專利名稱：多維聚羧酸鹽水處理劑及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水處理劑，特別是涉及由腐植酸或木質(zhì)素制配的水處理劑多維聚羧酸鹽。
現(xiàn)有的腐植酸或木質(zhì)素用作水處理劑(如《工業(yè)水處理》雜志1992年第1期刊登的《腐植酸鹽在循環(huán)冷卻水處理中的應(yīng)用》)時，是經(jīng)堿溶或硝酸氧化制成腐植酸鈉或硝基腐植酸鈉，然后與其它化學(xué)品復(fù)配混合用于低壓鍋爐內(nèi)的水質(zhì)處理，循環(huán)冷卻水處理和含重金屬的廢水處理，有良好的阻垢和吸附效果。但是腐植酸在通常狀態(tài)下是不溶或微溶于水的，因而不表現(xiàn)活性，只有在強堿性條件下才能制成可溶于水的腐植酸鈉或腐植酸鉀，在低濃度使用時，在水中易與多價金屬離子絡(luò)合成絮狀物沉淀，這是由于腐植酸所含的羧酸基不夠所致，另外，因為腐植酸鈉抗鹽、抗硬水性差，為了防止腐植酸鈉沉淀，需加入大量的純堿或燒堿來軟化水質(zhì)，因此，使用時，會產(chǎn)生大量CaCO3.Mg(OH)2沉淀，堵塞管道，并造成堿腐蝕等。
本發(fā)明的目的是提供一種高效的多用途水質(zhì)處理劑，既保留現(xiàn)有腐植酸水質(zhì)處理劑抑制青苔、藻類生長，剝離老垢的優(yōu)點，又克服了其在低PH值下，硬水中易絮凝沉淀以及在強堿下使用產(chǎn)生碳酸鈣和氫氧化鎂沉淀結(jié)垢的缺點。
本發(fā)明的基礎(chǔ)物腐植酸或木質(zhì)素是由碳、氫、氧、氮、硫、磷等元素組成，其分子示性式為C265H258O76N8OCH3COCH3(OH)12(COOH)12分子量5616分子結(jié)構(gòu)由核，橋鍵與活性基團組成，其中，核是由均環(huán)或雜環(huán)的五員環(huán)和六員環(huán)組成，橋鍵有單橋鍵和雙橋鍵，活性基團有羧基酚羥基、醌基、醇羥基、磺酸基、胺基、甲氧基、自由基。腐植酸或木質(zhì)素經(jīng)堿溶提純成腐植酸鈉或腐植酸鉀或堿木質(zhì)素后，與丙烯酸和環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷發(fā)生聚合反應(yīng)，生成多維聚羧酸，有苛性堿中制得多維聚羧酸鈉或多維聚羧酸鉀。這種多維聚羧酸鹽，其特征是，在腐植酸或木質(zhì)素的分子鍵的活性基團、雙鍵、活性鍵上結(jié)合有聚丙烯酸基，所述的聚丙烯酸基其結(jié)構(gòu)為 其中n的取值范圍為1～50，優(yōu)選值范圍為1～20。形成的多維聚羧酸鹽分子其內(nèi)部結(jié)構(gòu)成立體分叉狀，具有多維結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明多維聚羧酸鹽的制備方法是將重量份數(shù)為腐植酸鈉或腐植酸鉀或木質(zhì)素2～20水65～80苛性堿(氫氧化鈉或氫氧化鉀)0.5～11丙烯酸3～22環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷0～1的化學(xué)原料在溫度30～100℃，壓力1～10個大氣壓下反應(yīng)30～240分鐘，制成的多維聚羧酸鹽溶液PH值為9～12，濃度為15％～35％。
本發(fā)明的多維聚羧酸鹽可作為水質(zhì)處理的阻垢、緩蝕劑使用。也可作為含重金屬廢水處理的水質(zhì)凈化劑使用。
