專利名稱：抑制二氧化硅和/或硅酸鹽化合物在含水系統(tǒng)中沉積的方法
抑制二氧化硅和/或硅酸鹽化合物在含水系統(tǒng)中沉積的方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明一般性地涉及抑制二氧化硅和/或硅酸鹽化合物在含水系統(tǒng)中的表面上沉積的方法。本發(fā)明更具體涉及通過將聚合物添加到含水系統(tǒng)中來抑制二氧化硅和/或硅酸鹽化合物在含水系統(tǒng)中的表面上沉積的方法。
背景技術(shù)：
水垢的形成、沉淀和沉積在含水系統(tǒng)，例如蒸汽發(fā)生系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、膜分離系統(tǒng)等中是成問題的。已開發(fā)出許多方法以力求防止含水系統(tǒng)中的水垢沉積。
含水系統(tǒng)中水垢的形成源于幾個(gè)原因。通常，天然存在或出于其它目的添加到含水系統(tǒng)中的水中的硫酸鹽、二氧化硅、硅酸鹽、高濃度磷酸鹽以及鈣和鎂的碳酸鹽反應(yīng)形成水垢。水垢包含鈣、鎂、二氧化硅和/或硅酸鹽化合物和其它化合物。
一種特定類型的水垢，即硅垢，包含二氧化硅和/或硅酸鹽化合物。二氧化硅和/ 或硅酸鹽天然存在于水中。當(dāng)水在含水系統(tǒng)中循環(huán)時(shí)，二氧化硅和/或硅酸鹽的濃度提高至從含水系統(tǒng)的水中發(fā)生硅垢沉淀的點(diǎn)。有時(shí)，硅垢的沉淀通過二氧化硅本身的聚合進(jìn)行， 導(dǎo)致產(chǎn)生硅膠(即硅酸鹽化合物)。通常，為了發(fā)生硅垢沉淀，二氧化硅和/或硅酸鹽的濃度必須大于200ppm。但是，水的pH值的變化影響硅垢的沉淀。具體而言，硅垢的沉淀在8. 0 至8. 5的pH值下最有利。此外，當(dāng)含水系統(tǒng)中存在陽離子時(shí)，在二氧化硅和/或硅酸鹽的濃度小于200ppm時(shí)可發(fā)生硅垢沉淀。此外，陽離子可促進(jìn)硅垢從具有大于8. 0的pH值的含水系統(tǒng)中沉淀。促進(jìn)硅垢沉淀的陽離子包括，但不限于，Al2+、Mg2+、Zn2+和!V+。
在硅垢形成和沉淀后，硅垢沉積在含水系統(tǒng)的內(nèi)部部件，例如管道、膜、填充材料和類似部件的表面上。通常，在內(nèi)部部件的表面上發(fā)生硅垢沉積，造成硅垢結(jié)硬殼。內(nèi)部部件上的硅垢沉積限制含水系統(tǒng)的水的循環(huán)。在一些情況下，含水系統(tǒng)要求出于各種目的將水加熱和/或冷卻。在其它情況中，內(nèi)部部件上的硅垢沉積阻礙含水系統(tǒng)的傳熱功能。在另一些情況下，內(nèi)部部件上的硅垢沉積造成水品質(zhì)不足。因此硅垢沉積降低含水系統(tǒng)的運(yùn)行效率。
一旦硅垢沉積在含水系統(tǒng)的內(nèi)部部件上，除去硅垢的方式是用酸洗。在許多情況下，硅垢的沉積使得必須更換含水系統(tǒng)的內(nèi)部部件。
防止含水系統(tǒng)中的硅垢沉積的一種方法利用水的外部處理。通常，外部處理包括如在含水系統(tǒng)中使用之前進(jìn)行水的凝結(jié)、過濾和軟化之類的方法。外部處理的使用在防止含水系統(tǒng)中的硅垢形成、沉淀和沉積方面僅中等有效。在所有情況下，外部處理不防止硅垢的形成、沉淀和沉積，因?yàn)槟?、淤渣和賦予硬度的離子逃脫該外部處理并被引入含水系統(tǒng)中。
防止含水系統(tǒng)中的硅垢沉積的另一方法利用水的內(nèi)部處理。通常，該內(nèi)部處理包括將硅垢抑制劑添加到含水系統(tǒng)的水中。硅垢抑制劑的添加使二氧化硅和/或硅酸鹽保持溶解在含水系統(tǒng)的水中。
