專利名稱：一種含磺酸基凹凸棒土緩蝕阻垢劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及水處理阻垢劑，特別涉及一種含磺酸基凹凸棒土緩蝕阻垢劑及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
水資源短缺是我國(guó)乃至全球都將面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題，我國(guó)是水資源短缺嚴(yán)重的國(guó)家之一，在水資源日益緊張的今天，提高工業(yè)冷卻用水效率，能有效降低水資源需求，緩解水資源壓力。提高工業(yè)冷卻用水的效率最有效的辦法之一是循環(huán)冷卻水的重復(fù)利用，但重復(fù)利用循環(huán)冷卻水會(huì)帶來(lái)的一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，就是鹽分的積累，而鹽分的累積會(huì)帶來(lái)?yè)Q熱設(shè)備的結(jié)垢和腐蝕問(wèn)題，研制良好的緩蝕阻垢劑是解決這一問(wèn)題的很好的辦法。目前工業(yè)中常用的緩蝕阻垢劑以磷系為主，但它溶于水后會(huì)引起水體的富營(yíng)養(yǎng)化，因此新型的無(wú)磷阻 垢劑是目前的研究熱點(diǎn)，而磺酸鹽因其良好的阻垢效果受到廣泛關(guān)注。我國(guó)凹凸棒土的資源儲(chǔ)量很大，由于發(fā)現(xiàn)的較晚，其深度開發(fā)利用水平較低，加之我國(guó)非金屬礦加工業(yè)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，能夠生產(chǎn)的凹凸棒土產(chǎn)品的種類和其它國(guó)家相比非常少，這種經(jīng)濟(jì)意義重大的礦藏的應(yīng)用還只限于一般的填料生產(chǎn)，甚至以原土的形式廉價(jià)出口，造成了資源的浪費(fèi)?，F(xiàn)在，凹凸棒土以其優(yōu)良的吸附性逐漸被應(yīng)用于染料廢水的處理以及各種水處理劑的制備，但目前鮮有關(guān)于它阻垢劑方面的報(bào)道。因此，利用我國(guó)凹凸棒土資源豐富的特點(diǎn)，研制開發(fā)出高利用價(jià)值的產(chǎn)品，對(duì)于這種礦產(chǎn)資源的開發(fā)研究具有重大的意義。特別是通過(guò)改性改良其致密性，從而研制出阻垢性能較高的綠色復(fù)合型阻垢劑，也有助于滿足我國(guó)工業(yè)用水處理的需要。(I)建材世界，2010，31(3) : 7-9，報(bào)道了以甲基丙烯磺酸鈉、丙烯酸、丙烯酰胺為單體，在水中以過(guò)硫酸銨為引發(fā)劑，異丙醇為鏈轉(zhuǎn)移基的條件下合成共聚物；該聚合物對(duì)碳酸鈣有良好的阻垢效果，但是當(dāng)Ca2+濃度達(dá)到500 mg/ L時(shí)，阻垢率只有57. 8%，對(duì)鈣離子的容忍度不是很高，且實(shí)驗(yàn)中用到了異丙醇，異丙醇有毒，食入或吸入大量的蒸氣可引起面紅、頭疼、精神抑郁、惡心、昏迷等癥狀，排放到水中，不僅帶來(lái)環(huán)境污染，還會(huì)對(duì)人體造成傷害；
(2)Desalination 2009, 249: 1-4，介紹了以馬來(lái)酸酐(MA)、苯乙烯磺酸鈉(SS)為單體，次磷酸和過(guò)氧化氫為引發(fā)劑，得到了一種新型阻垢劑，該引發(fā)劑具有良好的阻垢效果，但其引發(fā)劑中用到了次磷酸，溶于水后會(huì)引起水體的富營(yíng)養(yǎng)化，造成環(huán)境污染；
