本發(fā)明涉及水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三元共聚物阻垢劑，本發(fā)明還涉及一種三元共聚物阻垢劑的制備方法。
背景技術(shù)：
阻垢劑在水處理領(lǐng)域一直是人們研究的焦點(diǎn)。低磷或無(wú)磷環(huán)保型綠色水處理藥劑已成為國(guó)內(nèi)外研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。近年來(lái)，合成共聚物阻垢劑受到越來(lái)越多的關(guān)注，這類阻垢劑分子鏈上同時(shí)含有羧酸基、磺酸基、酰胺基、膦?；榷喾N功能基團(tuán)，因而具有優(yōu)良的阻垢效果，且可用于抑制多種鹽類結(jié)垢。雖然市面上已出現(xiàn)諸多此類的水處理劑，但制作工藝復(fù)雜，設(shè)備要求高，生產(chǎn)成本高，難以大規(guī)模推廣應(yīng)用。
衣康酸以天然淀粉發(fā)酵制取，生產(chǎn)成本比同類化工產(chǎn)品低而且無(wú)毒易降解,能有效阻止多種污垢的凝聚和沉積，衣康酸和其他活性單體的共聚物具有良好的生物降解性，合成共聚物方法靈活、工藝簡(jiǎn)單、成本低廉且產(chǎn)品功能性強(qiáng)，因此有必要開(kāi)拓衣康酸在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種三元共聚物阻垢劑，該三元共聚物阻垢劑是一種在分子鏈上同時(shí)含有羧酸基、磺酸基、酰胺基、羥基官能團(tuán)，并對(duì)caco3有良好的阻垢性能的衣康酸共聚物。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種三元共聚物阻垢劑的制備方法，提供了一種簡(jiǎn)單快速、制造成本低的制備三元共聚物阻垢劑的方法。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種三元共聚物阻垢劑，其特征在于，按照質(zhì)量百分比包括以下原料組分：衣康酸：2.0～7.2％、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸：1.6～5.8％、甲基丙烯酸羥乙酯：1.8～2.0％、過(guò)硫酸銨：0.3～0.8％、叔丁醇：0.3～0.8％、其余為去離子水，上述組分質(zhì)量百分比之和為100％。
三元共聚物阻垢劑的數(shù)均相對(duì)分子量為1000～3000。
本發(fā)明所采用的另一個(gè)技術(shù)方案是，一種三元共聚物阻垢劑的制備方法，包括以下步驟：
步驟1，按照質(zhì)量百分比稱取以下組分：衣康酸：2.0～7.2％、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸：1.6～5.8％、甲基丙烯酸羥乙酯：1.8～2.0％、過(guò)硫酸銨：0.3～0.8％、叔丁醇：0.3～0.8％、其余為去離子水，上述組分質(zhì)量百分比之和為100％；
步驟2，將衣康酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酸羥乙酯及去離子水混合得到溶液a；
步驟3，將叔丁醇與去離子水混合得到溶液b；
步驟4，將溶液a與溶液b混合得到溶液c；
步驟5，將過(guò)硫酸銨與去離子水混合得到溶液d；
步驟6，將溶液d升溫至80～95℃，在攪拌的條件下滴加溶液c，恒溫下反應(yīng)1.5～3h，冷卻至室溫，得到三元共聚物阻垢劑。
本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，
步驟5中攪拌速度為60～80轉(zhuǎn)/分鐘。
步驟5中溶液c的滴加時(shí)間為2～2.5h。
