一种水处理剂及其制备方法

摘要

本发明属于化工领域，涉及水处理剂，具体涉及一种水处理剂及其制备方法，所述水处理剂包括以下原料:腐植酸钠、乙二胺四乙酸、六偏磷酸钠、硫酸锌、次氯酸钠、羟基乙叉二膦酸、聚马来酸酐和水。该水处理剂的制备方法是在腐植酸钠型的基础上，进行接枝鳌合反应，接入了缓蚀基团，达到该药剂的缓蚀功能，再进行复配反应过滤吸附脱色，达到解决腐植酸钠型水处理药剂腐蚀严重的问题和使循环水变黑的问题，使腐植酸钠型水处理剂达到良好的阻垢、缓垢，抑制菌藻滋生的效果，无需大量排水。

权利要求

1.一种水处理剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将腐植酸钠加入反应釜，按腐植酸钠与水的重量比为1:2～8加入水，加热搅拌，使腐植酸钠完全溶解；

S2、将腐植酸钠溶液保持温度35～60℃，在搅拌的条件下，按重量比加入1～8％的乙二胺四乙酸，反应4～36h；

S3、冷却至室温，按重量比加入5～20％的六偏磷酸钠和1～10％的硫酸锌，混合均匀，加热至70～95℃，反应2～10h；

S4、冷却至室温，过滤，得滤液，按步骤S3中所得溶液的重量向滤液中加入8～20％的次氯酸钠，脱色，即得无色半成品；

S5、按重量比向半成品中加入2～10％的羟基乙叉二膦酸和2～10％的聚马来酸酐，混合均匀，即得水处理剂。

2.根据权利要求1所述的水处理剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将腐植酸钠加入反应釜，按腐植酸钠与水的重量比为1:2～5加入水，加热搅拌，使腐植酸钠完全溶解；

S2、将腐植酸钠溶液保持温度35～50℃，在搅拌的条件下，按重量比加入1～3％的乙二胺四乙酸，反应4～30h；

S3、冷却至室温，按重量比加入8～15％的 六偏磷酸钠和2～6％的硫酸锌，混合均匀，加热至75～90℃，反应2～6h；

S4、冷却至室温，过滤，得滤液，按步骤S3中所得溶液的重量向滤液中加入10～18％的次氯酸钠，脱色，即得无色半成品；

S5、按重量比向半成品中加入3～7％的羟基乙叉二膦酸和3～7％的聚马来酸酐，混合均匀，即得水处理剂。

3.根据权利要求2所述的水处理剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将固体腐植酸钠加入反应釜，按腐植酸钠与水的重量比为1:3加入水，加热搅拌，使腐植酸钠完全溶解；

S2、将腐植酸钠溶液保持温度40℃，在搅拌的条件下，按重量比加入2％的乙二胺四乙酸，反应6～24h；

S3、冷却至室温，按重量比加入10％的六偏磷酸钠和3％的硫酸锌，混合均匀，加热至80℃，反应4h；

S4、冷却至室温，过滤，得滤液，按步骤S3中所得溶液的重量向滤液中加入15％的次氯酸钠，脱色，即得无色半成品；

S5、按重量比向半成品中加入5％的羟基乙叉二膦酸和5％的聚马来酸酐，混合均匀，即得水处理剂。

说明书

一种水处理剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于化工领域，涉及水处理剂，具体涉及一种水处理剂及其制备方法。

背景技术

[0002] 节能和环保是当今世界的两个重点关注的问题，因此，高效、新型和绿色的环保型产品已经成为各国科学家研究的重点方向之一。水是工业换热最优良的载体。为了节约水资源，企业对冷却水进行循环使用。但是，工业循环水在循环换热过程中易结垢。循环水结垢而导致的换热率低、设备腐蚀和微生物滋生是困扰企业的三个难题。现在解决的办法是在循环水中加入含磷水处理药剂达到缓解腐蚀和阻垢的目的，再通过加入杀菌剂解决微生物滋生问题。但是，在此种处理过程中又产生如下问题：1、该型处理剂含磷，造成循环水富营养化，菌藻滋生更加严重；2、该型药剂只能分散循环水中的成垢物质，阻垢率在85％左右，浓缩倍数超过3倍以上药剂效果大大降低，必须大量排水控制浓缩倍数在3倍以下，才能够达到阻垢效果，这样就造成水资源浪费；3、杀菌剂必须单独添加，造成循环水大量使用化工产品、污染水体，增加了成本及工作量。

