專利名稱：抑制二氧化硅污垢的方法
抑制二氧化硅污垢的方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明總的涉及抑制含水系統(tǒng)中的二氧化硅污垢，特別涉及抑制含水系統(tǒng)中二氧化硅污垢的方法。污垢形成及其伴隨影響的問題已困擾含水系統(tǒng)很多年，如發(fā)電廠、蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)、 膜脫鹽、半導體制造、地熱系統(tǒng)、鍋爐水、工業(yè)工藝用水和中央加熱和空調(diào)系統(tǒng)中的水。二氧化硅是含水系統(tǒng)中的主要污染問題之一。根據(jù)含水系統(tǒng)中的條件，二氧化硅難以抑制，因為它呈現(xiàn)低溶解度形式。二氧化硅(硅二氧化物)以一些結(jié)晶和非晶形式天然存在，所有這些形式均微溶于水，因此導致形成不期望的沉積物。硅酸鹽為衍生自二氧化硅或硅酸的鹽，尤其是原硅酸鹽和偏硅酸鹽，這些鹽可結(jié)合形成聚硅酸鹽。除了堿硅酸鹽外，所有這些鹽微溶于水。一些不同形式的二氧化硅和硅酸鹽沉積物是可能的，除其它因素外，其生成依賴于溫度、PH和在水中的離子物種(specy)。例如，在中性pH范圍，6. 5至7. 8，單體二氧化硅傾向于聚合形成低聚或膠態(tài)二氧化硅。在高PH，例如，pH 9. 5，二氧化硅可生成單體硅酸鹽離子。由于二氧化硅轉(zhuǎn)化成這些不同形式可能慢，根據(jù)系統(tǒng)的歷史，不同形式的二氧化硅可能在任何一個時間共存于含水系統(tǒng)。也可能多種其它類型污垢與二氧化硅或硅酸鹽污垢共存于水系統(tǒng)。已用多種方法解決二氧化硅沉積問題。一些方法涉及抑制二氧化硅聚合，其它方法集中在膠態(tài)二氧化硅分散。用于抑制二氧化硅聚合的一些化學物質(zhì)傾向于與二氧化硅絮凝，導致高濁度和沉積。通常需要很高劑量的已知化學物質(zhì)實現(xiàn)膠態(tài)二氧化硅的有效分散， 從成本觀點，這使它們很難商品化。另外，目前可利用的二氧化硅污垢抑制化學物質(zhì)為PH 敏感性，因此增加控制難度，或者在某些水條件下不穩(wěn)定。因此，在本領域需要以更可行和更穩(wěn)定的方式控制含水系統(tǒng)中的二氧化硅污垢。發(fā)明簡述一方面，本發(fā)明涉及控制含水系統(tǒng)中二氧化硅污垢的方法，所述方法包含將第一聚合物和第二聚合物的有效量混合物加入含水系統(tǒng)，其中第一聚合物和第二聚合物分別包含衍生自任何季銨單體、季鱗(phosphonium)單體和季锍(sulfonium)單體的第一結(jié)構(gòu)單元和衍生自任何磺酸、硫酸、磷酸、羧酸及其任何鹽的第二結(jié)構(gòu)單元至少之一，第一聚合物攜帶第一凈電荷或為中性，第二聚合物攜帶與第一凈電荷相反的第二凈電荷或在第一聚合物為中性時攜帶正凈電荷，第一結(jié)構(gòu)單元為混合物的約摩爾至約99%摩爾。另一方面，本發(fā)明涉及抑制含水系統(tǒng)中二氧化硅污垢生成的方法，所述方法包含 將有效量聚合物加入到含水系統(tǒng)，其中聚合物包含衍生自季銨單體、季鱗單體或季锍單體的第一結(jié)構(gòu)單元，第一結(jié)構(gòu)單元代表聚合物中存在的所有單體衍生結(jié)構(gòu)單元的約30%摩爾至約80%摩爾；和衍生自磺酸、硫酸、磷酸或其鹽的第二結(jié)構(gòu)單元。發(fā)明詳述一方面，本發(fā)明涉及控制含水系統(tǒng)中二氧化硅污垢的方法，所述方法包含將第一聚合物和第二聚合物的有效量混合物加入含水系統(tǒng)，其中第一聚合物和第二聚合物分別包含衍生自任何季銨單體、季鱗單體和季锍單體的第一結(jié)構(gòu)單元和衍生自任何磺酸、硫酸、磷酸、羧酸及其鹽的第二結(jié)構(gòu)單元至少之一，第一聚合物攜帶第一凈電荷或為中性，第二聚合物攜帶與第一凈電荷相反的第二凈電荷或在第一聚合物為中性時攜帶正凈電荷，第一結(jié)構(gòu)單元為混合物的約摩爾至約99%摩爾。