專利名稱：一種水處理劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水處理劑，尤其涉及一種多聚磷酸鹽水處理劑以及該水處理劑的制備方法，屬于水處理工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
二十世紀(jì)中葉人們就發(fā)現(xiàn)聚磷酸鹽具有螯合水中鈣鎂鹽的特性，即能使水中形成的碳酸鈣和碳酸鎂借磷酸鹽離子的作用，懸浮在水中而不從水中析出，也就是避免了水垢的形成，因而這類聚磷酸鹽(含少量硅酸)作為阻垢劑被廣泛使用于水處理過程。二十世紀(jì)八十年代德國推出了一種球形硅磷酸鹽，商品名為“SILIPHOS”，在國際上得到廣泛應(yīng)用，經(jīng)FAO/WHO(聯(lián)合國及世界衛(wèi)生組織)批準(zhǔn)，可以在飲用水中使用。我國于九十年代中引進(jìn)這一產(chǎn)品，定名為“歸麗精”，并于98年獲得衛(wèi)生部批準(zhǔn)，使用于生活飲用水系統(tǒng)及涼水塔系統(tǒng)，解決了鍍鋅管管內(nèi)結(jié)垢而導(dǎo)致紅水及穿管現(xiàn)象。
“歸麗精”在應(yīng)用中必須借助水中的鈣鐵離子形成磷酸鹽〔CaFé(PO4)2〕，它能附著在金屬管道表面防止水中溶解氧對器材、管道的腐蝕，因此“歸麗精”不僅能阻垢，還能防腐，是一種多功能、無藥害、用量極少(1-3ppm)的水處理劑。
但是，在實踐中發(fā)現(xiàn)也有一些例外，主要是對一些水質(zhì)較軟的水原，由于鈣離子的不足，不能形成磷酸鈣鐵金屬保護(hù)膜，以致使“紅水”問題得不到徹底消除。實踐證明“歸麗精”在水總硬度低于60ppm時效果不佳。此外，由于“歸麗精”中含有自由磷酸根離子，是藻類的營養(yǎng)源，所以它用作循環(huán)水的阻垢劑時，因水中的藻類繁殖而使涼水塔中生成粘物，這樣有時反而能加劇涼水塔的結(jié)垢過程。
針對我國長江以南城市供水以地表水為主的特點(diǎn)，水硬度較低，阻垢必須另辟溪徑。國外也有報導(dǎo)可以使用粉狀磷酸氫鈉作為水處理劑，雖然，由此可以解決一些問題，但十分有限，因為這一方法是基于加大磷酸根的濃度，達(dá)到在使水中鈣離子很少的情況下也可以形成磷酸鈣鹽的目的。這一方法的磷酸鹽濃度要高達(dá)5-10ppm，比“歸麗精”多用好幾倍，這樣會造成城市排水中的磷含量增高，不利于污水處理。
綜上所述，為了避免“歸麗精”在使用中的不足之處，研制一種具有更高防腐和阻垢性能的水處理劑顯得就十分重要了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有高防腐和阻垢性能的水處理劑。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過以下技術(shù)途徑來實現(xiàn)的一種水處理劑，由以下重量份的原料制成六偏磷酸鈉60-70份、磷酸氫鈣20-30份、碳酸銅5-10份、碳酸鋅5-10份。
優(yōu)選為六偏磷酸鈉62.5份、磷酸氫鈣22.5份、碳酸銅7.5份、碳酸鋅7.5份。
本發(fā)明所用的原料均可從市場購買得到，規(guī)格符合食品級即可。
優(yōu)選的，本發(fā)明所用的原料來源及規(guī)格如下六偏磷酸鈉(SHMP)，分子式為(NaPO3)6，五氧化二磷的含量＞68.0％，食品級，可購自云南省群利實業(yè)有限公司。
磷酸氫鈣(CaHPO4·2H2O)，磷酸氫鈣含量＞98％，食品級，可購自云南省群利實業(yè)有限公司。
碳酸銅，分子式為CuCO3·×H2O，CuO含量＞68％，食品級。
碳酸鋅，分子式為ZnCO3·×H2O，ZnO含量＞77％，食品級。
本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題是提供一種制備上述水處理劑的方法。
一種制備水處理劑的方法，步驟如下1)按下述重量份稱取各原料
六偏磷酸鈉60-70份、磷酸氫鈣20-30份、碳酸銅5-10份、碳酸鋅5-10份。