[0003] 腐植酸钠是高分子化合物，具有软化水质、防垢、防腐蚀及除垢等多种功能，且腐植酸钠价格便宜，无毒，化学稳定性好，可长期存用。腐植酸钠是一种很好的除垢剂，腐植酸钠的阻垢作用机制不是单纯把钙、镁离子稳定在水中，而是生成了水渣(不形成硬垢)，通过排污来达到阻垢效果，这时钙、镁离子浓度变化包含了一部分未生成水垢的水渣量，而且腐植酸钠也会吸附在金属表面，防止结垢。所以腐植酸钠作为除垢剂是工业的必然要求，但是腐植酸钠的缓蚀性能不是很理想。

[0004] 申请公布日为2005年9月14日，公布号为CN1666963A的中国发明专利申请，公开了一种用于工业水处理的防垢除垢剂，它由腐植酸钠15-30％、碳酸钠65-75％、淀粉2-10％、六偏磷酸钠1.2-2％组成。

[0005] 授权公告日为2014年3月26日，公告号CN103172183B的中国发明专利，公开了一种水处理缓蚀剂及含缓蚀剂的水处理剂，包括腐植酸和缓蚀剂，所述缓蚀剂由硅酸钠、油酸钠、十二烷基苯磺酸钠和六次甲基四胺组成，每升待处理的水中各组分的加入量为腐植酸钠0.025g、硅酸钠0.1-2g、油酸钠0.02-2g、十二烷基苯磺酸钠0.1-2g、六次甲基四胺0.05-2g，用氢氧化钠调pH值为8.0-9.0。

[0006] 上述公开的两种水处理剂解决了循环水结垢、菌藻滋生及排水问题，但是加大了设备腐蚀及循环水变成为黑色的问题。在推广使用过程中，企业不易接受。

[0007] 所以，为解决以上技术问题，需要对现有技术中的水处理药剂进行改进。

发明内容

[0008] 本发明要解决的技术问题是提供一种水处理剂，用以解决现有技术中水处理剂对设备的腐蚀及循环变成为黑色的问题。同时，本发明还提供了上述水处理剂的制备方法。

[0009] 为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

[0010] 一种水处理剂，包括以下原料:腐植酸钠、乙二胺四乙酸、六偏磷酸钠、硫酸锌、次氯酸钠、羟基乙叉二膦酸、聚马来酸酐和水。

[0011] 上述水处理剂的制备方法包括以下步骤：

[0012] S1、将腐植酸钠加入反应釜，按腐植酸钠与水的重量比为1:2～8加入水，加热搅拌，使腐植酸钠完全溶解；优选地，所述腐植酸钠与水的重量比为1:2～5；进一步优选地，所述腐植酸钠与水的重量比为1:3。

[0013] S2、将上述腐植酸钠溶液保持温度35～60℃，在搅拌的条件下，按重量比加入1～8％的乙二胺四乙酸，反应4～36h；优选地，将上述腐植酸钠溶液保持温度35～50℃，在搅拌的条件下，按重量比加入1～3％的乙二胺四乙酸，反应4～30h；进一步优选地，将上述腐植酸钠溶液保持温度40℃，在搅拌的条件下，按重量比加入2％的乙二胺四乙酸，反应6～24h。

[0014] S3、冷却至室温，按重量比加入5～20％六偏磷酸钠和1～10％的硫酸锌，混合均匀，加热至70～95℃，反应2～10h；优选地，冷却至室温，按重量比加入8～15％六偏磷酸钠和2～6％的硫酸锌，混合均匀，加热至75～90℃，反应2～6h；进一步优选地，冷却至室温，按重量比加入10％六偏磷酸钠和3％的硫酸锌，混合均匀，加热至80℃，反应4h。

[0015] S4、冷却至室温，过滤，得滤液，按步骤S3所得溶液的重量向滤液中加入8～20％的次氯酸钠，脱色，即得无色半成品；优选地，按步骤S3所得溶液的重量向滤液中加入10～18％的次氯酸钠；进一步优选地，按步骤S3所得溶液的重量向滤液中加入15％的次氯酸钠。

[0016] S5、按重量比向半成品中加入2～10％的羟基乙叉二膦酸和2～10％的聚马来酸酐，混合均匀，即得水处理剂；优选地，按重量比向半成品中加入3～7％的羟基乙叉二膦酸和3～7％的聚马来酸酐；进一步优选地，按重量比向半成品中加入5％的羟基乙叉二膦酸和5％的聚马来酸酐。

[0017] 采用上述技术方案，由于在腐植酸钠型水处理剂的基础上，进行接枝鳌合反应，进行了改性，达到该药剂的缓蚀功能，再进行复配反应过滤吸附脱色，达到解决腐植酸钠型水处理药剂腐蚀严重和使循环水变黑的问题，使腐植酸钠型水处理剂达到良好的阻垢、缓垢，抑制菌藻滋生的效果，无需大量排水。

