一種用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑及制備方法，所述用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑即以檸檬酸、檸檬酸與乙二醇組成的混合物、檸檬酸與丙二醇組成的混合物、檸檬酸與丙三醇組成的混合物或檸檬酸與三乙醇胺組成的混合物為原料通過縮合聚合反應(yīng)，得到的聚檸檬酸、聚（檸檬酸-乙二醇）酯、聚（檸檬酸-丙二醇）酯、聚（檸檬酸-丙三醇）酯或聚（檸檬酸-三乙醇胺）酯。該阻垢劑在含鈣離子及硫酸根離子的水體系中作為硫酸鈣垢的阻垢劑使用，當(dāng)其用量為15g/mL時(shí)，其阻垢率可達(dá)94.5-97.5%。并且該阻垢劑具有環(huán)保、無污染等特點(diǎn)。
【專利說明】—種用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)水處理中，結(jié)垢問題受到了廣泛關(guān)注。由于水垢導(dǎo)熱系數(shù)低直接增大了生產(chǎn)能耗，降低了經(jīng)濟(jì)效益；另外，水垢還會(huì)導(dǎo)致設(shè)備腐蝕等問題，這將極大地危害設(shè)備的安全運(yùn)行。當(dāng)前，在各種工業(yè)用原水中常含有Ca2+、S042-等離子，雖經(jīng)處理仍會(huì)不斷累積并形成微溶于水的CaS04，沉積于設(shè)備或者管道表面成為硬垢，這將顯著降低設(shè)備的工作效率，甚至危害生產(chǎn)安全。
[0003]采用阻垢劑可以有效的減少結(jié)垢現(xiàn)象。阻垢劑可以有效抑制水中成垢離子的析出，同時(shí)將形成的水垢分散于水中，防止設(shè)備表面硬垢的形成。常見的阻垢劑主要分為小分子有機(jī)磷化合物和大分子有機(jī)聚合物。小分子有機(jī)磷化合物價(jià)格便宜，阻垢效果好，但是對(duì)環(huán)境具有較強(qiáng)的破壞作用。常見的小分子阻垢劑有氨基三亞甲基膦酸(ATMP)、二乙烯三胺五亞甲基膦酸(DETPMP )、己二胺四亞甲基膦酸(HDTMP )、羥基亞乙基二膦酸(HEDP )、2-磷酸基-1，2，4- 三羧酸丁烷(PBTCA)等。常見聚合物阻垢劑有聚丙烯酸(PAA)、聚天冬氨酸(PASP)、聚環(huán)氧琥珀酸(PESA)、聚馬來酸(HPMA)等。這些聚合物的阻垢效果較好，具有一定的環(huán)境友好性，但是價(jià)格相對(duì)較高。因而，開發(fā)阻垢性能優(yōu)異環(huán)境友好的新型阻垢劑是很有必要的。目前已有環(huán)保型枝狀聚醚阻垢分散劑(CN102674567 B)、馬來酸酐系阻垢劑(CN100503476C)等新型阻垢劑獲得專利授權(quán)，但是這類阻垢劑的成本較高。
[0004]可降解聚合物阻垢劑如聚天冬氨酸應(yīng)用于阻垢劑較多。該聚合物分子結(jié)構(gòu)中具有大量羧基和胺基等基團(tuán)，對(duì)鈣離子具有較強(qiáng)的螯合作用。另外，伍華等人研究證明聚(檸檬酸-1，3-丙二醇)酯具有較好的降解特性。據(jù)此，本發(fā)明開發(fā)了含有大量羧基等基團(tuán)的聚檸檬酸及其衍生物，并將聚檸檬酸及其衍生物用作硫酸鈣垢的阻垢劑，實(shí)驗(yàn)證明此聚合物對(duì)硫酸鈣垢具有優(yōu)異的阻垢性能。目前對(duì)于聚檸檬酸及其衍生物作為抑制硫酸鈣垢生成的阻垢劑尚無報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的之一是提供一種環(huán)境友好廉價(jià)高效的用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑。
[0006]本發(fā)明的目的之二在于提供上述的一種用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑的制備方法。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案
