 I。使用80份水性環(huán)氧樹脂620、8份雙氰胺和40份水的混合液作為粘結(jié)劑，進(jìn)行造粒。在造粒結(jié)束后(這里將“后期”改為“結(jié)束后”，以與說明書中相呼應(yīng)，使用上述耐水性增強(qiáng)用粉料對顆粒進(jìn)行表面包覆。表面包覆可以通過將粒料在耐水性增強(qiáng)用粉料中摻混進(jìn)行。將得到的顆粒在170°C的真空烘箱中烘烤3小時。使用上述第一表面包覆液，再次對顆粒進(jìn)行表面包覆處理并干燥，該過程進(jìn)行2次，最終得到有機(jī)磷濾料2。得到的有機(jī)磷濾料耐水性強(qiáng)，釋放量較高。有機(jī)磷濾料制備例3 (得到有機(jī)磷濾料3)·
將40份作為無機(jī)多孔材料的活性炭、30份有機(jī)磷ATMP、30份有機(jī)磷HEDP以及20份聚丙烯酸鈉混合后，進(jìn)行烘干。進(jìn)行粉碎，過篩，得到約100目的粉末。使用水性丙烯酸樹脂RW16的水溶液作為第一表面包覆液，水性丙烯酸樹脂RW16與水的比例為I : 2。將上述粉末浸入第一表面包覆液中，進(jìn)行表面包覆，隨后進(jìn)行干燥，再次進(jìn)行粉碎。再與20份耐水增強(qiáng)用粉料相互混合，耐水增強(qiáng)用粉料由石英砂和鈦白粉組成，石英砂與鈦白粉的比例為4 : I。使用80份水性環(huán)氧樹脂620、8份雙氰胺、20份水性丙烯酸RW16溶液和40份水的混合液作為粘結(jié)劑，進(jìn)行造粒。在造粒后期，使用上述耐水增強(qiáng)用粉料對顆粒進(jìn)行表面包覆。表面包覆可以通過將粒料在耐水性增強(qiáng)用粉料中摻混進(jìn)行。將得到的顆粒在170°C的真空烘箱中烘烤3小時。使用上述第一表面包覆液，再次對顆粒進(jìn)行表面包覆處理并干燥，該過程進(jìn)行5次，最終得到有機(jī)磷濾料3。得到的有機(jī)磷濾料釋放量平穩(wěn)，壽命長。阻垢器對比例I對比例I的阻垢器如圖I所示。將該阻垢器的出水口與家用熱水器的入水口相連。在圖I中，在0. 6dm3的阻垢器中，單獨(dú)采用550克上述有機(jī)磷濾料I作為阻垢劑。在入水口和出水口以及放置阻垢劑的多孔擋板上設(shè)置濾布。試驗在貴陽進(jìn)行。試驗時間為5個月，試驗水量為200噸。試驗結(jié)果表明，與自來水通過熱水器所截水溝的量相比較，結(jié)垢量有所下降，阻垢率為50%，犧牲陽極消耗是自來水的0.89倍。結(jié)果表明，僅使用有機(jī)磷濾料充當(dāng)阻垢劑，阻垢效率不能滿足要求。阻垢器對比例2對比例I的阻垢器如圖2所示。阻垢器對比例2與阻垢器對比例I相同，不同之處在于使用300克陶瓷濾料1，同時使用240克北京三信和化工開發(fā)有限公司銷售的尼柯爾 娃磷晶產(chǎn)品，即聚磷酸鹽濾料(聚磷酸鹽玻璃球)作為阻垢劑。試驗在貴陽進(jìn)行。試驗結(jié)果表明，在靜水中聚磷酸鹽濾料會產(chǎn)生白色沉淀，阻垢效率只有25%，也不能滿足要求。采用同樣的阻垢器，在徐州進(jìn)行試驗。試驗結(jié)果表明，阻垢率為98. 5% ;陽極消耗是自來水的4倍。結(jié)果表明，由于僅使用聚磷玻璃球和陶瓷濾料充當(dāng)阻垢劑，阻垢效率在徐州很高，但加速了對犧牲陽極的腐蝕速度，仍然不能滿足要求。上述結(jié)果表明，水質(zhì)對于阻垢器的阻垢效果影響很大。貴陽水不同于徐州水，一個主要特征是硬度不高，但pH較高。