2)將上述原料均勻的混合后在一個由高溫石英材料為內(nèi)襯的容積中進(jìn)行熔融，再經(jīng)成型、退火、冷卻即得。
上述制備方法中，其中在進(jìn)行熔融時，控制熔化溫度范圍為700-950℃，反應(yīng)溫度為1000-1300℃，總加熱時間1.5-3.5小時；所述的成型是將已熔化的玻璃液連續(xù)澆鑄在模具中，再經(jīng)脫模成相應(yīng)形狀的初品。在實際生產(chǎn)中，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可根據(jù)需要(例如產(chǎn)品的大小、形狀等)選擇相應(yīng)的模具，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易控制和實現(xiàn)的；所述的退火溫度為200-350℃，退火時間為30-50分鐘。
本發(fā)明水處理劑為一種緩溶性水處理劑，可以在密閉容器中經(jīng)水溶出后使用，不僅具有聚磷酸鹽特有的阻垢性能，還具有優(yōu)異的防腐、殺菌和滅藻性能。
本發(fā)明水處理劑中含有大量的銅、鋅離子，具有為Ca、Cu離子協(xié)同作用的防腐性能，防腐能力優(yōu)于常規(guī)的聚硅磷酸鹽(即歸麗精)，尤其是當(dāng)水中的硬度低于60ppm時，本發(fā)明水處理劑仍然具有良好的防腐效果。
銅、鋅與鈉、鈣相似，也能形成相應(yīng)的磷酸鹽，而且具有與磷酸鹽相似的緩溶性能。銅是一種極為有效的殺藻劑，水中含0.1-0.2ppm以上的銅離子，除藻率可達(dá)90％以上。WHO設(shè)定生活使用水中銅含量上限為1.0ppm。鋅鹽在水中會在緊靠金屬表面形成氫氧化鋅沉淀，并覆蓋陰極表面而阻斷腐蝕過程，這一過程在其它金屬磷酸鹽(如銅鹽)存在時得到加強(qiáng)，而產(chǎn)生防腐協(xié)同(增效)作用，鋅離子的濃度也相應(yīng)可以降到0.1-0.2ppm左右，Cu離子、Zn離子的存在能殺滅細(xì)菌，特別在殺死隱孢子菌及賈第氏蟲十分有效。此外，水中少量金屬離子是人體生長要素，限量下的鐵、鈣、鋅離子有助于人體的吸收，因此，本發(fā)明水處理劑不僅具有能使各種水質(zhì)防腐阻垢，使開放型循環(huán)水阻垢滅藻，并還具有有利于人體吸收礦物質(zhì)元素等作用。
本發(fā)明水處理劑所用原料均為食品級并經(jīng)千度以上的高溫制備而成，其金屬鹽的含量均遠(yuǎn)低于國標(biāo)，因此無論在生活飲用水及循環(huán)冷卻水中應(yīng)用均是安全、環(huán)保友好的水處理劑。
本發(fā)明水處理劑無毒、無味、不揮發(fā)，純無機(jī)材料，使用中無特殊要求。
在循環(huán)水中使用時，本發(fā)明水處理劑在水中的含量為20ppm，相當(dāng)于含Cu離子1.4ppm，Zn離子1.5ppm。在生活飲用水中使用時，本發(fā)明水處理劑水中的含量2-5ppm，相當(dāng)于含Cu離子0.14-0.35ppm，Zn離子0.15-0.37ppm。
本發(fā)明水處理劑的使用方法根據(jù)不同使用目的，可分為二個方面1、當(dāng)用作循環(huán)冷卻水時可以按需要加入的量，以布袋裝入本發(fā)明水處理劑后懸掛在水系統(tǒng)中，以使流經(jīng)的水能溶有適量的處理劑，濃度一般在2-3ppm。
2、當(dāng)處理生活飲用水時，可以將水處理劑置于一個耐壓的容器中，容器的兩端與管路相連，打開水龍頭時，進(jìn)水經(jīng)過裝有水處理的容器，水處理劑溶入1-3ppm到水中而起到保護(hù)材料的作用。
以下通過實施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的有益效果，應(yīng)該理解的是，這些實施例僅用于例證的目的，決不限制本發(fā)明的范圍。