一種用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑，即以檸檬酸、檸檬酸與乙二醇組成的混合物、檸檬酸與丙二醇組成的混合物、檸檬酸與丙三醇組成的混合物或檸檬酸與三乙醇胺組成的混合物為原料通過縮合聚合反應(yīng)，得到的聚檸檬酸、聚(檸檬酸-乙二醇)酯、聚(檸檬酸-丙二醇)酯、聚(梓檬酸-丙三醇)酯或聚(梓檬酸-三乙醇胺)酯；
其中所述的檸檬酸與乙二醇組成的混合物中，檸檬酸與乙二醇按摩爾比計(jì)算，即乙二醇:檸檬酸為1-1.1:1，優(yōu)選為1.1:1 ;
檸檬酸與丙二醇組成的混合物中，檸檬酸與丙二醇按摩爾比計(jì)算，即丙二醇:檸檬酸為1-1.1:1，優(yōu)選為 1.1:1 ;
檸檬酸與丙三醇組成的混合物中，檸檬酸與丙三醇按摩爾比計(jì)算，即丙三醇:檸檬酸為1-1.1:1，優(yōu)選為 1.1:1 ;
檸檬酸與三乙醇胺組成的混合物中，檸檬酸與三乙醇胺按摩爾比計(jì)算，即三乙醇胺:檸檬酸為1-1.1:1，優(yōu)選為1.1:1。
[0008]上述的用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑的制備方法，具體包括如下步驟:
(1)、在反應(yīng)器中首先加入溶劑、然后加入檸檬酸或第一單體檸檬酸與第二單體組成的混合物，攪拌均勻得到溶液；
所述的溶劑為四氫呋喃，其用量按最終所形成的檸檬酸的濃度為20-200g/L計(jì)算；所述的第二單體為乙二醇、丙二醇、丙三醇或三乙醇胺，其用量按摩爾比計(jì)算，即第二單體:第一單體檸檬酸為1-1.1:1 ;
(2)、控制滴加速率為0.05-0.5mL/min將催化劑加入到步驟(1)所得的溶液中，攪拌混合均勻后加熱至回 流狀態(tài)進(jìn)行縮合聚合反應(yīng)4-24h ；
所述的催化劑為濃硫酸或由氯化亞砜和吡啶組成的混合物，其用量按質(zhì)量比計(jì)算，即催化劑:檸檬酸為1-4:1 ；
所述的由氯化亞砜和吡啶組成的混合物，按體積比計(jì)算，優(yōu)選氯化亞砜:吡啶為1:1 ;
(3)、上述步驟(2)中:
當(dāng)以濃硫酸為催化劑，步驟(2)回流反應(yīng)結(jié)束后，將所得反應(yīng)液用5mol/L的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)PH為中性，控制溫度為20-30°C，加入硫酸鈉固體形成飽和硫酸鈉水溶液，然后轉(zhuǎn)移至分液漏斗進(jìn)行分液，上層為四氫呋喃相，所得的下層為硫酸鈉水溶液，棄去下層硫酸鈉水溶液，取出上層四氫呋喃相旋蒸以除去四氫呋喃，即得用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑。
[0009]當(dāng)以氯化亞砜或吡啶為催化劑，步驟(2)回流反應(yīng)結(jié)束后，將所得反應(yīng)液控制溫度為20-30°C,加入硫酸鈉固體形成飽和硫酸鈉水溶液,然后轉(zhuǎn)移至分液漏斗進(jìn)行分液,上層為四氫呋喃相，所得的下層為硫酸鈉水溶液，棄去下層硫酸鈉水溶液，取出上層四氫呋喃相旋蒸以除去四氫呋喃，即得用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑；
上述所得的用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑可用于含鈣離子及硫酸根離子的水體系中作為硫酸鈣垢的阻垢劑使用，當(dāng)其用量為15g/mL時(shí)，其阻垢率可達(dá)94.5-97.5%。
[0010]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明的一種用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑屬綠色水處理藥劑。由于采用檸檬酸、檸檬酸與乙二醇、丙二醇、丙三醇或三乙醇胺組成的混合物為原料，該原料價(jià)廉易得、可降解、無毒無害，因此最終所得的用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑環(huán)保，用于對(duì)含鈣離子及硫酸根離子的水體系中作為硫酸鈣垢的阻垢劑使用時(shí)，具有環(huán)保、無污染等特性。