在一些實施方案中，第一聚合物可以為陽離子聚電解質(zhì)，第二聚合物可以為陰離子聚電解質(zhì)。在其它實施方案中，第一聚合物可以為陽離子聚電解質(zhì)，第二聚合物可以為非離子聚合物或非離子聚合物和陰離子聚合物的組合。在其它實施方案中，第一聚合物可以為兩性聚電解質(zhì)，第二聚合物為聚電解質(zhì)。在其它實施方案中，第一聚合物和第二聚合物兩者可均為兩性聚電解質(zhì)。在一些具體實施方案中，第一聚合物和第二聚合物為氯化2_(甲基丙烯酰氧基)-乙基三甲基銨和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的共聚物，氯化2-(甲基丙烯酰氧基)-乙基三甲基銨為混合物的約10%摩爾至約90%摩爾。在一些實施方案中，第一聚合物為氯化2-(甲基丙烯酰氧基)_乙基三甲基銨和丙烯酰胺的共聚物，第二聚合物為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酰胺的共聚物，氯化 2-(甲基丙烯酰氧基)_乙基三甲基銨為混合物的約30%摩爾至約70%摩爾。在一些實施方案中，第一聚合物為氯化2_(甲基丙烯酰氧基)_乙基三甲基銨和 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的共聚物，第二聚合物選自聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)、聚(丙烯酸)、丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的共聚物、丙烯酸和1-烯丙基氧基-2-羥基丙基磺酸酯的共聚物、丙烯酸和1-烯丙基氧基-聚環(huán)氧乙烷硫酸酯和1-烯丙基氧基-2-羥基丙基磺酸酯的共聚物、丙烯酸和1-烯丙基氧基-聚環(huán)氧乙烷硫酸酯的共聚物以及2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酰胺的共聚物，氯化2-(甲基丙烯酰氧基)-乙基三甲基銨為混合物的約10%摩爾至60%摩爾。在一些實施方案中，第一聚合物為聚(氯化2_(甲基丙烯酰氧基)_乙基三甲基銨)，第二聚合物選自聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)、聚(丙烯酸)、丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的共聚物、丙烯酸和1-烯丙基氧基-2-羥基丙基磺酸酯的共聚物、 丙烯酸和1-烯丙基氧基-聚環(huán)氧乙烷硫酸酯和1-烯丙基氧基-2-羥基丙基磺酸酯的共聚物、丙烯酸和1-烯丙基氧基-聚環(huán)氧乙烷硫酸酯的共聚物以及2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酰胺的共聚物，氯化2-(甲基丙烯酰氧基)-乙基三甲基銨為混合物的約10%摩爾至約70%摩爾。在一些實施方案中，第一聚合物為氯化2_(甲基丙烯酰氧基)_乙基三甲基銨和 (乙二醇)甲基醚甲基丙烯酸酯的共聚物，第二聚合物為聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)。在一些實施方案中，第一聚合物和第二聚合物同時加入含水系統(tǒng)。在一些實施方案中，第一聚合物和第二聚合物依次加入含水系統(tǒng)。除了第一結(jié)構(gòu)單元和第二結(jié)構(gòu)單元外，第一聚合物和第二聚合物可分別包含不影響混合物性能的任何其它結(jié)構(gòu)單元。其它結(jié)構(gòu)單元的實例可衍生自單體，如丙烯酰胺和 (乙二醇)甲基醚甲基丙烯酸酯。另一方面，本發(fā)明涉及抑制含水系統(tǒng)中二氧化硅污垢生成的方法，所述方法包含 將有效量聚合物加入到含水系統(tǒng)，其中聚合物包含衍生自季銨單體、季鱗單體或季锍單體的第一結(jié)構(gòu)單元，第一結(jié)構(gòu)單元代表聚合物中存在的所有單體衍生結(jié)構(gòu)單元的約30%摩爾至約80%摩爾；和衍生自磺酸、硫酸、磷酸或其鹽的第二結(jié)構(gòu)單元。在一些實施方案中，第一結(jié)構(gòu)單元衍生自下式的單體
