專利名稱：一種水處理緩蝕阻垢劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型水處理緩蝕阻垢劑及其制備方法。
但是聚環(huán)氧琥珀酸(PESA)這類水處理劑的結(jié)構(gòu)比較單一，對(duì)碳酸鈣垢的效果較好，而對(duì)磷酸鈣等的效果則比較差。因此亟待對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾或改造，以發(fā)明出新型結(jié)構(gòu)、性能更優(yōu)良的綠色水處理劑。
本發(fā)明產(chǎn)品為環(huán)氧琥珀酸與環(huán)氧丙磺酸共聚物及鹽——聚環(huán)氧磺羧酸及鹽。其結(jié)構(gòu)通式為H[OCH2CH(錯(cuò)誤！鏈接無(wú)效。SO3M)]n[OCH(CO2M)CHCO2M]mOH，M＝H+，Na+，K+，NH4+，1/2Ca2+；m，n＝1～40。
本發(fā)明的制備方法如下在攪拌下向一定量的3-氯-2-羥基丙磺酸鹽ClCH2CH(OH)CH2SO3M溶液中加入一定量的堿氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣或氨水溶液，在0～100℃下反應(yīng)0～24h生成2，3-環(huán)氧丙磺酸鹽，再加入一定量的堿氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣或氨水溶液和一定量的環(huán)氧琥珀酸鹽 在0～100℃下反應(yīng)1～24h，減壓蒸餾除水得到聚環(huán)氧磺羧酸鹽——環(huán)氧琥珀酸鹽-2，3-環(huán)氧丙磺酸鹽共聚物，其結(jié)構(gòu)通式為H[OCH2CH(CH2SO3M)]n[OCH(CO2M)CHCO2M]mOH，上述中M＝Na+，K+，NH4+，1/2Ca2+；m，n＝1～40，將該鹽與H型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂作用則得到聚環(huán)氧磺羧酸H[OCH2CH(CH2SO3H)]n[OCH(CO2H)CHCO2H]mOH，m，n＝1～40。
其合成路線如下所示
本發(fā)明的新型水處理劑聚環(huán)氧磺羧酸及鹽具有十分顯著的優(yōu)點(diǎn)1)所制備的產(chǎn)品在聚環(huán)氧琥珀酸中引入了聚環(huán)氧丙磺酸結(jié)構(gòu)，分子結(jié)構(gòu)中同時(shí)含有聚醚、磺酸基團(tuán)和羧酸基團(tuán)，不含磷，具有良好的生物降解性能，因此本發(fā)明產(chǎn)品為一種新型綠色水處理劑。
2)同時(shí)利用聚醚、磺酸基和羧酸基之間的“協(xié)同效應(yīng)”，使得其緩蝕、阻垢、分散性能更好。聚環(huán)氧磺羧酸及鹽甚至可用作濃縮倍數(shù)高達(dá)3～4.5時(shí)的緩蝕阻垢劑，阻碳酸鈣垢的阻垢率可達(dá)98％，阻磷酸鈣垢的阻垢率可達(dá)90％，對(duì)碳鋼的緩蝕率可達(dá)89.6％。可以在工業(yè)循環(huán)冷卻水處理中廣泛使用。
3)合成路線簡(jiǎn)單，原料易得，成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1在攪拌下向3-氯-2-羥基丙磺酸鈉50g水溶液(濃度為40％)中加入40％的氫氧化鈉溶液11g，在40℃反應(yīng)30min后，再加入環(huán)氧琥珀酸氫鈉16.4g和40％的氫氧化鈉溶液12g，在100℃下反應(yīng)2h，減壓蒸餾除一定的水后過(guò)濾得到聚環(huán)氧磺羧酸鈉28.2g(環(huán)氧琥珀酸二鈉-2，3-環(huán)氧丙磺酸鈉共聚物，PECS-1)，收率為84.5％。