[0011]進(jìn)一步，本發(fā)明的一種用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑對(duì)硫酸鈣垢的形成具有明顯的抑制作用。當(dāng)其用量為15g/mL時(shí)，其阻垢率可達(dá)94.5-97.5%?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0012]圖1、不同聚檸檬酸濃度對(duì)硫酸鈣垢的阻垢率情況。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面通過具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步闡述，但并不限制本發(fā)明。
[0014]本發(fā)明所得的用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑的阻垢性能測(cè)試方法如下:
配制含有Ca2+和S042-濃度為2040 mg/ L的測(cè)試水樣。
[0015]以上述的測(cè)試水樣為溶劑配制含有用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑的濃度分別是O mg/ L、0.1 mg/ L、0.5 mg/ L、I mg/ L、2 mg/ L、3 mg/ L、5 mg/ L、10 mg/ L、15 mg/ L、20 mg/L、25 mg/ L的溶液；
將以上溶液分別置于80°C恒溫水浴中加熱1h后取出，冷卻至室溫后，過濾，取濾液25.0OmL置于250mL的錐形瓶中，加水稀釋后，加入鈣指示劑，用乙二胺四乙酸二鈉(EDTA)標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。阻垢率按下式計(jì)算:
阻垢率=(V2-V0)/ (Vl-VO) X 100%
式中:
V2——水樣中加阻垢劑加熱后，滴定溶液消耗的EDTA溶液的體積，mL ；
VO——水樣中不加阻垢劑加熱后，滴定溶液消耗的EDTA溶液的體積，mL ；
Vl——滴定原水樣(不加阻垢劑不加熱)消耗的EDTA溶液的體積，mL。
[0016]實(shí)施例1
一種用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑，即以檸檬酸為原料通過縮合聚合反應(yīng)，得到的聚檸檬酸。
[0017]上述的用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑的制備方法，具體包括如下步驟:
(1)、在反應(yīng)器中加入20mL溶劑，4.0g檸檬酸，攪拌混合均勻后得到溶液；
所述的溶劑為四氫呋喃，其用量按最終所形成的檸檬酸的濃度為200g/L計(jì)算；
(2)、控制滴加速率為0.05mL/min將2.2mL催化劑加入到步驟(1)所得的溶液中，攪拌混合均勻后加熱至回流狀態(tài)進(jìn)行縮合聚合反應(yīng)4h ；
所述的催化劑為濃硫酸，其用量按質(zhì)量比計(jì)算，即催化劑:檸檬酸為1:1 ;
(3)、將步驟(2)中所得的反應(yīng)液用5mol/L的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)pH為中性，控制溫度為20-30°C,加入硫酸鈉固體形成飽和硫酸鈉水溶液,然后轉(zhuǎn)移至分液漏斗進(jìn)行分液,上層為四氫呋喃相，所得的下層為硫酸鈉水溶液，棄去下層硫酸鈉水溶液，取出上層四氫呋喃相旋蒸以除去四氫呋喃，得到深褐色粘稠物產(chǎn)物聚檸檬酸，即為用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑。