已將各種單體、低聚物和聚合物作為硅垢抑制劑添加到含水系統(tǒng)中。已將聚合物型硅垢抑制劑，例如包含環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的反應(yīng)產(chǎn)物的聚合物，添加到含水系統(tǒng)中。其它已知的聚合物型硅垢抑制劑包括具有聚醚骨架并具有沿該聚醚骨架布置的規(guī)則或無規(guī)間隔開的疏水基團(tuán)的聚合物，和具有聚羧酸酯骨架并具有烯丙基醚或酯連接的聚醚側(cè)鏈的聚合物。但是，由于如上所述較高的硅垢沉淀發(fā)生率和進(jìn)一步由于該聚合物在堿性PH值下的不穩(wěn)定性，烯丙基醚或酯鍵在其中含水系統(tǒng)的水具有大于8. 0的堿性pH值的某些條件下可能不合適。
考慮到上文，仍有機(jī)會提供不同于已知硅垢抑制劑并減輕與已知聚合物型硅垢抑制劑相關(guān)的一些問題的硅垢抑制劑。發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明概述和優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明提供抑制二氧化硅和/或硅酸鹽化合物在含水系統(tǒng)中的表面上沉積的方法。該方法包括將聚合物添加到該含水系統(tǒng)中的步驟。該聚合物包含至少一種結(jié)構(gòu)單元 (i)和至少一種附加結(jié)構(gòu)單元(ii)。結(jié)構(gòu)單元(i)由下式表示
權(quán)利要求
1.抑制二氧化硅和/或硅酸鹽化合物在含水系統(tǒng)中的表面上沉積的方法，所述方法包括將聚合物添加到該含水系統(tǒng)中的步驟，該聚合物包含(i)至少一種由下式所示的結(jié)構(gòu)單元
2.抑制二氧化硅和/或硅酸鹽化合物在含水系統(tǒng)中的表面上沉積的方法，所述方法包括以下步驟在含水系統(tǒng)中提供水； 使該含水系統(tǒng)中的水循環(huán)；和將聚合物引入該水中，該聚合物包含 (i)至少一種由下式所示的結(jié)構(gòu)單元
3.權(quán)利要求1或2中任一項(xiàng)的方法，其中該含水系統(tǒng)包括反滲透裝置。
4.權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)的方法，其中在結(jié)構(gòu)單元(i)的至少之一中η為至少60。
5.權(quán)利要求4的方法，其中在結(jié)構(gòu)單元(i)的至少之一中η為至少125。
6.權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)的方法，其中所述至少一種結(jié)構(gòu)單元(i)進(jìn)一步限定為各自由式(I)所示的至少兩種不同的結(jié)構(gòu)單元，其中在式(I)所示的結(jié)構(gòu)單元(i-Ι)的至少之一中η大于約20，和其中在式(I)所示的另外的結(jié)構(gòu)單元(i_2)的至少之一中η大于約 60。
7.權(quán)利要求6的方法，其中在所述式(I)所示的另外的結(jié)構(gòu)單元(i_2)中的至少之一中η大于約125。
8.權(quán)利要求6或7中任一項(xiàng)的方法，其中在所述式(I)所示的至少一種結(jié)構(gòu)單元(i_l) 中η大于約60。
9.權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)的方法，其中結(jié)構(gòu)單元(i-Ι)和(i-2)以約1 5至約·5 1的摩爾比存在。
10.權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)的方法，其中所述附加結(jié)構(gòu)單元(ii)進(jìn)一步由式(II)或其酸酐表示
11.權(quán)利要求10的方法，其中所述附加結(jié)構(gòu)單元(ii)進(jìn)一步由下式中的至少一個(gè)表示