將PECS-1水溶液用酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂處理后得到聚環(huán)氧磺羧酸(PECS-1h)。其IR數(shù)據(jù)3493cm-1(OH伸縮振動(dòng))；2928cm-1、2850cm-1(C-H伸縮振動(dòng))；1604cm-1(C＝O的伸縮振動(dòng))；1200cm-1、1047cm-1(RSO3M，C-O)；619cm-1(RSO3M)。其1HNMR數(shù)據(jù)及歸屬見(jiàn)表1，由表1可得n∶m＝1∶1.4，經(jīng)過(guò)小角度X衍射測(cè)定得知其重均分子量為2075，則n＝9，m＝6.4。 表1 PECS-1h的1HNMR(D2O作溶劑)序號(hào) 化學(xué)位移(ppm) 峰面積歸屬1 4.70 208.881、HDO2 4.17 14.29 5、63 4.08 2.00 24 3.98 4.55 105 3.47 28.66 3、7、8、96 3.18 4.64 4該產(chǎn)品經(jīng)過(guò)靜態(tài)阻垢試驗(yàn)，結(jié)果表明在2ppm濃度下，對(duì)碳酸鈣垢的阻垢率可達(dá)98.4％，對(duì)磷酸鈣垢的阻垢率可為80.4％；緩蝕試驗(yàn)表明在自來(lái)水中本產(chǎn)品的濃度為10ppm，對(duì)碳鋼緩蝕率為88.4％。
實(shí)施例2在攪拌下向53g 2，3-環(huán)氧丙磺酸鉀水溶液(濃度為40％)中加入40％的氫氧化鉀溶液30g，再加入環(huán)氧琥珀酸氫鉀17.0g，在20℃下反應(yīng)2h，減壓蒸餾除一定的水后過(guò)濾得到聚環(huán)氧磺羧酸鉀34.3g(環(huán)氧琥珀酸二鉀-2，3-環(huán)氧丙磺酸鉀共聚物，PECS-2)，收率為80.6％。將PECS-2水溶液用H型732陽(yáng)離子交換柱處理后得到聚環(huán)氧磺羧酸(PECS-2h)，同實(shí)施例1測(cè)定得聚合度n∶m＝1∶1.35，重均分子量為2300，n＝10.8，m＝8。該產(chǎn)品經(jīng)過(guò)靜態(tài)阻垢試驗(yàn)，結(jié)果表明在2ppm濃度下，對(duì)碳酸鈣垢的阻垢率可達(dá)98.6％；對(duì)磷酸鈣垢的阻垢率可達(dá)78.4％；緩蝕試驗(yàn)表明在自來(lái)水中本產(chǎn)品的濃度為5ppm對(duì)碳鋼緩蝕率為91.4％。
實(shí)施例3在攪拌下加入0.05mol 3-氯-2-羥基丙磺酸鈣和0.025mol氫氧化鈣，在50℃下反應(yīng)30分鐘，然后加入0.10mol環(huán)氧琥珀酸鈣，再加入0.03mol氫氧化鈣作催化劑，在80℃下反應(yīng)繼續(xù)反應(yīng)10小時(shí)，得黃褐色粘稠渾濁液，減壓蒸餾后過(guò)濾得聚環(huán)氧磺羧酸鈣23.2g(環(huán)氧琥珀酸二鈣-2，3-環(huán)氧丙磺酸鈣共聚物，PECS-3)，收率為89.6％。將此反應(yīng)產(chǎn)物適當(dāng)稀釋后上H型732陽(yáng)離子交換柱，接收流出液減壓蒸餾產(chǎn)品(環(huán)氧琥珀酸-2，3-環(huán)氧丙磺酸共聚物，PECS-3h)，同實(shí)施例1測(cè)定得聚合度n∶m＝1∶1.9，重均分子量為4280，n＝11，m＝17.9。該產(chǎn)品經(jīng)靜態(tài)阻垢試驗(yàn)，結(jié)果表明在2mg/L濃度下，對(duì)碳酸鈣的阻垢率可達(dá)93.2％，對(duì)磷酸鈣的阻垢率達(dá)77.5％，分散氧化鐵的能力為85.8％。