[0018]測(cè)定上述所得的用于防止硫酸鈣垢形成的阻垢劑即聚檸檬酸對(duì)硫酸鈣垢的阻垢率，測(cè)試結(jié)果如圖1所示，從圖1中可以看出阻垢率隨使用聚檸檬酸的濃度增大而增大，并且在聚檸檬酸的濃度為2mg/L時(shí)，阻垢率達(dá)到90%左右，聚檸檬酸濃度為15mg/L時(shí)，阻垢率為97.5%。可見，聚檸檬酸是一種非常好的硫酸鈣垢的阻垢劑。
[0019]實(shí)施例2
一種用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑，即以檸檬酸為原料通過縮合聚合反應(yīng)，得到的聚檸檬酸。
[0020]上述的用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑，即聚檸檬酸的制備方法，具體包括如下步驟:
(I )、在反應(yīng)器中加入90mL溶劑，1.Sg檸檬酸，攪拌混合均勻后得到溶液；
所述的溶劑為四氫呋喃，其用量按最終所形成的檸檬酸的濃度為20g/L計(jì)算；
(2)、控制滴加速率為0.5mL/min將3.9mL催化劑加入到步驟(1)所得的溶液中，攪拌混合均勻后加熱至回流狀態(tài)進(jìn)行縮合聚合反應(yīng)24h得到反應(yīng)液；
所述的催化劑為濃硫酸，其用量按質(zhì)量比計(jì)算，即催化劑:檸檬酸為4:1 ；
(3)、將步驟(2)中所得的反應(yīng)液用5mol/L的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)pH為中性，控制溫度為20-30°C,加入硫酸鈉固體形成飽和硫酸鈉水溶液，然后轉(zhuǎn)移至分液漏斗進(jìn)行分液，上層為四氫呋喃相，所得的下層為硫酸鈉水溶液，棄去下層硫酸鈉水溶液，取出上層四氫呋喃相旋蒸以除去四氫呋喃，得到深褐色粘稠物產(chǎn)物聚檸檬酸，即為用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑。
[0021]測(cè)定上述所得的用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑即聚檸檬酸對(duì)硫酸鈣垢的阻垢率，當(dāng)其用量為15mg/L時(shí)，其對(duì)硫酸鈣垢的阻垢率達(dá)到95.6%。
[0022]實(shí)施例3
一種用于抑止硫酸 鈣垢形成的阻垢劑，即以檸檬酸為原料通過縮合聚合反應(yīng)，得到的聚檸檬酸。
[0023]上述的用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑，即聚檸檬酸的制備方法，具體包括如下步驟:
(1)、在反應(yīng)器中加入40mL溶劑，4.0g檸檬酸，攪拌混合均勻后得到溶液；
所述的溶劑為四氫呋喃，其用量按最終所形成的檸檬酸的濃度為100g/L計(jì)算；
(2)、控制滴加速率為0.25mL/min將4.5mL催化劑加入到步驟(1)所得的溶液中，攪拌混合均勻后加熱至回流狀態(tài)進(jìn)行縮合聚合反應(yīng)12h，得到反應(yīng)液；
所述的催化劑為濃硫酸，其用量按質(zhì)量比計(jì)算，即催化劑:檸檬酸為2:1 ;
(3)、將步驟(2)中所得的反應(yīng)液用5mol/L的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)pH至中性后，控制溫度為20-30°C,加入硫酸鈉固體形成飽和硫酸鈉水溶液,然后轉(zhuǎn)移至分液漏斗進(jìn)行分液，所得的上層溶液為四氫呋喃相，所得的下層溶液為硫酸鈉水溶液，棄去下層硫酸鈉水溶液，取出上層四氫呋喃相旋蒸以除去四氫呋喃，得到深褐色粘稠物產(chǎn)物聚檸檬酸，即為用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑。
[0024]測(cè)定上述所得的用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑即聚檸檬酸對(duì)硫酸鈣垢的阻垢率，當(dāng)其用量為15mg/L時(shí)，其對(duì)硫酸鈣垢的阻垢率達(dá)到96.7%。
[0025]實(shí)施例4