[0018] 由上述技术方案得到的水处理剂阻垢率达到96％以上，比改进以前效果增强了10％；解决了现有水处理剂使循环水带色及腐蚀设备的问题。腐蚀率降至0.005g/m2·a以下，使循环水浓缩倍数从3倍以下提升到10倍以上，无需大量排水，节约了水资源。不需要单独对循环水进行杀菌灭藻处理，药剂本身具有抑制菌藻功能，减轻循环水质污染。

具体实施方式

[0019] 下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明的各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

[0020] 一种水处理剂，包括以下原料:腐植酸钠、乙二胺四乙酸、六偏磷酸钠、硫酸锌、次氯酸钠、羟基乙叉二膦酸、聚马来酸酐和水。

[0021] 实施例1

[0022] 一种水处理剂的制备方法，包括如下步骤：

[0023] S1、将10kg腐植酸钠加入反应釜，再向反应釜内加入50kg水，加热搅拌，使腐植酸钠完全溶解；

[0024] S2、将上述腐植酸钠溶液保持温度35℃，在搅拌的条件下，加入4.8kg乙二胺四乙酸，反应36h；

[0025] S3、冷却至室温，加入3.24kg六偏磷酸钠和6.48kg硫酸锌，搅拌均匀，加热至70℃，反应10h；

[0026] S4、冷却至室温，过滤，得滤液，向滤液中加入5.96kg次氯酸钠，脱色，即得无色半成品；

[0027] S5、向半成品中加入1.61kg羟基乙叉二膦酸和8.05kg聚马来酸酐，混合均匀，即得水处理剂。

[0028] 实施例2

[0029] 一种水处理剂的制备方法，包括如下步骤：

[0030] S1、将10kg腐植酸钠加入反应釜，再向反应釜内加入80kg水，加热搅拌，使腐植酸钠完全溶解；

[0031] S2、将上述腐植酸钠溶液保持温度60℃，在搅拌的条件下，加入5.4kg乙二胺四乙酸，反应24h；

[0032] S3、冷却至室温，加入19.08kg六偏磷酸钠和9.54kg硫酸锌，混合均匀，加热至95℃，反应2h；

[0033] S4、冷却至室温，过滤，得滤液，向滤液中加入24.80kg次氯酸钠，脱色，即得无色半成品；

[0034] S5、向半成品中加入14.88kg羟基乙叉二膦酸和2.98kg聚马来酸酐，混合均匀，即得水处理剂。

[0035] 实施例3

[0036] 一种水处理剂的制备方法，包括如下步骤：

[0037] S1、将10kg腐植酸钠加入反应釜，再向反应釜内加入30kg水，加热搅拌，使腐植酸钠完全溶解；

[0038] S2、将上述腐植酸钠溶液保持温度40℃，在搅拌的条件下，加入0.8kg乙二胺四乙酸，反应6h；

[0039] S3、冷却至室温，加入4.08kg六偏磷酸钠和1.22kg硫酸锌，混合均匀，加热至80℃，反应4h；

[0040] S4、冷却至室温，过滤，得滤液，向滤液中加入6.92kg次氯酸钠，脱色，即得无色半成品；

[0041] S5、向半成品中加入2.65kg羟基乙叉二膦酸和2.65kg聚马来酸酐，混合均匀，即得水处理剂。

[0042] 实施例4

[0043] 一种水处理剂的制备方法，包括如下步骤：

[0044] S1、将10kg腐植酸钠加入反应釜，再向反应釜内加入30kg水，加热搅拌，使腐植酸钠完全溶解；

[0045] S2、将上述腐植酸钠溶液保持温度65℃，在搅拌的条件下，加入0.4kg乙二胺四乙酸，反应12h；

[0046] S3、冷却至室温，加入6.06kg六偏磷酸钠和2.02kg硫酸锌，混合均匀，加热至90℃，反应8h；

[0047] S4、冷却至室温，过滤，得滤液，向滤液中加入4.85kg次氯酸钠，脱色，即得无色半成品；

[0048] S5、向半成品中加入3.20kg羟基乙叉二膦酸和4.27kg聚马来酸酐，混合均匀，即得水处理剂。

[0049] 试验例

[0050] 分别向循环水系统中加入实施例1至4所制得的水处理剂和改进前的水处理剂(重量配比为，羟基乙叉二膦酸:丙烯酰胺:聚马来酸酐＝4:3:3)，水处理剂的加入量为30ppm，在35℃的条件下循环水系统运行2个月，计算浓缩倍率、阻垢率和腐蚀率。