具體實施例方式按下述重量稱取各原料(單位g)六偏磷酸鈉600、磷酸氫鈣200、碳酸銅50、碳酸鋅50；將上述原料混合均勻的混合在一起；熔料將上述混合物在一個由高溫石英材料為內(nèi)襯的容積中進(jìn)行熔融，控制熔化溫度范圍為700℃，反應(yīng)溫度為1000℃，總加熱時間1.5小時；成型將已熔化的玻璃液連續(xù)澆鑄在模具中(模具的材質(zhì)是鉻鋼，在厚2cm、長12cm、寬6cm的鋼條中心，均勻開有一串直徑為2cm的半球形小孔，孔與孔有一2cm長的小槽相連，兩塊鋼板相扣，中心所開的小孔即可形成一球形)，再經(jīng)脫模成相應(yīng)形狀的初品；退火將初品退火，退火溫度為200℃，退火時間為30分鐘，再自然冷卻8小時即得終產(chǎn)品。終產(chǎn)品為蔚藍(lán)色的球形晶體，球體直徑為2cm。
按下述重量稱取各原料(單位g)六偏磷酸鈉700、磷酸氫鈣300、碳酸銅100、碳酸鋅100；將上述原料混合均勻的混合在一起；熔料將上述混合物在一個由高溫石英材料為內(nèi)襯的容積中進(jìn)行熔融，控制熔化溫度范圍為950℃，反應(yīng)溫度為1300℃，總加熱時間3.5小時；成型將已熔化的玻璃液連續(xù)澆鑄在模具中(模具的材質(zhì)是鉻鋼，在厚2cm、長12cm、寬6cm的鋼條中心，均勻開有一串直徑為2cm的半球形小孔，孔與孔用一2cm長的小槽相連，兩塊鋼板相扣，中心所開的小孔即可形成一球形)，再經(jīng)脫模成相應(yīng)形狀的初品；退火將初品退火，退火溫度為350℃，退火時間為50分鐘，再自然冷卻24小時即得終產(chǎn)品。此種產(chǎn)品為蔚藍(lán)色、直徑為2cm的球形晶體，。
按下述重量稱取各原料(單位g)六偏磷酸鈉625、磷酸氫鈣225、碳酸銅75、碳酸鋅75；將上述原料混合均勻的混合在一起；熔料將上述混合物在一個由高溫石英材料為內(nèi)襯的容積中進(jìn)行熔融，控制熔化溫度范圍為800℃，反應(yīng)溫度為1200℃，總加熱時間2.5小時；成型將已熔化的玻璃液連續(xù)澆鑄在模具中(模具的材質(zhì)是鉻鋼，在厚2cm、長12cm、寬6cm的鋼條中心，均勻開有一串直徑為2cm的半球形小孔，孔與孔用一2cm長的小槽相連，兩塊鋼板相扣，中心所開的小孔即可形成一球形)，再經(jīng)脫模成相應(yīng)形狀的初品；退火將初品退火，退火溫度為250℃，退火時間為40分鐘，再自然冷卻12小時即得終產(chǎn)品。此種產(chǎn)品為蔚藍(lán)色的直徑為2cm的球形晶體，。
本發(fā)明水處理劑的阻垢性能試驗。。
一、試驗材料1、供試樣品1本發(fā)明實施例1所制備的產(chǎn)品，編號為LJL(1#)。
2、供試樣品2本發(fā)明實施例2所制備的產(chǎn)品，編號為LJL(2#)。
3、對照樣品“歸麗精”(SP)(德國貝克吉利尼化學(xué)有限公司生產(chǎn))。
二、試驗方法及結(jié)果本發(fā)明水處理劑阻垢性能的評價方法采用的是“靜態(tài)阻垢評價法”。
具體試驗過程如下1、使用實驗室的自來水，為了避免室內(nèi)水中已有聚磷酸鹽的干擾，試驗采用市政水進(jìn)入大樓前的水樣，其鈣硬度為135ppm(Ca 1)；2、評價在1L容量瓶中進(jìn)行，將供試樣品和對照樣品用自來水分別配制成2ppm和5ppm兩種濃度，同時設(shè)置空白對照一個，一共7個樣瓶，一次性置于75℃水浴中，加熱停留時間24hr，然后分別測定加熱后的殘留鈣硬度，空白殘留最少表示不加藥鈣硬不穩(wěn)定，其濃度為Ca 0，加藥阻垢后的鈣硬越高，說明阻垢性能良好，其濃度為Ca 1，阻垢率η為η＝(Ca 2-Ca 0)/(Ca 1-Ca 0)×100％試驗結(jié)果見表1表1 本發(fā)明水處理劑的阻垢性能試驗結(jié)果

試驗結(jié)論1、供試樣品與對照樣品相比，阻垢率性能相似，在低濃度時供試樣品的阻垢率性能要優(yōu)于對照樣品。
2、供試樣品加料量以2-5ppm為宜，阻垢率η約在60％-90％之間變動。
本發(fā)明水處理劑的防腐性能試驗一、試驗材料1、供試樣品本發(fā)明實施例1所制備的產(chǎn)品。
2、對照樣品“歸麗精”(SP)(德國貝克吉利尼化學(xué)有限公司生產(chǎn))。
二、試驗方法將蒸餾水與自來水配制成試驗用水，最終硬度為26ppm。采用標(biāo)準(zhǔn)掛片試驗，掛片材質(zhì)為A3碳鋼，I型50×25×2，面積為28CM2，重量約20g。試驗方法為將試驗用的掛片置于試驗用的試液中，在試驗溫度下，經(jīng)過120小時以上浸泡。
