技术领域
[0001] 本
发明涉及一种生物可降解阻垢分散剂，属于
水处理技术领域。
背景技术
[0002] 工业上经常使用水来冷却大型的机器和管道，但是随着水资源的紧缺，水资源需要循环的使用，由于水中具有
金属离子，在长期的高温循环中，水中的微量难溶解的盐就容易沉积在管道或者机器上形成无机盐垢，无机盐垢会降低机器的使用寿命，降低管道的
传热效果，
现有技术中经常使用一些天然的
聚合物，比如木质素和
腐殖酸钠，来保持水质的稳定，但是这些聚合物容易被微
生物降解，而且阻垢效果差。市场上存在的阻垢剂品种繁多，如
申请公布号CN 104671442A，
发明名称：一种用于电厂
冷却水处理的阻垢分散剂，所述的分散剂由
丙烯酸一有机磷一磺酸盐共聚物、有机
磷酸、木质素磺酸钠、六甲基磷酞胺和水组成，其中，各组分的重量百分比如下：丙烯酸一有机磷一磺酸盐共聚物：20％-35％，有机磷酸：28％-38％，木质素磺酸钠：5％-15％，六甲基磷酞胺：3％-4％,水：25％-35％。该分散剂对
碳酸盐水垢有很强的络合增溶作用，能防止水垢在
热交换器表面析出，其阻垢作用在pH值7.0-9.0均有效,且聚物分散剂对有机及无机杂质有很好的分散作用。
[0003] 申请公布号CN 104628159A，发明名称：新型水处理除垢分散剂，其特点是共聚物分子链上同时存在强酸、弱酸及其两种不同亲活
力的非离子基团，对水中的
氧化
铁、磷酸
钙、磷酸锌、碳酸钙显示出独特的分散能力。并且还具有很高的钙容忍度，在高硬、高
碱、高铁、高PH值、高温与含油条件下，仍能成功的控制水中，各种难溶盐沉积。不仅可以扩大水处理范围，降低冷却水水质要求，还可以提高冷却水处理的凝缩倍数，从而进一步提高经济效益和环境效果。在制作上生产工艺简单，原料成本低廉，除垢效果明显，使用方便，用途广泛，没有污染。本品主要用于
循环水冷却系统、油田水与
锅炉水等工业水处理。
[0004] 以上分散剂虽然解决了现有分散剂的某些问题，但是还存在以下问题：(1)阻垢剂的阻垢效果不够理想。对于污水中的
硫酸钡、硫酸锶垢，许多阻垢剂对其阻垢效果差。(2)阻垢效果单一，只能对几种垢中的一种或两种有效果，适用范围窄。(3)许多阻垢剂磷含量较高或生物难降解，会对环境造成一定的污染。
发明内容
[0005] 本发明提供了一种生物可降解阻垢分散剂，解决了现有阻垢分散剂阻垢效果单一、阻垢剂磷含量较高或生物难降解，会对环境造成一定的污染等问题。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
[0007] 一种生物可降解阻垢分散剂，按照重量份计，包括
葡萄糖酸钠15-20份、苯并三氮唑5-8份、对磺酸苯胺基聚环氧
琥珀酸20-30份、木质素磺酸钠10-15份、丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸盐四元共聚物10-15份和水20-30份。
[0008] 进一步，本发明的一种优选方案：按照重量份计，包括
葡萄糖酸钠15份、苯并三氮唑5份、对磺酸苯胺基聚环氧琥珀酸25份、木质素磺酸钠13份、丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸盐四元共聚物15份和水27份。
[0009] 进一步，本发明的一种优选方案：还包括锌盐1-3份
[0010] 进一步，本发明的一种优选方案：所述的锌盐为氯化锌。
[0011] 进一步，本发明的一种优选方案：所述的对磺酸苯胺基聚环氧琥珀酸的制备方法，包括以下步骤：
[0012] 第一步、将原料
马来酸酐溶解于去离子水中，并在
冰浴和搅拌条件下滴加50％的氢氧化钠溶液，使马来酸酐
水解并转变为马来酸的钠盐，控制氢氧化钠的滴
加速度使反应
温度不高于70℃；
[0013] 第二步、在50～60℃水浴中，向溶液中加入30％的双氧水，以钨酸钠为催化剂，进行马来酸盐的环氧化反应，反应温度为60～70℃，反应时间为1～3小时，滴加的碱性水溶液调
混合液的pH值为6～7，得到环氧琥珀酸；
[0014] 第三步、环氧化反应后不经分离，直接加入对胺基苯磺酸，在pH7～8的条件下反应2～4小时；
[0015] 第四步、将第三步中得到混合物温度升至80～90℃，加入氢
氧化钙直接进行聚合反应，反应时间为2～5小时，得到淡黄色粘状液体，即为对胺基苯磺酸的聚环氧琥珀酸—对磺酸苯胺基聚环氧琥珀酸钠。