一種用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑，即以檸檬酸為原料通過縮合聚合反應(yīng)，得到的聚檸檬酸。
[0026]上述的用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑的制備方法，具體包括如下步驟:
(1)、在反應(yīng)器中加入12mL溶劑，2.4g檸檬酸，攪拌混合均勻后得到溶液；
所述的溶劑為四氫呋喃，其用量按最終所形成的檸檬酸的濃度為200g/L計(jì)算；
(2)、控制滴加速率為0.05mL/min將8mL催化劑加入到步驟(1)所得的溶液中，攪拌混合均勻后加熱至回流狀態(tài)進(jìn)行縮合聚合反應(yīng)24h，得到反應(yīng)液；
所述的催化劑為由氯化亞砜和吡啶按體積比為1:1組成的混合物，其用量按質(zhì)量比計(jì)算，即催化劑:檸檬酸為4:1 ;
(3)、將步驟(2)所得的反應(yīng)液控制溫度為20-30°C，加入硫酸鈉固體形成飽和硫酸鈉水溶液，然后轉(zhuǎn)移至分液漏斗進(jìn)行分液，所得的上層溶液為四氫呋喃相，所得的下層溶液為硫酸鈉水溶液，棄去下層硫酸鈉水溶液，取出上層四氫呋喃相旋蒸以除去四氫呋喃，得到深褐色粘稠物產(chǎn)物聚檸檬酸，即用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑。
[0027]測(cè)定上述所得的用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑即聚檸檬酸對(duì)硫酸鈣垢的阻垢率，當(dāng)其用量為15mg/L時(shí)，其對(duì)硫酸鈣垢的阻垢率達(dá)到95%。
[0028]實(shí)施例5
一種用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑，即以檸檬酸與丙三醇組成的混合物為原料通過縮合聚合反應(yīng)，得到的聚(檸檬酸-丙三醇)酯。
[0029]上述的用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑的制備方法，具體包括如下步驟:
(I )、在反應(yīng)器中先加入20mL溶劑，然后加入3.0g第一單體檸檬酸及1.2 mL第二單體組成的混合物，攪拌均勻得到溶液； 所述的溶劑為四氫呋喃，其用量按最終所形成的檸檬酸的濃度為150g/L計(jì)算；
所述的第二單體為丙三醇，其用量按摩爾比計(jì)算，即第二單體丙三醇:第一單體檸檬酸為 1.1:1 ;
(2)、控制滴加速率為0.05mL/min將4.0mL催化劑加入到步驟(1)所得的溶液中，攪拌混合均勻后加熱至回流狀態(tài)進(jìn)行縮合聚合反應(yīng)24h，得到反應(yīng)液；
所述的催化劑為濃硫酸，其用量按質(zhì)量比計(jì)算，即催化劑:檸檬酸為2.5:1 ;
(3)、將步驟(2)中所得的反應(yīng)液用5mol/L的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)pH至中性后，控制溫度為20-30°C,加入硫酸鈉固體形成飽和硫酸鈉水溶液，然后轉(zhuǎn)移至分液漏斗進(jìn)行分液，所得的上層溶液為四氫呋喃相，所得的下層溶液為硫酸鈉水溶液，棄去下層硫酸鈉水溶液，取出上層四氫呋喃相旋蒸以除去四氫呋喃，得到深褐色粘稠物產(chǎn)物聚(檸檬酸-丙三醇)酯，即用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑。
[0030]測(cè)定上述所得的用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑即聚(檸檬酸-丙三醇)酯對(duì)硫酸鈣垢的阻垢率，當(dāng)其用量為15mg/L時(shí)，其對(duì)硫酸鈣垢的阻垢率達(dá)到96.5%。
[0031]實(shí)施例6
一種用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑，即以檸檬酸與三乙醇胺組成的混合物為原料通過縮合聚合反應(yīng)，得到的聚(檸檬酸-三乙醇胺)酯。