另外，貴州水的鐵含量等較高。由于水質(zhì)不同，聚磷酸鹽在貴陽水中很不穩(wěn)定。因此，該阻垢器很難廣泛應(yīng)用于各種水質(zhì)。而且，僅采用陶瓷濾料和聚磷酸鹽濾料作為阻垢劑，犧牲陽極的腐蝕速度也不能令人滿意。阻垢器實施例I本發(fā)明的阻垢器的結(jié)構(gòu)如圖3所示。其中，聯(lián)合使用了 300克陶瓷濾料1、200克有機(jī)磷濾料I和160克北京三信和化工開發(fā)有限公司銷售的尼柯爾 硅磷晶產(chǎn)品作為阻垢齊U。試驗在貴陽進(jìn)行。實驗以與阻垢器比較例I相同的方式進(jìn)行。實驗結(jié)果表明，阻垢率為88% ;陽極消耗是自來水的0.97倍。結(jié)果表明，聯(lián)合使用陶瓷濾料、有機(jī)磷濾料和聚磷酸鹽濾料，可以獲得優(yōu)異的阻垢率，并且可防止陽極消耗。另外，經(jīng)過5個月的實驗，阻垢器中阻垢劑的消耗量僅為約30%，用水量為180噸，按照家庭年用水量為60噸計算，加上進(jìn)水中消耗的聚磷酸鹽數(shù)量，本發(fā)明的阻垢器中的阻垢劑的壽命為3年以上。阻垢器實施例2·阻垢器實施例2的結(jié)構(gòu)與阻垢器實施例I相同，不同之處在于，其中聯(lián)合使用了200克陶瓷濾料2、150克有機(jī)磷濾料2和240克韓國三富化學(xué)株式會社的niphos牌硅磷晶產(chǎn)品作為阻垢劑。試驗在貴陽進(jìn)行。試驗以與阻垢器比較例I相同的方式進(jìn)行。試驗結(jié)果表明，阻垢率為92% ;陽極消耗是自來水的I. 06倍，可以接受。結(jié)果表明，聯(lián)合使用陶瓷濾料、有機(jī)磷濾料和聚磷酸鹽濾料，可以獲得優(yōu)異的阻垢率，并且陽極消耗只有微小增加。另夕卜，經(jīng)過5個月的實驗，使用150噸水，阻垢器中阻垢劑的消耗量僅為約25%，按照家庭年用水量為60噸計算，加上進(jìn)水中消耗的聚磷酸鹽數(shù)量，本發(fā)明的阻垢器中的阻垢劑的壽命為3年以上。阻垢器實施例3阻垢器實施例3的結(jié)構(gòu)與阻垢器實施例I相同，不同之處在于，其中聯(lián)合使用了200克陶瓷濾料2、150克有機(jī)磷濾料3和160克韓國圣山科技株式會社的nikry牌產(chǎn)品作為阻垢劑。實驗在貴陽進(jìn)行。試驗以與阻垢器比較例I相同的方式進(jìn)行。試驗結(jié)果表明，阻垢率為98. 5% ;陽極消耗是自來水的0.96倍。結(jié)果表明，聯(lián)合使用陶瓷濾料、有機(jī)磷濾料和聚磷酸鹽濾料，可以獲得優(yōu)異的阻垢率，并且可防止陽極消耗。另外，經(jīng)過5個月的試驗，用水量為200噸，阻垢器中阻垢劑的消耗量僅為約30%，按照家庭年用水量為60噸計算，加上靜水中消耗的聚磷酸鹽數(shù)量，本發(fā)明的阻垢器中的阻垢劑的壽命為3年以上。
權(quán)利要求
1.一種聯(lián)合阻垢劑，所述聯(lián)合阻垢劑包含有機(jī)磷濾料、陶瓷濾料和聚磷酸鹽濾料，所述有機(jī)磷濾料是緩釋的液體有機(jī)磷阻垢劑的顆粒濾料，所述陶瓷濾料是包含氧化物陶瓷粉末的顆粒濾料。
2.一種阻垢器，所述阻垢器包括罐體、入水口、出水口和位于所述罐體中的有機(jī)磷濾料層、陶瓷濾料層和聚磷酸鹽濾料層，所述有機(jī)磷濾料層含有有機(jī)磷濾料，所述有機(jī)磷濾料是緩釋的液體有機(jī)磷阻垢劑的顆粒濾料，所述陶瓷濾料層含有陶瓷濾料，所述陶瓷濾料是包含氧化物陶瓷粉末的顆粒濾料。