[0016] 进一步，本发明的一种优选方案：所述的第一步中氢氧化钠的加入量为：马来酸酐和氢氧化钠的摩尔比＝1:1.2～1:1.6。
[0017] 进一步，本发明的一种优选方案：其特征在于：所述的第二步中的双氧水的加入量为：马来酸酐与双氧水的摩尔比＝1:1.1～1:1.2，钨酸钠的加入量为：马来酸酐与钨酸钠的摩尔比＝1:0.005～1:0.02。
[0018] 进一步，本发明的一种优选方案：所述的第三步中的对胺基苯磺酸的加入量为：马来酸酐和对胺基苯磺酸的摩尔比＝1:0.01～1:0.1。
[0019] 进一步，本发明的一种优选方案：所述的第四步中的氧氧化钙的加入量为：马来酸酐和氢氧化钙的摩尔比＝1:0.08～1:0.23。
[0020] 本发明的有益效果：
[0021] 本发明将葡萄糖酸钠、苯并三氮唑、对磺酸苯胺基聚环氧琥珀酸、木质素磺酸钠、丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸盐四元共聚物和水混合，有效的提高了阻垢分散的效果，使得阻垢效果显著提高。并且扩大了阻垢范围，不仅对碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡的阻垢性能有不同程度的提高，而且具有良好的阻锌垢的特性，更优良的缓蚀性能。
[0022] 本发明的阻垢剂复合各种阻垢成分，一方面降低了有机膦酸盐类阻垢剂的用量，可以有效的避免含磷高，可引起
水体富营养化的问题，另一方便加入生物可降解阻垢分散剂，是一种绿色环保型的水处理药剂。
具体实施方式
[0023] 下面将对本发明
实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0024] 实施例1
[0025] 一种生物可降解阻垢分散剂，按照重量份计，包括葡萄糖酸钠15份、苯并三氮唑5份、对磺酸苯胺基聚环氧琥珀酸25份、木质素磺酸钠13份、丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸盐四元共聚物15份和水27份。
[0026] 所述的对磺酸苯胺基聚环氧琥珀酸的制备方法：
[0027] 向配有搅拌冷凝管、搅拌、
温度计、pH计、滴液漏斗的四颈烧瓶中加入49.00g(0.50mol)马来酸酐，并加入50ml水溶解，在搅拌下缓慢滴加50％的氢氧化钠水溶液55g，控制溶液温度不高于70℃。然后在60℃～65℃的水浴中加热，当温度升至50℃～60℃时，加入1.85g(0.006mol)催化剂钨酸钠并搅拌。然后分5次加入总量为65.50g30％的环
氧化剂双氧水(0.578mol)，每隔30分钟加一次，每次加完双氧水后，通过滴加50％的氢氧化钠水溶液维持反应液的pH为6～7，同时环氧化的温度维持在60℃～65℃，双氧水全部加完后在60℃～
65℃的温度下加入4.33g(0.025mol)对胺基苯磺酸继续反应3小时，通过滴加50％的氢氧化钠水溶液维持反应液的pH为7～8；再将温度升至90℃，加入3.7g(0.05mol)氢氧化钙，反应
2.0小时，得一定固含量的淡黄色的粘状液体，即对胺基苯磺酸改性的聚环氧琥珀酸—对磺酸苯胺基聚环氧琥珀酸。
[0028] 实施例2
[0029] 一种生物可降解阻垢分散剂，按照重量份计，包括葡萄糖酸钠20份、苯并三氮唑7份、对磺酸苯胺基聚环氧琥珀酸20份、木质素磺酸钠15份、丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸盐四元共聚物10份和水20份。
[0030] 对磺酸苯胺基聚环氧琥珀酸的制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于：所述的第一步中氢氧化钠的加入量为：马来酸酐和氢氧化钠的摩尔比＝1:1.2；
[0031] 所述的第二步中的双氧水的加入量为：马来酸酐与双氧水的摩尔比＝1:1.1，钨酸钠的加入量为：马来酸酐与钨酸钠的摩尔比＝1:0.005；
[0032] 所述的第三步中的对胺基苯磺酸的加入量为：马来酸酐和对胺基苯磺酸的摩尔比＝1:0.01；
[0033] 所述的第四步中的氧氧化钙的加入量为：马来酸酐和氢氧化钙的摩尔比＝1:0.08。
[0034] 实施例3