(3)云南化工，2011，38(5):1-6，介紹了以水解聚馬來(lái)酸酐(HPMA)、聚環(huán)氧琥珀酸(PESA)、葡萄糖酸鈉、D-異抗壞血酸鈉和鋅鹽為原料，研制出一種新型無(wú)磷緩蝕阻垢劑，實(shí)驗(yàn)表明改阻垢劑具有良好的阻垢效果和緩蝕效果，但是其原料復(fù)雜，而且引入了鋅鹽，可能會(huì)引起二次污染。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)凹凸棒土的廣泛儲(chǔ)存量及其良好的水處理效果，以及上述制備過(guò)程中存在的不足，本發(fā)明公開了一種含磺酸基新型綠色阻垢劑的制備方法。一種含磺酸基凹凸棒土緩蝕阻垢劑的制備方法，是先將凹凸棒土溶解在水中，升溫，然后將對(duì)苯乙烯磺酸鈉和和馬來(lái)酸酐的飽和水溶液滴加到凹凸棒土水體系中，再將引發(fā)劑過(guò)硫酸銨水溶液在l(Tl5min內(nèi)滴加完畢，恒溫?cái)嚢韬笳舭l(fā)結(jié)晶，制得而成，
所述的凹凸棒土質(zhì)量占參與反應(yīng)的凹凸棒土、對(duì)苯乙烯磺酸鈉和馬來(lái)酸酐質(zhì)量之和的1% 25%，優(yōu)選 10% ；
所述的對(duì)苯乙烯磺酸鈉質(zhì)量占參與反應(yīng)的凹凸棒土、對(duì)苯乙烯磺酸鈉和馬來(lái)酸酐質(zhì)量之和的15% 80%，優(yōu)選65% ；
所述的馬來(lái)酸酐質(zhì)量占參與反應(yīng)的凹凸棒土、對(duì)苯乙烯磺酸鈉和馬來(lái)酸酐質(zhì)量之和的0. 7% 30%，優(yōu)選 25% ；
所述的引發(fā)劑過(guò)硫酸銨占參與反應(yīng)的凹凸棒土、對(duì)苯乙烯磺酸鈉和馬來(lái)酸酐質(zhì)量之和·的5% 15%，優(yōu)選8% ；
所述的升溫達(dá)到50°C 90°C，優(yōu)選70°C。有益效果
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)(1)原料價(jià)格便宜，簡(jiǎn)單易得；(2)合成路線簡(jiǎn)單，合成條件要求較低；
(3)合成的阻垢劑有良好的水溶性；(4)具有良好的阻碳酸鈣垢及分散氧化鐵性能。本發(fā)明合成了環(huán)境友好綠色阻垢劑，該聚合物不僅原料來(lái)源廣泛，具有良好的水溶性，且不會(huì)對(duì)水體造成二次污染。對(duì)Ca2+的容忍度良好，對(duì)碳酸鈣有很好的阻垢效果，同時(shí)又有良好的分散氧化鐵效果。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。實(shí)施例I
稱取0. 2g凹凸棒土(ATT)加入四口燒瓶中，加入適量的蒸餾水，啟動(dòng)攪拌并加熱到80°C;稱取3g對(duì)苯乙烯磺酸鈉(SSS)以及Ig馬來(lái)酸酐(MA)，用適量蒸餾水使其溶解，并將其加入一個(gè)梨形漏斗中；稱取12%的引發(fā)劑過(guò)硫酸銨(NH4 )2 S2O8，用適量蒸餾水將其溶解，加入到另一個(gè)梨形漏斗中；在四口燒瓶的另一個(gè)口中插入溫度計(jì)，待凹凸棒土完全分散之后，開始分別滴加引發(fā)劑和SSS/MA的混和溶液；SSS/MA在預(yù)定時(shí)間滴加完，引發(fā)劑在SSS/MA加完后約l(Tl5min加完，然后恒溫?cái)嚢?h，將反應(yīng)所得溶液蒸發(fā)結(jié)晶，得到綠色阻垢劑(ATP-I)0所得ATP-I的阻碳酸鈣垢率為86. 83%，分散氧化鐵的透光率為80. 0%。實(shí)施例2