[0032]上述的用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑的制備方法，具體包括如下步驟:
(1)、在反應(yīng)器中加入20mL溶劑，4g第一單體檸檬酸及3mL第二單體組成的混合物，攪拌均勻得到溶液；
所述的溶劑為四氫呋喃，其用量按最終所形成的檸檬酸的濃度為200g/L計(jì)算；
所述的第二單體為三乙醇胺，其用量按摩爾比計(jì)算，即第二單體三乙醇胺:第一單體檸檬酸為1.1:1 ;
(2)、控制滴加速率為0.05mL/min將6.0mL催化劑加入到步驟(1)所得的溶液中，攪拌混合均勻后加熱至回流狀態(tài)進(jìn)行縮合聚合反應(yīng)24h ；所述的催化劑為濃硫酸，其用量按質(zhì)量比計(jì)算，即催化劑:檸檬酸為2.75:1 ;
(3)、將步驟(2)中所得的反應(yīng)液用5mol/L的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)pH至中性后，控制溫度為20-30°C,加入硫酸鈉固體形成飽和硫酸鈉水溶液,然后轉(zhuǎn)移至分液漏斗進(jìn)行分液，所得的上層溶液為四氫呋喃相，所得的下層溶液為硫酸鈉水溶液，棄去下層硫酸鈉水溶液，取出上層四氫呋喃相旋蒸以除去四氫呋喃，得到深褐色粘稠物產(chǎn)物聚(檸檬酸-三乙醇胺)酯，即用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑。
[0033]測(cè)定上述所得的用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑即聚(檸檬酸-三乙醇胺)酯對(duì)硫酸鈣垢的阻垢率，當(dāng)其用量為15mg/L時(shí)，其對(duì)硫酸鈣垢的阻垢率達(dá)到94.5%。
[0034]實(shí)施例7
一種用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑，即以檸檬酸與丙二醇組成的混合物為原料通過縮合聚合反應(yīng)，得到的聚(檸檬酸-丙二醇)酯。
[0035]上述的用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑的制備方法，具體包括如下步驟:
(1)、在反應(yīng)器中加入20mL溶劑，3.0g的第一單體檸檬酸及1.3mL第二單體組成的混合物，攪拌均勻得到溶液；
所述的溶劑為四氫呋喃，其用量按最終所形成的檸檬酸的濃度為150g/L計(jì)算；
所述的第二單體為丙二醇，其用量按摩爾比計(jì)算，即第二單體丙二醇:第一單體檸檬酸為 1.1:1 ;
(2)、控制滴加速率為0.05mL/min將4.0mL催化劑加入到步驟(1)所得的溶液中，攪拌混合均勻后加熱至回流狀態(tài)進(jìn)行縮合聚合反應(yīng)24h，得到反應(yīng)液；
所述的催化劑為濃硫酸，其用量按質(zhì)量比計(jì)算，即催化劑:檸檬酸為2.5:1 ;
(3)、將步驟(2)中所得的反應(yīng)液用5mol/L的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)pH至中性后，控制溫度為20-30°C,加入硫酸鈉固體形成飽和硫酸鈉水溶液，然后轉(zhuǎn)移至分液漏斗進(jìn)行分液，所得的上層溶液為四氫呋喃相，所得的下層溶液為硫酸鈉水溶液，棄去下層硫酸鈉水溶液，取出上層四氫呋喃相旋蒸以除去四氫呋喃，得到深褐色粘稠物產(chǎn)物聚(檸檬酸-丙二醇)酯，即用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑。
[0036]測(cè)定上述所得的用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑即聚(檸檬酸-丙二醇)酯對(duì)硫酸鈣垢的阻垢率，當(dāng)其用量為15mg/L時(shí)，其對(duì)硫酸鈣垢的阻垢率達(dá)到95.5%。