本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明一種三元共聚物阻垢劑中，衣康酸(ia)含有兩個(gè)羧酸基團(tuán)，而羧酸基團(tuán)在有機(jī)聚合物阻垢劑阻垢中起到主要作用，以它為單體聚合，比目前廣泛使用的一元酸多帶入了羧酸基團(tuán)；2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(amps)分子中不僅含有酰胺基團(tuán)而且含有強(qiáng)親水性的磺酸基團(tuán)，磺酸基團(tuán)中強(qiáng)大的電荷密度使得amps具有很好的吸附性和絡(luò)合性，而且其酸性比羧酸基團(tuán)更強(qiáng)，在羧酸類共聚物的基礎(chǔ)上引入磺酸基，能夠有效地防止共聚物與水中離子反應(yīng)生成難溶的鈣凝膠，并且不僅能夠抑制碳酸鈣垢的形成，而且對(duì)于抑制磷酸鈣垢和分散氧化鐵有著突出的優(yōu)點(diǎn)，甲基丙烯酸羥乙酯(hema)中的—oh提供了親水性，酯基則能體現(xiàn)疏水性并提高分散穩(wěn)定性；本發(fā)明中的三元共聚物阻垢劑里所含官能團(tuán)數(shù)量和種類較多，性能完善，功能全面，且合成共聚物的單體無(wú)磷、無(wú)氮，對(duì)保護(hù)環(huán)境十分有利，相比如市面上已售的水溶性聚合物聚天冬氨酸(pasp)阻垢效果更佳。本發(fā)明還提供了一種簡(jiǎn)單快速、制造成本低的制備三元共聚物阻垢劑的方法。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明制備的一種三元共聚物阻垢劑與聚天冬氨酸的阻垢效果對(duì)比圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明的一種三元共聚物阻垢劑，其特征在于，按照質(zhì)量百分比包括以下原料組分：衣康酸：2.0～7.2％、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸：1.6～5.8％、甲基丙烯酸羥乙酯：1.8～2.0％、過(guò)硫酸銨：0.3～0.8％、叔丁醇：0.3～0.8％、其余為去離子水，上述組分質(zhì)量百分比之和為100％。
上述的一種三元共聚物阻垢劑的制備方法，包括以下步驟：
步驟1，按照質(zhì)量百分比稱取以下組分：衣康酸：2.0～7.2％、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸：1.6～5.8％、甲基丙烯酸羥乙酯：1.8～2.0％、過(guò)硫酸銨：0.3～0.8％、叔丁醇：0.3～0.8％、其余為去離子水，上述組分質(zhì)量百分比之和為100％；
步驟2，將衣康酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酸羥乙酯及去離子水混合得到溶液a；
步驟3，將叔丁醇與去離子水混合得到溶液b；
步驟4，將溶液a與溶液b混合得到溶液c；
步驟5，將過(guò)硫酸銨與去離子水混合得到溶液d；
步驟6，將溶液d升溫至80～95℃，在攪拌的條件下滴加溶液c，恒溫下反應(yīng)1.5～3h，冷卻至室溫，得到三元共聚物阻垢劑。
步驟5中攪拌速度為60～80轉(zhuǎn)/分鐘。
步驟5中溶液c的滴加時(shí)間為2～2.5h。
所用試劑均為分析級(jí)。
采用靜態(tài)阻垢法(具體測(cè)試方法參見(jiàn)《gb/t16632-2008水處理劑阻垢性能的測(cè)定碳酸鈣沉積法》)測(cè)試了本發(fā)明制備的三元共聚物阻垢劑和市面上所銷(xiāo)售的聚天冬氨酸阻垢劑在其他條件相同，投加量濃度變化范圍內(nèi)，所制備的試樣溶液中的阻垢率的對(duì)比結(jié)果，如圖1所示。
試驗(yàn)結(jié)果顯示，當(dāng)投加量為0～6mg/l時(shí)，本發(fā)明制備的三元共聚物阻垢劑阻碳酸鈣率高達(dá)98％以上，在相同的溶液硬度、堿度、水浴溫度、時(shí)間、ph值等影響因素下，每一個(gè)濃度點(diǎn)均表現(xiàn)出優(yōu)異的阻垢性能。這是因?yàn)楸景l(fā)明制備的三元共聚物阻垢劑在水溶液中所解離的羧酸基、磺酸基、酰胺基、羥基官能團(tuán)比等量的聚天冬氨酸解離的多，這些起阻垢分散效應(yīng)的基團(tuán)越多，對(duì)水中的ca2+、mg2+等離子的螯合分散能力越強(qiáng)，能在結(jié)垢晶體的結(jié)晶過(guò)程中干擾晶格的正常排列。因此，從阻垢性能、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益等因素考慮，本發(fā)明的阻垢分散劑具有用量少、功能顯著、成本低廉的特點(diǎn)，性能優(yōu)于某市售水處理藥劑聚天冬氨酸。