稱取Ig的凹凸棒土(ATT)加入四口燒瓶中，加入適量的蒸餾水，啟動(dòng)攪拌并加熱到700C ;稱取2. 5g的對(duì)苯乙烯磺酸鈉(SSS)以及0. 8g的馬來(lái)酸酐(MA)，用適量蒸餾水使其溶解，并將其加入一個(gè)梨形漏斗中；稱取10%的引發(fā)劑過(guò)硫酸銨(NH4 )2 S2O8，用適量蒸餾水將其溶解，加入到另一個(gè)梨形漏斗中；在四口燒瓶的另一個(gè)口中插入溫度計(jì)，待凹凸棒土完全分散之后，開始分別滴加引發(fā)劑和SSS/MA的混和溶液；SSS/MA在預(yù)定時(shí)間滴加完，引發(fā)劑在SSS/MA加完后約l(Tl5min加完，然后恒溫?cái)嚢?h，將反應(yīng)所得溶液蒸發(fā)結(jié)晶，得到綠色阻垢劑(ATP-2)。所得ATP-2的阻碳酸鈣垢率為88. 02%,分散氧化鐵的透光率為76. 4%。
實(shí)施例3
稱取0. 6g的凹凸棒土(ATT)加入四口燒瓶中，加入適量的蒸餾水，啟動(dòng)攪拌并加熱到500C ;稱取4g的對(duì)苯乙烯磺酸鈉(SSS)以及Ig的馬來(lái)酸酐(MA)，用適量蒸餾水使其溶解，并將其加入一個(gè)梨形漏斗中；稱取12%的引發(fā)劑過(guò)硫酸銨(NH4 )2 S2O8，用適量蒸餾水將其溶解，加入到另一個(gè)梨形漏斗中；在四口燒瓶的另一個(gè)口中插入溫度計(jì)，待凹凸棒土完全分散之后，開始分別滴加引發(fā)劑和SSS/MA的混和溶液；SSS/MA在預(yù)定時(shí)間滴加完，引發(fā)劑在SSS/MA加完后約l(Tl5min加完，然后恒溫?cái)嚢?h，將反應(yīng)所得溶液蒸發(fā)結(jié)晶，得到綠色阻垢劑(ATP-3)。所得ATP-3的阻碳酸鈣垢率為91. 31%，分散氧化鐵的透光率為74. 7%。實(shí)施例4
稱取0. 6g的凹凸棒土(ATT)加入四口燒瓶中，加入適量的蒸餾水，啟動(dòng)攪拌并加熱到900C ;稱取2. 5g的對(duì)苯乙烯磺酸鈉(SSS)以及0. 8g的馬來(lái)酸酐(MA)，用適量蒸餾水使其 溶解，并將其加入一個(gè)梨形漏斗中；稱取8%的引發(fā)劑過(guò)硫酸銨(NH4 )2 S2O8，用適量蒸餾水將其溶解，加入到另一個(gè)梨形漏斗中；在四口燒瓶的另一個(gè)口中插入溫度計(jì)，待凹凸棒土完全分散之后，開始分別滴加引發(fā)劑和SSS/MA的混和溶液；SSS/MA在預(yù)定時(shí)間滴加完，引發(fā)劑在SSS/MA加完后約l(Tl5min加完，然后恒溫?cái)嚢?h，將反應(yīng)所得溶液蒸發(fā)結(jié)晶，得到綠色阻垢劑(ATP-4)。所得ATP-4的阻碳酸鈣垢率為90. 70%，分散氧化鐵的透光率為72. 4%。實(shí)施例5
稱取0. 6g的凹凸棒土(ATT)加入四口燒瓶中，加入適量的蒸餾水，啟動(dòng)攪拌并加熱到700C ;稱取2. 5g的對(duì)苯乙烯磺酸鈉(SSS)以及0. 8g的馬來(lái)酸酐(MA)，用適量蒸餾水使其溶解，并將其加入一個(gè)梨形漏斗中；稱取10%的引發(fā)劑過(guò)硫酸銨(NH4 )2 S2O8，用適量蒸餾水將其溶解，加入到另一個(gè)梨形漏斗中；在四口燒瓶的另一個(gè)口中插入溫度計(jì)，待凹凸棒土完全分散之后，開始分別滴加引發(fā)劑和SSS/MA的混和溶液；SSS/MA在預(yù)定時(shí)間滴加完，引發(fā)劑在SSS/MA加完后約l(Tl5min加完，然后恒溫?cái)嚢?h，將反應(yīng)所得溶液蒸發(fā)結(jié)晶，得到綠色阻垢劑(ATP-5)。所得ATP-5的阻碳酸鈣垢率為95. 42%，分散氧化鐵的透光率為81. 4%。實(shí)施例6
稱取0. 6g的凹凸棒土(ATT)加入四口燒瓶中，加入適量的蒸餾水，啟動(dòng)攪拌并加熱到800C ;稱取2. 5g的對(duì)苯乙烯磺酸鈉(SSS)以及0. 8g的馬來(lái)酸酐(MA)，用適量蒸餾水使其溶解，并將其加入一個(gè)梨形漏斗中；稱取8%的引發(fā)劑過(guò)硫酸銨(NH4 )2 S2O8，用適量蒸餾水將其溶解，加入到另一個(gè)梨形漏斗中；在四口燒瓶的另一個(gè)口中插入溫度計(jì)，待凹凸棒土完全分散之后，開始分別滴加引發(fā)劑和SSS/MA的混和溶液；SSS/MA在預(yù)定時(shí)間滴加完，引發(fā)劑在SSS/MA加完后約l(Tl5min加完，然后恒溫?cái)嚢?h，將反應(yīng)所得溶液蒸發(fā)結(jié)晶，得到綠色阻垢劑(ATP-6)。所得ATP-6的阻碳酸鈣垢率為98. 11%，分散氧化鐵的透光率為64. 0%。表I列出了阻垢劑的性能，顯示出阻垢劑的合成條件簡(jiǎn)單，對(duì)Ca2+有很好的容忍度，有較好的阻垢率和分散氧化鐵效率。表I