[0037]實(shí)施例8
一種用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑，即以檸檬酸與乙二醇組成的混合物為原料通過縮合聚合反應(yīng)，得到的聚(檸檬酸-乙二醇)酯。
[0038]上述的用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑的制備方法，具體包括如下步驟:
(1)、在反應(yīng)器中加入20mL溶劑，3.0g第一單體檸檬酸及0.95mL第二單體組成的混合物，攪拌均勻得到溶液；
所述的溶劑為四氫呋喃，其用量按最終所形成的檸檬酸的濃度為150g/L計(jì)算；
所述的第二單體為乙二醇，其用量按摩爾比計(jì)算，即第二單體乙二醇:第一單體檸檬酸為 1.1:1 ;
(2)、控制滴加速率為0.05mL/min將4.0mL催化劑加入到步驟(1)所得的溶液中，攪拌混合均勻后加熱至回流狀態(tài)進(jìn)行縮合聚合反應(yīng)24h，得到反應(yīng)液；
所述的催化劑為濃硫酸，其用量按質(zhì)量比計(jì)算，即催化劑:檸檬酸為2.5:1 ;(3)、將步驟(2)中所得的反應(yīng)液用5mol/L的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)pH至中性后，控制溫度為20-30°C,加入硫酸鈉固體形成飽和硫酸鈉水溶液,然后轉(zhuǎn)移至分液漏斗進(jìn)行分液，所得的上層溶液為四氫呋喃相，所得的下層溶液為硫酸鈉水溶液，棄去下層硫酸鈉水溶液，取出上層四氫呋喃相旋蒸以除去四氫呋喃，得到深褐色粘稠物產(chǎn)物聚(檸檬酸-乙二醇)酯，即用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑。
[0039]測(cè)定上述所得的用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑即聚(檸檬酸-乙二醇)酯對(duì)硫酸鈣垢的阻垢率，當(dāng)其用量為15mg/L時(shí)，其對(duì)硫酸鈣垢的阻垢率達(dá)到97.0%。
[0040]綜上所述，本發(fā)明的一種用于抑制硫酸鈣垢形成的阻垢劑，即聚檸檬酸、聚(檸檬酸-乙二醇)酯、聚(檸檬酸-丙二醇)酯、聚(檸檬酸-丙三醇)酯、聚(檸檬酸-三乙醇胺)酯。以上聚檸檬酸、聚(檸檬酸-乙二醇)酯、聚(檸檬酸-丙二醇)酯、聚(檸檬酸-丙三醇)酯、聚(檸檬酸-三乙醇胺)酯對(duì)水中硫酸鈣垢形成具有明顯的抑制作用，是一種有效的抑制硫酸鈣垢形成的阻垢劑。
[0041]上述內(nèi)容僅為本發(fā)明構(gòu)思下的基本說明，而依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案所作的任何等效變換，均應(yīng)屬于本 發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑，其特征在于所述的用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑，即以檸檬酸、檸檬酸與乙二醇組成的混合物、檸檬酸與丙二醇組成的混合物、檸檬酸與丙三醇組成的混合物或檸檬酸與三乙醇胺組成的混合物為原料通過縮合聚合反應(yīng)，得到的聚檸檬酸、聚(檸檬酸-乙二醇)酯、聚(檸檬酸-丙二醇)酯、聚(檸檬酸-丙三醇)酯或聚(檸檬酸-三乙醇胺)酯； 其中所述的檸檬酸與乙二醇組成的混合物中，檸檬酸與乙二醇按摩爾比計(jì)算，即乙二醇:檸檬酸為1-1.1:1 ; 檸檬酸與丙二醇組成的混合物中，檸檬酸與丙二醇按摩爾比計(jì)算，即丙二醇:檸檬酸為1-1.1:1 ； 檸檬酸與丙三醇組成的混合物中，檸檬酸與丙三醇按摩爾比計(jì)算，即丙三醇:檸檬酸為1-1.1:1 ； 檸檬酸與三乙醇胺組成的混合物中，檸檬酸與三乙醇胺按摩爾比計(jì)算，即三乙醇胺:檸檬酸為1-1.1:1。
2.如權(quán)利要求1所述的用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑，其特征在于所述的檸檬酸與乙二醇組成的混合物中，檸檬酸與乙二醇按摩爾比計(jì)算，即乙二醇:檸檬酸為1.1:1。