由于本發(fā)明的多維聚羧酸鹽是多維多支鏈的分子結(jié)構(gòu)，比原有腐植酸鹽具有更大的分子面積，含有的羧酸基也更多，具有更好的吸附絡(luò)合，絮凝性質(zhì)，能吸附在換熱器外壁的金屬原子或離子上，有效地阻止鈣離子或鎂離子的碳酸鹽、硫酸鹽、硅酸鹽或磷酸鹽等在管壁上結(jié)晶、沉積成垢，且可使老水垢漸漸松動脫落，是良好的水質(zhì)處理劑，可廣泛用于中央空調(diào)、化肥廠、化工廠、熱電廠、冷凍廠的循環(huán)水處理和環(huán)保中的污水處理。
下面給出一些實施例，詳細(xì)說明了本發(fā)明。在這些實施例中，所有份數(shù)均按重量計。實施例1配比為腐植酸鈉∶水∶氫氧化鈉∶丙烯酸∶環(huán)氧丙烷4∶66、9∶9∶20∶0.1
反應(yīng)溫度40～100℃，壓力為1～2個大氣壓，反應(yīng)時間3小時。實施例2堿木質(zhì)素∶水∶氫氧化鈉∶丙烯酸∶環(huán)氧乙烷8∶70∶7.26∶14.54∶0.2反應(yīng)溫度30～85℃，反應(yīng)時間3小時。實施例3堿木質(zhì)素∶水∶氫氧化鈉∶丙烯酸∶環(huán)氧丙烷4∶70∶8.63∶17.27∶0.1反應(yīng)溫度40～100℃反應(yīng)時間3小時實施例4堿木質(zhì)素∶水∶氫氧化鉀∶丙烯酸∶環(huán)氧丙烷7∶70∶8∶15∶0反應(yīng)溫度40～100℃，反應(yīng)時間3小時實施例5腐植酸鈉∶水∶氫氧化鈉∶丙烯酸∶環(huán)氧乙烷2∶65∶11∶22∶0反應(yīng)溫度30～100℃，反應(yīng)時間2.5小時實施例6腐植酸鉀∶水∶氫氧化鉀∶丙烯酸∶環(huán)氧乙烷4∶70∶9∶17∶0.05反應(yīng)溫度30～100℃，反應(yīng)時間2.5小時實施例7腐植酸鉀∶水∶氫氧化鉀∶丙烯酸∶環(huán)氧丙烷10∶75∶5∶10∶0.2反應(yīng)溫度30～100℃，反應(yīng)時間3小時實施例8腐植酸鈉∶水∶氫氧化鈉∶丙烯酸∶環(huán)氧乙烷15∶80∶0.7∶4∶0.3反應(yīng)溫度40～90℃，反應(yīng)時間2.5小時為了證明多維聚羧酸鹽用于循環(huán)水處理或?qū)貙匐x子的凈化處理的優(yōu)越效果，進行了如下對比試驗。抑制藻類生長試驗在有青苔和藻類的水池內(nèi)，用玻璃板均分開，并在水中補充少許氮、磷、鉀肥、半月后，水藻生長茂盛，在水池內(nèi)分別加入本發(fā)明多維聚羧酸鈉、腐植酸鈉、水解聚馬來酸酐、聚丙烯酸鈉等各50PPM半月后，多維聚羧酸鹽和腐植酸鈉水池內(nèi)的青苔發(fā)黃，水藻稀少，而空白與水解聚馬來酸酐和聚丙烯酸鈉的青苔、藻類，更清、更濃了。緩蝕試驗緩蝕實驗是在靜態(tài)燒杯中進行的，多維聚羧酸鈉在50PPM以下濃度對鋁、銅、不銹鋼片無腐蝕，未發(fā)現(xiàn)失重和腐蝕斑點。
下表是對A3鋼片的實驗數(shù)據(jù)腐蝕率(平均)腐蝕外觀實驗濃度 掛片時間自來水空白 0.12～0.16mm/y 均勻腐蝕 10天普通腐值酸鈉 0.12～0.20mm/y 片斑腐蝕30～10ppm10天多維聚羧酸鈉 0.10～0.12mm/y 均勻腐蝕30～10ppm10天聚馬來酸酐 0.09～0.11mm/y 均勻腐蝕30～10ppm10天聚丙烯酸鈉 0.10～0.13mm/y 均勻腐蝕30～10ppm10天阻垢實驗取普通自來水加本發(fā)明多維聚羧酸鹽20～50ppm，在溫度60～85℃時濃縮3～5倍，水質(zhì)仍澄清無沉淀無懸浮物，與聚馬來酸酐或聚丙烯酸鈉試驗相同。
用U型碳鋼外殼電熱器，在2000ml的燒杯中間歇地加熱自來水，累計時間，水被加熱沸騰后，更換冷水重作實驗，其結(jié)垢速度是流動水循環(huán)水的多倍，采用中硬度水質(zhì)4～6mgN/L(Ca+2、Mg+2)實驗結(jié)果與鍋爐爐內(nèi)水處理相似，實驗強度超過循環(huán)冷卻水模擬方法，短時間即可見到實驗效果。