權(quán)利要求
1.一種含磺酸基凹凸棒土緩蝕阻垢劑的制備方法，是先將凹凸棒土溶解在水中，升溫，然后將對(duì)苯乙烯磺酸鈉和和馬來(lái)酸酐用水溶解后滴加到凹凸棒土水體系中，再將引發(fā)劑過(guò)硫酸銨水溶液在l(Tl5min內(nèi)滴加完畢，恒溫?cái)嚢韬笳舭l(fā)結(jié)晶，制得而成，其特征在于 所述的凹凸棒土質(zhì)量占參與反應(yīng)的凹凸棒土、對(duì)苯乙烯磺酸鈉和馬來(lái)酸酐質(zhì)量之和的1% 25%，優(yōu)選 10% ； 所述的對(duì)苯乙烯磺酸鈉質(zhì)量占參與反應(yīng)的凹凸棒土、對(duì)苯乙烯磺酸鈉和馬來(lái)酸酐質(zhì)量之和的15% 80%，優(yōu)選65% ； 所述的馬來(lái)酸酐質(zhì)量占參與反應(yīng)的凹凸棒土、對(duì)苯乙烯磺酸鈉和馬來(lái)酸酐質(zhì)量之和的O.7% 30%，優(yōu)選 25% ； 所述的引發(fā)劑過(guò)硫酸銨占參與反應(yīng)的凹凸棒土、對(duì)苯乙烯磺酸鈉和馬來(lái)酸酐質(zhì)量之和的5% 15%，優(yōu)選8%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的含磺酸基凹凸棒土緩蝕阻垢劑的制備方法，其特征在于，所述的升溫達(dá)到50°C 90°C，優(yōu)選70°C。
3.權(quán)利要求I所述制備方法制備得到的含磺酸基凹凸棒土緩蝕阻垢劑。
4.權(quán)利要求3所制備的含磺酸基凹凸棒土緩蝕阻垢劑作為阻垢劑的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含磺酸基凹凸棒土緩蝕阻垢劑及其制備方法和應(yīng)用，屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明公開的含磺酸基凹凸棒土緩蝕阻垢劑的制備方法，是先將凹凸棒土溶解在水中，升溫，然后將對(duì)苯乙烯磺酸鈉和和馬來(lái)酸酐的飽和水溶液滴加到凹凸棒土水體系中，再將引發(fā)劑過(guò)硫酸銨水溶液在10~15min內(nèi)滴加完畢，恒溫?cái)嚢韬笳舭l(fā)結(jié)晶，制得而成。發(fā)明合成的環(huán)境友好綠色阻垢劑，不僅原料來(lái)源廣泛，具有良好的水溶性，且不會(huì)對(duì)水體造成二次污染；對(duì)Ca2+的容忍度良好，對(duì)碳酸鈣有很好的阻垢效果，同時(shí)又有良好的分散氧化鐵效果。具有原料價(jià)格便宜、簡(jiǎn)單易得；合成路線簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件要求較低；合成的阻垢劑有良好的水溶性、有良好的阻碳酸鈣垢及分散氧化鐵性能的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C02F5/10GK102786156SQ20121029291
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月17日
發(fā)明者徐吉成, 楊冬亞, 董科, 邱鳳仙, 郭小瑞 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)