具體試驗步驟如下a)按照試驗方案準(zhǔn)備好試驗用水和水處理藥劑溶液。
b)取有濃縮倍數(shù)標(biāo)記的燒杯，按試驗要求往燒杯中準(zhǔn)確加入水處理藥劑，再將用容量瓶量取的試驗用水倒入燒杯中，然后將燒杯平穩(wěn)的置于恒溫水槽內(nèi)。
c)溫度達(dá)到要求后，把已稱重的試片固定在掛片器上并放入燒杯的試液中，開始記錄時間。
d)試驗開始后，試液不斷被蒸發(fā)和濃縮，當(dāng)液位下降到原體積的2/3時，補(bǔ)加試液保持這一液位。
e)120小時后結(jié)束試驗，取出試片，觀察清洗后稱重、鏡檢，并對試液進(jìn)行分析。
試驗結(jié)果見表2。
表2 本發(fā)明水處理劑的防腐性能試驗結(jié)果

對比結(jié)果說明，供試樣品和對照樣品均具有較好的防腐性能(國家規(guī)范工業(yè)冷卻水允許腐蝕率為0.125)，供試樣品在低濃度下超過對照樣品，說明本發(fā)明水處理劑產(chǎn)品中Cu、Ca、Zn離子的協(xié)同作用十分明顯，具有優(yōu)異的防腐性能。
本發(fā)明水處理劑的殺菌、滅藻性能試驗一、試驗材料1、供試樣品本發(fā)明實施例1所制備的產(chǎn)品。
2、對照樣品“歸麗精”(SP)(德國貝克吉利尼化學(xué)有限公司生產(chǎn))。
二、試驗方法將木質(zhì)材料分別懸掛在含有供試樣品及對照樣品濃度為100ppm的水中及水面上，歷經(jīng)二星期后，與對照樣品接觸的木質(zhì)材料表面蓋滿清藻，與供試樣品接觸的木質(zhì)材料表面未見變化。說明供試樣品具有比對照樣品優(yōu)越得多的殺菌、滅藻效果。
權(quán)利要求
1.一種水處理劑，由以下重量份的原料制成六偏磷酸鈉60-70份、磷酸氫鈣20-30份、碳酸銅5-10份、碳酸鋅5-10份。
2.按照權(quán)利要求1的水處理劑，其特征是各原料的重量份是六偏磷酸鈉62.5份、磷酸氫鈣22.5份、碳酸銅7.5份、碳酸鋅7.5份。
3.一種制備權(quán)利要求1的水處理劑的方法，步驟如下1)按下述重量份稱取各原料六偏磷酸鈉60-70份、磷酸氫鈣20-30份、碳酸銅5-10份、碳酸鋅5-10份；2)將上述原料均勻的混合后在一個由高溫石英材料為內(nèi)襯的容積中進(jìn)行熔融，再經(jīng)成型、退火、冷卻即得。
4.按照權(quán)利要求3的方法，其特征是在進(jìn)行熔融時，控制熔化溫度范圍為700-950℃，反應(yīng)溫度為1000-1300℃，總加熱時間1.5-3.5小時。
5.按照權(quán)利要求3的方法，其特征是所述的成型是將已熔化的玻璃液連續(xù)澆鑄在模具中，再經(jīng)脫模成相應(yīng)形狀的初品。
6.按照權(quán)利要求3的方法，其特征是所述的退火溫度為200-350℃，退火時間為30-50分鐘。
7.權(quán)利要求1～2所述的任意一項水處理劑在水處理中的用途。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新的水處理劑及該水處理劑的制備方法。本發(fā)明水處理劑由以下重量份的原料制成六偏磷酸鈉60－70份、磷酸氫鈣20－30份、碳酸銅5－10份、碳酸鋅5－10份。本發(fā)明水處理劑的制備方法如下將上述重量份的原料均勻的混合后在一個由高溫石英材料為內(nèi)襯的容積中進(jìn)行熔融，再經(jīng)成型、退火、冷卻即得。本發(fā)明水處理劑為一種緩溶性水處理劑，可以在密閉容器中經(jīng)水溶出后使用，不僅具有聚磷酸鹽特有的阻垢性能，還具有優(yōu)異的防腐、殺菌和滅藻性能。
文檔編號C02F5/08GK1686869SQ20051007314
公開日2005年10月26日 申請日期2005年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月31日
發(fā)明者吳金城, 張文, 杜春鵬 申請人:北京潔利尼水處理工程有限公司