權(quán)利要求
1.一種控制含水系統(tǒng)中二氧化硅污垢的方法，所述方法包含將第一聚合物和第二聚合物的有效量混合物加入含水系統(tǒng)，其中第一聚合物和第二聚合物分別包含衍生自任何季銨單體、季鱗單體和季锍單體的第一結(jié)構(gòu)單元和衍生自任何磺酸、硫酸、磷酸、羧酸及其鹽的第二結(jié)構(gòu)單元至少之一，第一聚合物攜帶第一凈電荷或為中性，第二聚合物攜帶與第一凈電荷相反的第二凈電荷或在第一聚合物為中性時攜帶正凈電荷，第一結(jié)構(gòu)單元為混合物的約1-99%摩爾。
2.權(quán)利要求1的方法，其中第一聚合物為陽離子聚電解質(zhì)，第二聚合物為陰離子聚電解質(zhì)。
3.權(quán)利要求1的方法，其中第一聚合物為陽離子聚電解質(zhì)，第二聚合物為非離子聚合物。
4.權(quán)利要求1的方法，其中第一聚合物為陽離子聚電解質(zhì)，第二聚合物為非離子聚合物和陰離子聚合物的組合。
5.權(quán)利要求1的方法，其中第一聚合物為兩性聚電解質(zhì)，第二聚合物為聚電解質(zhì)。
6.權(quán)利要求1的方法，其中第一聚合物和第二聚合物為兩性聚電解質(zhì)。
7.權(quán)利要求1的方法，其中第一聚合物和第二聚合物為氯化2-(甲基丙烯酰氧基)_乙基三甲基銨和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的共聚物，其中氯化2-(甲基丙烯酰氧基)-乙基三甲基銨為混合物的約10%摩爾至約90%摩爾。
8.權(quán)利要求1的方法，其中第一聚合物為氯化2-(甲基丙烯酰氧基)-乙基三甲基銨和丙烯酰胺的共聚物，第二聚合物為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酰胺的共聚物，其中氯化2-(甲基丙烯酰氧基)_乙基三甲基銨為混合物的約30%摩爾至約70%摩爾。
9.權(quán)利要求1的方法，其中第一聚合物為氯化2-(甲基丙烯酰氧基)-乙基三甲基銨和 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的共聚物，第二聚合物選自聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)、聚(丙烯酸)、聚(丙烯酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)、丙烯酸和1-烯丙基氧基-2-羥基丙基磺酸酯的共聚物、丙烯酸和1-烯丙基氧基-聚環(huán)氧乙烷硫酸酯和1-烯丙基氧基-2-羥基丙基磺酸酯的共聚物以及丙烯酸和1-烯丙基氧基-聚環(huán)氧乙烷硫酸酯的共聚物。
10.權(quán)利要求9的方法，其中氯化2-(甲基丙烯酰氧基)_乙基三甲基銨為混合物的約 10%摩爾至60%摩爾。
11.權(quán)利要求1的方法，其中第一聚合物為聚(氯化2-(甲基丙烯酰氧基)_乙基三甲基銨)，第二聚合物選自聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)、聚(丙烯酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)、聚(丙烯酸)、丙烯酸和1-烯丙基氧基-2-羥基丙基磺酸酯的共聚物、 丙烯酸和1-烯丙基氧基-聚環(huán)氧乙烷硫酸酯和1-烯丙基氧基-2-羥基丙基磺酸酯的共聚物、丙烯酸和1-烯丙基氧基-聚環(huán)氧乙烷硫酸酯的共聚物以及2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酰胺的共聚物。
12.權(quán)利要求11的方法，其中氯化2-(甲基丙烯酰氧基)_乙基三甲基銨為混合物的約 10%摩爾至約70%摩爾。
13.權(quán)利要求1的方法，其中第一聚合物為氯化2-(甲基丙烯酰氧基)_乙基三甲基銨和(乙二醇)甲基醚甲基丙烯酸酯的共聚物，第二聚合物為聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)。