實(shí)施例1
步驟1，按照質(zhì)量百分比稱取以下組分：衣康酸：2.0％、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸：1.6％、甲基丙烯酸羥乙酯：1.8％、過(guò)硫酸銨：0.3％、叔丁醇：0.3％、其余為去離子水，上述組分質(zhì)量百分比之和為100％；
步驟2，將衣康酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酸羥乙酯及去離子水混合得到溶液a；
步驟3，將叔丁醇與去離子水混合得到溶液b；
步驟4，將溶液a與溶液b混合得到溶液c；
步驟5，將過(guò)硫酸銨與去離子水混合得到溶液d；
步驟6，將溶液d升溫至80℃，在攪拌速度為60轉(zhuǎn)/分鐘的條件下滴加溶液c，滴加時(shí)間為2h，恒溫下反應(yīng)1.5h，冷卻至室溫，得到三元共聚物阻垢劑。
實(shí)施例2
步驟1，按照質(zhì)量百分比稱取以下組分：衣康酸：7.2％、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸：5.8％、甲基丙烯酸羥乙酯：2.0％、過(guò)硫酸銨：0.8％、叔丁醇：0.8％、其余為去離子水，上述組分質(zhì)量百分比之和為100％；
步驟2，將衣康酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酸羥乙酯及去離子水混合得到溶液a；
步驟3，將叔丁醇與去離子水混合得到溶液b；
步驟4，將溶液a與溶液b混合得到溶液c；
步驟5，將過(guò)硫酸銨與去離子水混合得到溶液d；
步驟6，將溶液d升溫至90℃，在攪拌速度為80轉(zhuǎn)/分鐘的條件下滴加溶液c，滴加時(shí)間為2.5h，恒溫下反應(yīng)3h，冷卻至室溫，得到三元共聚物阻垢劑。
實(shí)施例3
步驟1，按照質(zhì)量百分比稱取以下組分：衣康酸：2.6％、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸：3.2％、甲基丙烯酸羥乙酯：1.9％、過(guò)硫酸銨：0.6％、叔丁醇：0.6％、其余為去離子水，上述組分質(zhì)量百分比之和為100％；
步驟2，將衣康酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酸羥乙酯及去離子水混合得到溶液a；
步驟3，將叔丁醇與去離子水混合得到溶液b；
步驟4，將溶液a與溶液b混合得到溶液c；
步驟5，將過(guò)硫酸銨與去離子水混合得到溶液d；
步驟6，將溶液d升溫至85℃，在攪拌速度為70轉(zhuǎn)/分鐘的條件下滴加溶液c，滴加時(shí)間為2.2h，恒溫下反應(yīng)2h，冷卻至室溫，得到三元共聚物阻垢劑。
本發(fā)明的一種三元共聚物阻垢劑有如下優(yōu)點(diǎn)：衣康酸(ia)含有兩個(gè)羧酸基團(tuán)，而羧酸基團(tuán)在有機(jī)聚合物阻垢劑阻垢中起到主要作用，以它為單體聚合，比目前廣泛使用的一元酸多帶入了羧酸基團(tuán)；2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(amps)分子中不僅含有酰胺基團(tuán)而且含有強(qiáng)親水性的磺酸基團(tuán)，磺酸基團(tuán)中強(qiáng)大的電荷密度使得amps具有很好的吸附性和絡(luò)合性，而且其酸性比羧酸基團(tuán)更強(qiáng)，在羧酸類共聚物的基礎(chǔ)上引入磺酸基，能夠有效地防止共聚物與水中離子反應(yīng)生成難溶的鈣凝膠，并且不僅能夠抑制碳酸鈣垢的形成，而且對(duì)于抑制磷酸鈣垢和分散氧化鐵有著突出的優(yōu)點(diǎn)，甲基丙烯酸羥乙酯(hema)中的—oh提供了親水性，酯基則能體現(xiàn)疏水性并提高分散穩(wěn)定性；本發(fā)明中的三元共聚物阻垢劑里所含官能團(tuán)數(shù)量和種類較多，性能完善，功能全面，且合成共聚物的單體無(wú)磷、無(wú)氮，對(duì)保護(hù)環(huán)境十分有利，相比如市面上已售的水溶性聚合物聚天冬氨酸(pasp)阻垢效果更佳。本發(fā)明還提供了一種簡(jiǎn)單快速、制造成本低的制備三元共聚物阻垢劑的方法。