3.如權(quán)利要求1所述的用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑，其特征在于所述的檸檬酸與丙二醇組成的混合物中，檸檬酸與丙二醇按摩爾比計(jì)算，即丙二醇:檸檬酸為1.1:1。
4.如權(quán)利要求1所述的用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑，其特征在于所述的檸檬酸與丙三醇組成的混合物中，檸檬酸與丙三醇按摩爾比計(jì)算，即丙三醇:檸檬酸為1.1:1。
5.如權(quán)利要求1所述的用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑，其特征在于所述的檸檬酸與三乙醇胺組成的混合物中，檸檬酸與三乙醇胺按摩爾比計(jì)算，即三乙醇胺:檸檬酸為1.1:1。
6.如權(quán)利要求1-5任一所述的用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑的制備方法，其特征在于具體包括如下步驟: (1)、在反應(yīng)器中首先加入溶劑、然后加入檸檬酸或由第一單體檸檬酸與第二單體組成的混合物，攪拌均勻得到溶液； 所述的溶劑為四氫呋喃，其用量按最終所形成的檸檬酸的濃度為20-200g/L計(jì)算； 所述的第二單體為乙二醇、丙二醇、丙三醇或三乙醇胺，其用量按摩爾比計(jì)算，即第二單體乙二醇、丙二醇、丙三醇或三乙醇胺:第一單體檸檬酸為1-1.1:1 ； (2)、控制滴加速率為0.05-0.5mL/min將催化劑加入到步驟(1)所得的溶液中，攪拌混合均勻后加熱至回流狀態(tài)進(jìn)行縮合聚合反應(yīng)4-24h ； 所述的催化劑為濃硫酸或由氯化亞砜和吡啶組成的混合物，其用量按質(zhì)量比計(jì)算，即催化劑:檸檬酸為1-4:1 ； (3)、上述步驟(2)中: 當(dāng)以濃硫酸為催化劑，步驟(2)回流反應(yīng)結(jié)束后，將所得反應(yīng)液用5mol/L的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)PH為中性，控制溫度為20-30°C，加入硫酸鈉固體形成飽和硫酸鈉水溶液，然后轉(zhuǎn)移至分液漏斗進(jìn)行分液，上層為四氫呋喃相，所得的下層為硫酸鈉水溶液，棄去下層硫酸鈉水溶液，取出上層四氫呋喃相旋蒸以除去四氫呋喃，即得用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑；當(dāng)以氯化亞砜和吡啶組成的混合物為催化劑，步驟(2)回流反應(yīng)結(jié)束后，將所得反應(yīng)液控制溫度為20-30°C,加入硫酸鈉固體形成飽和硫酸鈉水溶液，然后轉(zhuǎn)移至分液漏斗進(jìn)行分液，上層為四氫呋喃相，所得的下層為硫酸鈉水溶液，棄去下層硫酸鈉水溶液，取出上層四氫呋喃相旋蒸以除去四氫呋喃，即得用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑。
7.如權(quán)利要求6所述的用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的由氯化亞砜和吡啶組成的混合物，按體積比計(jì)算，即氯化亞砜:吡啶為1:1。
8.如權(quán)利要求1-5任一所述的用于抑止硫酸鈣垢形成的阻垢劑用于含鈣離子及硫酸根離子的水體系中作 為硫酸鈣垢的阻垢劑使用。
【文檔編號(hào)】C02F5/12GK104030461SQ201410159018
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年4月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月21日
【發(fā)明者】趙玉增, 劉快迎, 葛紅花, 付麗君 申請(qǐng)人:上海電力學(xué)院