實(shí)施例4在1000ml三頸燒瓶中加入0.1mol 3-氯-2-羥基丙磺酸銨和0.05mol氨水，在60℃下反應(yīng)30min，然后加入0.05mol環(huán)氧琥珀酸銨和0.30mol氨水在60℃下反應(yīng)，繼續(xù)反應(yīng)24h，得黃褐色粘稠渾濁液，減壓蒸餾后過(guò)濾得聚環(huán)氧磺羧酸鈣20.2g(環(huán)氧琥珀酸二銨-2，3-環(huán)氧丙磺酸銨共聚物，PECS-4)，收率為82.1％。將此反應(yīng)產(chǎn)物適當(dāng)稀釋后上鈉型陽(yáng)離子交換柱，接收流出液減壓蒸干得產(chǎn)品(PECS-4h)，同實(shí)施例1測(cè)定得聚合度n∶m＝1∶0.65，重均分子量為2900，n＝12.8，m＝8.32。該產(chǎn)品經(jīng)靜態(tài)阻垢試驗(yàn)，結(jié)果表明在2mg/L濃度下，對(duì)碳酸鈣的阻垢率為97.4％，對(duì)磷酸鈣的阻垢率達(dá)80.7％，分散氧化鐵的能力為76.8％。
其他聚環(huán)氧磺羧酸(PECS)的合成條件見(jiàn)表2、產(chǎn)品的阻垢分散和緩蝕性能見(jiàn)表3。
表2 PECS的合成條件、結(jié)果

表3所合成產(chǎn)品(PECS)的性能

a藥劑濃度為10mg/L；b藥劑濃度為2mg/L。
權(quán)利要求
1.一種水處理緩蝕阻垢劑為環(huán)氧琥珀酸-2，3-環(huán)氧丙磺酸共聚物及鹽——聚環(huán)氧磺羧酸及鹽，它具有下列通式H[OCH2CH(CH2SO3M)]n[OCH(CO2M)CHCO2M]mOH，其中M＝H+，Na+，K+，NH4+，1/2Ca2+；m，n＝1～40。
2.一種水處理緩蝕阻垢劑的制備方法是在攪拌下向一定量的3-氯-2-羥基丙磺酸鹽ClCH2CH(OH)CH2SO3M溶液中加入一定量的堿氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣或氨水溶液，在0～100℃下反應(yīng)0～24h生成2，3-環(huán)氧丙磺酸鹽，再加入一定量的堿氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣或氨水溶液和一定量的環(huán)氧琥珀酸鹽 在0～100℃下反應(yīng)1～24h，減壓蒸餾除水得到聚環(huán)氧磺羧酸鹽——環(huán)氧琥珀酸鹽-2，3-環(huán)氧丙磺酸鹽共聚物，其結(jié)構(gòu)通式為H[OCH2CH(CH2SO3M)]n[OCH(CO2M)CHCO2M]mOH，上述中M＝Na+，K+，NH4+，1/2Ca2+；m，n＝1～40，將該鹽與H型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂作用則得到聚環(huán)氧磺羧酸H[OCH2CH(CH2SO3H)]n[OCH(CO2H)CHCO2H]mOH，m，n＝l～40。
3.聚環(huán)氧磺羧酸及鹽——環(huán)氧琥珀酸-2，3-環(huán)氧丙磺酸共聚物及鹽作為緩蝕劑、阻垢劑和分散劑在工業(yè)水處理中的用途。
全文摘要
一種新型水處理緩蝕阻垢劑環(huán)氧琥珀酸－2,3－環(huán)氧丙磺酸共聚物及鹽——聚環(huán)氧磺羧酸及鹽,其結(jié)構(gòu)通式為H[OCH(CH
文檔編號(hào)C02F5/10GK1375467SQ0211295
公開(kāi)日2002年10月23日 申請(qǐng)日期2002年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月29日
發(fā)明者朱紅軍, 王錦堂, 胡曉斌 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)