12.權(quán)利要求11的方法，其中所述至少一種附加結(jié)構(gòu)單元(ii)進(jìn)一步限定為選自式 (II-I)至(II-4)所示的基團(tuán)的至少兩種不同的附加結(jié)構(gòu)單元。
13.權(quán)利要求12的方法，其中所述至少兩種不同的附加結(jié)構(gòu)單元以約1 10至約 10 1的摩爾比存在。
14.權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)的方法，其中所述結(jié)構(gòu)單元(i)以基于該聚合物中所有結(jié)構(gòu)單元的總量計(jì)的約15至約50的摩爾百分比存在于該聚合物中。
15.權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)的方法，其中該聚合物具有約25，000至約45，000克/ 摩爾的數(shù)均分子量。
16.權(quán)利要求15的方法，其中該聚合物具有約30，000至約40，000克/摩爾的數(shù)均分子量。
17.權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)的方法，其中該含水系統(tǒng)包括含水組分，該含水組分包含溶解在其中的二氧化硅和/或硅酸鹽。
18.權(quán)利要求17的方法，其中所述聚合物以約0.5至約500ppm的量添加到所述含水組分中。
19.權(quán)利要求18的方法，其中所述聚合物以約0.8至約350ppm的量添加到所述含水組分中。
20.權(quán)利要求19的方法，其中所述聚合物以約1至約IOOppm的量添加到所述含水組分中。
21.權(quán)利要求17至20中任一項(xiàng)的方法，其中在添加所述聚合物之前溶解在所述含水組分中的二氧化硅和/或硅酸鹽的至少約50%在添加所述聚合物后22小時(shí)仍溶解在該含水組分中。
22.權(quán)利要求21的方法，其中在添加所述聚合物之前溶解在所述含水組分中的二氧化硅和/或硅酸鹽的至少約70%在添加所述聚合物后22小時(shí)仍溶解在該含水組分中。
23.權(quán)利要求17至22中任一項(xiàng)的方法，其中基于100重量份所述含水組分，水以至少約90至約99. 5重量％的量存在于所述含水組分中。
24.抑制二氧化硅和/或硅酸鹽化合物在含水系統(tǒng)中的表面上沉積的方法，所述方法包括將聚合物添加到該含水系統(tǒng)中的步驟，該聚合物包含下列物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物(i)在其聚醚鏈中存在至少10個(gè)亞烷基氧基的烷氧基化乙烯基醚；和( )含有至少一個(gè)選自羰基、磺酸酯基團(tuán)和磷酸酯基團(tuán)的基團(tuán)的不飽和化合物。
全文摘要
本發(fā)明提供抑制二氧化硅和/或硅酸鹽化合物在含水系統(tǒng)中的表面上沉積的方法。該方法包括將聚合物添加到該含水系統(tǒng)中的步驟。該聚合物包含至少一種結(jié)構(gòu)單元(i)和至少一種附加結(jié)構(gòu)單元(ii)。結(jié)構(gòu)單元(i)由下式表示(式I)；其中R是具有至少2個(gè)碳原子的烷基；R1選自氫原子、烷基、芳基、酯、酰胺和酰亞胺；k是2至4；且n為至少約10。附加結(jié)構(gòu)單元(ii)含有至少一個(gè)選自羰基、磺酸酯基團(tuán)和磷酸酯基團(tuán)的基團(tuán)。
文檔編號C08F220/18GK102549030SQ201080044628
公開日2012年7月4日 申請日期2010年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月2日
發(fā)明者K·A·希爾施 申請人:巴斯夫歐洲公司