自來水結(jié)垢較快，水垢白色、堅硬、不易擦去。
普通腐植酸鈉不結(jié)垢，因須調(diào)PH值＞8.5加熱后水池渾濁，實驗后電熱管壁不干凈，管壁有腐蝕，用有水垢的電管實驗，水垢有松脫現(xiàn)象。多維聚羧酸鈉可使電熱管不長水垢，水質(zhì)在加熱后與聚馬、聚丙現(xiàn)象相同，電熱管外表干凈，無雜物，用有水垢的電熱管實驗，發(fā)現(xiàn)日水垢有松脫現(xiàn)象。
用聚馬、聚丙作實驗，水垢生長較慢，但有生長趨勢，水垢也較軟，可以用手擦去，實驗結(jié)果表實驗時間 藥劑濃度 阻垢率％結(jié)垢現(xiàn)象自來水 120hr 0 白色水垢、堅硬普通腐植酸鈉 120hr 10～20ppm95 不長水垢，但懸浮物多，有粉末沉積多維聚羧酸鈉 120hr 10～20ppm 100 不長水垢，原有水垢會減少聚馬來酸酐 120hr 10～20ppm98 有少許水垢，水垢顯增長趨勢聚丙烯酸鈉 120hr 10～20ppm95 有少許水垢，水垢顯增長趨勢
權(quán)利要求
1.一種多維聚羧酸鹽水處理劑，其特征是在腐植酸鹽或堿木質(zhì)素的分子鏈的活性基團、雙鍵、活性鍵上聚合有聚丙烯酸基，所述的聚丙烯酸基，其結(jié)構(gòu)為 其中n的取值范圍為1～50。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多維聚羧酸鹽水處理劑，其特征在于其中多維聚羧酸鹽的濃度為15％～35％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多維聚羧酸鹽水處理劑，其PH值為9～12。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3中所述的多維聚羧酸鹽水處理劑。其特征在于所述的n取值范圍為1～20。
5.一種多維聚羧酸鹽水處理劑的制備方法，是將重量份數(shù)為腐植酸鈉或腐植酸鉀或堿木質(zhì)素2～20水65～80氫氧化鈉或氫氧化鉀0.5～11丙烯酸3～22環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷0～1的化工原料在溫度30℃～100℃，壓力1～5個大氣壓下反應(yīng)30～240分鐘，所得化學(xué)物即多維聚羧酸鹽水處理劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多維聚羧酸鹽水處理劑的制備方法，其優(yōu)選方案是將分?jǐn)?shù)為腐植酸鈉4水66.9氫氧化鈉9丙烯酸20環(huán)氧丙烷0.1的化工原料在溫度50℃～100℃，1.5～2個大氣壓下反應(yīng)3小時。
7.一種多維聚羧酸鹽水處理劑用于循環(huán)冷卻水的阻垢緩蝕和合重金屬的廢水凈化處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多維聚羧酸鹽水處理劑及其制備方法和用途，多維聚羧酸鹽是在腐植酸鹽或堿木質(zhì)素的分子鏈的活性基團、雙鍵、活性鍵上結(jié)合有聚丙烯酸基，其具有良好的阻垢、緩蝕和抑制藻類生長的效果，能廣泛用于循環(huán)冷卻水處理和含重金屬的廢水凈化處理。
文檔編號C02F1/62GK1122780SQ9411728
公開日1996年5月22日 申請日期1994年11月10日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月10日
發(fā)明者李光萍 申請人:李光萍