3.如權(quán)利要求2所述的阻垢器，其中所述阻垢器還包括水層。
4.如權(quán)利要求2所述的阻垢器，其中以重量比計，陶瓷濾料層聚磷酸鹽濾料層有機(jī)磷濾料層=2 8 : 2 4 : I 3。
5.如權(quán)利要求2所述的阻垢器，其中沿著從入水口和出水口的方向，在罐體中分別布置所述陶瓷濾料層、聚磷酸鹽濾料層和有機(jī)磷濾料層。
6.如權(quán)利要求2所述的阻垢器，其中在所述陶瓷濾料層、聚磷酸鹽濾料層和有機(jī)磷濾料層中相鄰兩層之間、以及入水口和出水口處具有過濾裝置，優(yōu)選所述過濾裝置為濾布，更優(yōu)選在所述聚磷酸鹽濾料層和有機(jī)磷濾料層之間的濾布比其他濾布更厚。
7.如權(quán)利要求I所述的聯(lián)合阻垢劑或如權(quán)利要求2所述的阻垢器，其中所述陶瓷濾料用下述方法制備焙燒天然礦石得到氧化物陶瓷粉末，將所述氧化物陶瓷粉末與煅燒爐粉塵和/或電廠粉煤灰混合并進(jìn)行造粒。
8.如權(quán)利要求I所述的聯(lián)合阻垢劑或如權(quán)利要求2所述的阻垢器，其中所述陶瓷濾料的組成為CaO :20 60 ；MgO :30 90 ；Si02 :1 40 ；A1203 :0. 3 20 ；ZnO :0 15 ；Ti02 0 15 ；Fe203 :0. I I ；S02 :0. I 2 ；K20 :0 3. 0 ；Na20 :0 0. 6，優(yōu)選為 CaO 30 60 ；MgO :35 55 ；Si02 :1 20 ；A1203 :0. 3 15 ；ZnO :1 10 ;Ti02 :0. I 3 ；Fe203 :0. I 0. 5 ;SO2 :0. I 2 ；K20 :0 3. 0 ；Na20 0 0. 6。
9.如權(quán)利要求I所述的聯(lián)合阻垢劑或如權(quán)利要求2所述的阻垢器，其中所述液體有機(jī)磷阻垢劑為選自有機(jī)多元膦酸化合物中的至少一種，優(yōu)選為亞甲基膦酸型液體有機(jī)磷阻垢劑(氨基三亞甲基膦酸、乙二胺四亞甲基膦酸、二乙烯三胺五亞甲基膦酸)、同碳二膦酸型液體有機(jī)磷阻垢劑(包括I-羥基-亞乙基-1，I- 二膦酸、I-氨基-亞乙基-1，I- 二膦酸)以及羧基膦酸型液體有機(jī)磷阻垢劑(2-膦酸基-1，2，4-三羧基丁烷)中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種聯(lián)合阻垢劑和阻垢器。所述聯(lián)合阻垢劑包含有機(jī)磷濾料、陶瓷濾料和聚磷酸鹽濾料，所述有機(jī)磷濾料是緩釋的液體有機(jī)磷阻垢劑的顆粒濾料，所述陶瓷濾料是包含氧化物陶瓷粉末的顆粒濾料。所述阻垢器包括罐體、入水口、出水口和位于所述罐體中的有機(jī)磷濾料層、陶瓷濾料層和聚磷酸鹽濾料層，所述有機(jī)磷濾料層含有有機(jī)磷濾料，所述有機(jī)磷濾料是緩釋的液體有機(jī)磷阻垢劑的顆粒濾料，所述陶瓷濾料層含有陶瓷濾料，所述陶瓷濾料是包含氧化物陶瓷粉末的顆粒濾料。
文檔編號C02F5/14GK102786159SQ20121028345
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月9日
發(fā)明者丁威, 況林, 劉寶林, 時玉萍, 林樂耘, 邱步 申請人:北京華德邁拓科技開發(fā)有限公司, 艾歐史密斯(中國)熱水器有限公司