[0051] 试验中所用到的试剂：

[0052] 盐酸、氢氧化钾、钙黄绿素、酚酞、氯化钾、EDTA、硝酸、氢氧化钠、硝酸银和铬酸钾均为分析纯，上海化学试剂厂生产。不锈钢试片由江苏高邮电子仪器厂生产。

[0053] 1、EDTA滴定法测定钙离子含量

[0054] 1.1试剂及仪器

[0055] 1+1盐酸溶液，20％氢氧化钾溶液，钙黄绿素酚酞混合指示剂(称取钙黄绿素0.2g，酚酞0.07g置于研钵中，再加入20g氯化钾，研细混匀，贮于广口瓶中)，0.01mol/LEDTA标准溶液，25mL滴定管，5mL移液管。

[0056] 1.2分析步骤

[0057] 吸取经中速滤纸过滤的水样50mL，移入250mL锥形瓶中，加1+1盐酸3滴，混匀，加热煮沸半分钟，冷却至50℃以下加5mL20％氢氧化钾溶液，再加约80mg钙黄绿素酚酞混合指示剂，用0.01mol/L EDTA标准溶液滴定至莹光黄绿色消失，出现红色即为终点。

[0058] 1.3分析结果计算

[0059] 水样中钙离子含量X(mg/L，以CaCO3计)，按下式计算：

[0060]

[0061] 式中：V—滴定时EDTA标准溶液消耗体积，mL；

[0062] M—EDTA标准溶液浓度，mol/L；

[0063] Vw—水样体积，mL；

[0064] 100.08—碳酸钙摩尔质量，g/mol。

[0065] 2、沉淀滴定法测定氯离子含量

[0066] 2.1试剂

[0067] 硝酸溶液(1+300)，氢氧化钠(2g/L)，硝酸银标准滴定溶液(0.01mol/L)，铬酸钾指示剂(50g/L)，酚酞指示剂(10g/L乙醇溶液)。

[0068] 2.2分析步骤

[0069] 取水样25ml到250mL锥形瓶中，加入2滴酚酞指示剂，用氢氧化钠溶液或硝酸溶液调节水样的pH，使红色刚好变为无色。

[0070] 加入1.0mL铬酸钾指示剂，在不断摇动的情况下，最好在白色背景条件下用硝酸银标准滴定溶液滴定，直至出现砖红色为止。同时做空白试验。

[0071] 2.3分析结果计算

[0072] 水样中钙离子含量X(mg/L)，按下式计算：

[0073]

[0074] 式中：V1-试样消耗硝酸银标准滴定溶液的数值，mL；

[0075] V0-空白试验消耗硝酸银标准滴定溶液的体积的数值，mL；

[0076] V-试样体积的数值，mL；

[0077] c-硝酸银标准滴定溶液浓度的准确数值，mol/L；

[0078] M-氧的摩尔质量的数值，g/mol(35.45)。

[0079] 3、腐蚀率测定(挂片为不锈钢试片)

[0080] 将新挂片浸入无水乙醇中用脱脂棉擦洗两遍，然后再移入清洁的无水乙醇中浸泡片刻，置于干净滤纸上，冷风吹干，用滤纸包好，置干燥器中，24小时后称重待用；将挂片挂到循环水站监测器换热器中，运行2个月，取回挂片；观察记录表面状况后再处理，对腐蚀沉积不明显的部分，用橡皮擦拭，使其露出金属本色，然后浸入无水乙醇中用脱脂棉擦洗两遍，再浸入清洁的无水乙醇中浸泡片刻，取出置于干净滤纸上，冷风吹干，用滤纸包好，置于干燥器中，24小时后称重，得出失重，计算腐蚀率。

[0081]

[0082] W1-标准挂片重量，g；

[0083] W2-腐蚀后的挂片重量，g；

[0084] S-挂片面积，m2；

[0085] t-挂片试验时间，a。

[0086] 根据上述测定所得数值，计算阻垢率和腐蚀率：

[0087]

[0088]

[0089]

[0090] 表1本试验测得浓缩倍数、阻垢率和腐蚀率

[0091]

[0092]

[0093] 由以上试验数据可看出，通过在腐植酸钠上鳌合缓蚀基团，解决了循环水对设备的腐蚀问题；浓缩倍率越高，阻垢效果越好。

[0094] 本发明提供的水处理剂，通过脱色处理，解决了药剂使循环水染色的问题；增强了阻垢能力，无需大量排水，节约了30％水资源。

[0095] 以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。