14.一種抑制水中二氧化硅污垢生成的方法，所述方法包含將有效量聚合物加入到一體積水，其中聚合物包含衍生自季銨單體、季鱗單體或季锍單體的第一結(jié)構(gòu)單元，第一結(jié)構(gòu)單元代表聚合物中存在的所有單體衍生結(jié)構(gòu)單元的約30%摩爾至約80%摩爾；和衍生自磺酸、硫酸、磷酸或其鹽的第二結(jié)構(gòu)單元。
15.權(quán)利要求14的方法，其中第一結(jié)構(gòu)單元衍生自下式的單體
16.權(quán)利要求15的方法，其中X為鹵素陰離子。
17.權(quán)利要求15的方法，其中X為單價或二價陰離子。
18.權(quán)利要求14的方法，其中第一結(jié)構(gòu)單元衍生自至少一種選自氯化2-(甲基丙烯酰氧基)-乙基三甲基銨、氯化2-(丙烯酰氧基乙基)三甲基銨、氯化3-(丙烯酰胺基丙基) 三甲基銨、氯化(乙烯基芐基)三甲基銨、氯化2-(丙烯酰氧基乙基)-N-芐基-N，N- 二甲基銨、甲基硫酸2-(甲基丙烯酰氧基)乙基三甲基銨、氯化3-(甲基丙烯酰胺基丙基)三甲基銨和氯化二烯丙基二甲基銨的單體。
19.權(quán)利要求14的方法，其中第二結(jié)構(gòu)單元衍生自選自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、3-(烯丙基氧基)-2-羥基丙-1-磺酸(磺酸酯)、2-烯丙基氧基-聚環(huán)氧乙烷-硫酸酯及其組合的單體。
20.權(quán)利要求14的方法，所述方法進一步包含衍生自至少一種選自二乙基2-(甲基丙烯酰氧基)乙基磷酸酯、雙[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]磷酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酸 2-羥基乙酯、N-(2-羥基乙基)丙烯酰胺、聚(乙二醇)甲基醚甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇) 甲基醚丙烯酸酯、聚(乙二醇)乙基醚甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯和1-乙烯基-2-吡咯烷酮的單體的結(jié)構(gòu)單元。
21.權(quán)利要求14的方法，其中第一結(jié)構(gòu)單元以相當于聚合物中存在的所有單體衍生結(jié)構(gòu)單元約50%摩爾至約70%摩爾的量存在。
22.權(quán)利要求14的方法，其中第一結(jié)構(gòu)單元以相當于聚合物中存在的所有單體衍生結(jié)構(gòu)單元約55%摩爾至約60%摩爾的量存在。
23.權(quán)利要求14的方法，其中聚合物為氯化2-(甲基丙烯酰氧基)_乙基三甲基銨和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的共聚物。
全文摘要
本發(fā)明涉及控制含水系統(tǒng)中二氧化硅污垢的方法，所述方法包括將第一聚合物和第二聚合物的有效量混合物加入含水系統(tǒng)，其中第一聚合物和第二聚合物分別具有衍生自任何季銨單體、季鏻單體和季锍單體的第一結(jié)構(gòu)單元和衍生自任何磺酸、硫酸、磷酸、羧酸及其鹽的第二結(jié)構(gòu)單元至少之一，第一聚合物攜帶第一凈電荷或為中性，第二聚合物攜帶與第一凈電荷相反的第二凈電荷或在第一聚合物為中性時攜帶正凈電荷，第一結(jié)構(gòu)單元為混合物的約1％摩爾至約99％摩爾。
文檔編號C02F5/14GK102459095SQ201080033727
公開日2012年5月16日 申請日期2010年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日
發(fā)明者A·S·舍蒂, B·張, M·熊, S·盧, W·彭, Z·潘, 劉升霞, 梁延剛, 隋志宇 申請人:通用電氣公司