[0035] 一种生物可降解阻垢分散剂，按照重量份计，包括葡萄糖酸钠18份、苯并三氮唑8份、对磺酸苯胺基聚环氧琥珀酸30份、木质素磺酸钠10份、丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸盐四元共聚物13份和水30份。
[0036] 对磺酸苯胺基聚环氧琥珀酸的制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于：所述的第一步中氢氧化钠的加入量为：马来酸酐和氢氧化钠的摩尔比＝1:1.6；
[0037] 所述的第二步中的双氧水的加入量为：马来酸酐与双氧水的摩尔比＝1:1.2，钨酸钠的加入量为：马来酸酐与钨酸钠的摩尔比＝1:0.01；
[0038] 所述的第三步中的对胺基苯磺酸的加入量为：马来酸酐和对胺基苯磺酸的摩尔比＝1:0.05；
[0039] 所述的第四步中的氧氧化钙的加入量为：马来酸酐和氢氧化钙的摩尔比＝1:0.16。
[0040] 实施例4
[0041] 一种生物可降解阻垢分散剂，按照重量份计，包括葡萄糖酸钠15份、苯并三氮唑5份、对磺酸苯胺基聚环氧琥珀酸25份、木质素磺酸钠13份、丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸盐四元共聚物15份、氯化锌2份和水27份。
[0042] 对磺酸苯胺基聚环氧琥珀酸的制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于：所述的第一步中氢氧化钠的加入量为：马来酸酐和氢氧化钠的摩尔比＝1:1.4；
[0043] 所述的第二步中的双氧水的加入量为：马来酸酐与双氧水的摩尔比＝1:1.2，钨酸钠的加入量为：马来酸酐与钨酸钠的摩尔比＝1:0.02；
[0044] 所述的第三步中的对胺基苯磺酸的加入量为：马来酸酐和对胺基苯磺酸的摩尔比＝1:0.1；
[0045] 所述的第四步中的氧氧化钙的加入量为：马来酸酐和氢氧化钙的摩尔比＝1:0.23。
[0046] 实施例5
[0047] 一种生物可降解阻垢分散剂，按照重量份计，包括葡萄糖酸钠18份、苯并三氮唑8份、对磺酸苯胺基聚环氧琥珀酸30份、木质素磺酸钠10份、丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸盐四元共聚物13份、氯化锌3份和水20份。
[0048] 实施例6
[0049] 一种生物可降解阻垢分散剂，按照重量份计，包括葡萄糖酸钠18份、苯并三氮唑8份、对磺酸苯胺基聚环氧琥珀酸30份、木质素磺酸钠10份、丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸盐四元共聚物13份、氯化锌1份和水30份。
[0050] 性能测试实验
[0051] 将实施例中得到的产物进行碳酸钙的静态阻垢性能测试，方法如下：
[0052] 碳酸钙的静态阻垢性能测试参照中国石油化工中国石油化工总公司编写的《冷却水分析和实验方法》(中国石化出版社，1993年)中的“磷酸钙沉积法”进行。
[0053] 硫酸钙的静态阻垢性能的测试方法为：用去离子水配制500ml含一定浓度的阻垢剂、1800mg·L-1Ca2+、4800mg·L-1SO42-的溶液，调pH为7，然后置于恒温水浴中，在一定温度下保温一定时间后，冷却，用0.22μm的微孔
过滤器过滤，用EDTA滴定法测定Ca2+离子浓度，同时做空白实验。
[0054] 硫酸钡阻垢率＝(Ci-C空)/(C0-C空)×100％，其中Ci为加阻垢剂的溶液恒温加热后溶液中钙离子的稳定浓度；C空为空白溶液在相同的条件下溶液中钙离子的稳定浓度；C0为恒温加热前溶液中钙离子浓度。
[0055] 硫酸钡的静态阻垢性能的测试方法为：用去离子水配制500ml含一定浓度的阻垢-1 2+ -1 2-剂、60mg·L Ba 、100mg·L SO4 的溶液，调pH为7，然后置于恒温水浴中，在一定温度下保温一定时间后，冷却，用0.22μm的微孔过滤器过滤，用
原子发射
光谱法(ICP)测定Ba2+离子浓度，同时做空白实验。硫酸钡阻垢率＝(Ci-C空)/(C0-C空)×100％，其中Ci为加阻垢剂的溶液恒温加热后溶液中钙或钡离子的稳定浓度；C空为空白溶液在相同的条件下溶液中钙或钡离子的稳定浓度；C0为恒温加热前溶液中钙或钡离子浓度。
[0056] 锌离子的
稳定性能测试参照中国石油化工中国石油化工总公司编写的《冷却水分析和实验方法》(中国石化出版社，1993年)中的“锌盐沉积法”进行。
