鋼廠轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水系統(tǒng)專用阻垢劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種阻垢劑，具體涉及一種鋼廠轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水系 統(tǒng)專用阻垢劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋼廠生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生大量轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水，其來源是由于轉(zhuǎn)爐在冶煉過程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn) 爐煙氣，含有大量的粉塵，其中主要是石灰粉和鐵的氧化物。轉(zhuǎn)爐煙氣一般通過洗滌水濕法 除塵處理后，送至放散煙囡燃燒放散。而洗滌水經(jīng)高架流槽排入一次沉淀池，經(jīng)混凝沉淀及 冷卻塔冷卻后循環(huán)使用，該水被稱為轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水。轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水由于受煉鋼間斷生產(chǎn)的影響， 水質(zhì)極不穩(wěn)定，其成分和性質(zhì)均隨冶煉周期變化而變化，該水呈堿性、懸浮物含量高、硬度 大。水中煙塵顆粒細(xì)，主要是石灰粉和鐵的氧化物，為結(jié)垢型廢水，水質(zhì)穩(wěn)定難度大。而用 于普通水處理藥劑大多不適用于轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水系統(tǒng)，如目前國內(nèi)外具有緩蝕阻垢性能的水處 理劑主要為鉻酸鹽，硅酸鹽，鉬酸鹽，亞硝酸鹽、有機(jī)磷酸鹽以及其它的復(fù)合物，鉻酸鹽、亞 硝酸鹽污染環(huán)境，硅酸鹽有結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)，而有機(jī)磷酸鹽等含磷配方，易對(duì)水體造成二次污染， 不符合綠色環(huán)保要求，且產(chǎn)品性能參差不齊，阻垢性能不高，功能單一，針對(duì)石灰粉和鐵的 氧化物的處理能力不強(qiáng)。因此，研宄開發(fā)一種實(shí)用性強(qiáng)的環(huán)保型鋼廠轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水系統(tǒng)專用 是有廣泛應(yīng)用價(jià)值的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的存在的不足，提供一種綠色環(huán)保型鋼廠轉(zhuǎn)爐濁 環(huán)水系統(tǒng)專用阻垢劑， 本發(fā)明還提供了上述鋼廠轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水系統(tǒng)專用阻垢劑的制備方法。
[0004] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)： 本發(fā)明鋼廠轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水系統(tǒng)專用阻垢劑，包括以下質(zhì)量百分含量的組分： 磺酸甲胺基聚環(huán)氧琥珀酸 25~40%， 馬來酸-丙烯酸共聚物 20~30%， 脂肪醇聚氧乙烯醚 12~30%， 氧化石墨烯水分散液 3~5%， 硫酸鋅 3~6%， 碳酸氫鈉水溶液 15~40%。
[0005] 所述的馬來酸-丙烯酸共聚物，固體含量45~55wt%，游離單體（以馬來酸計(jì)） 9. Owt% ； 所述的脂肪醇聚氧乙烯醚，聚合度為18~20 ; 所述的氧化石墨烯水分散液，濃度為1. 5~2mg/ml，氧化石墨烯水分散液中的氧化石 墨烯為碳層表面具有羥基、羧基或羰基官能團(tuán)的改性石墨烯，層數(shù)為15~20層；粒徑為 5 ~IOnm ; 所述的碳酸氫鈉水溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10~15%。
[0006] 上述鋼廠轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水系統(tǒng)專用阻垢劑，優(yōu)選以下質(zhì)量百分含量的組分： 磺酸甲胺基聚環(huán)氧琥珀酸 30%， 馬來酸-丙烯酸共聚物 22%， 脂肪醇聚氧乙烯醚 16%， 氧化石墨烯水分散液 4%， 硫酸鋅 5%， 碳酸氫鈉水溶液 23%。
[0007] 本發(fā)明鋼廠轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水系統(tǒng)專用阻垢劑，使用濃度為2~20mg/L，優(yōu)選3~5mg/ 1〇
[0008] 本發(fā)明鋼廠轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水系統(tǒng)專用阻垢劑，其PH值適用范圍為7~13,溫度適用范 圍為0~120°C ;優(yōu)選PH值范圍9~11，溫度范圍20~90°C。
[0009] 上述鋼廠轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水系統(tǒng)專用阻垢劑的制備方法為： 將磺酸甲胺基聚環(huán)氧琥珀酸、馬來酸-丙烯酸共聚物、脂肪醇聚氧乙烯醚和氧化石墨 烯水分散液按比例混合，加熱至65~95°C，1. 5~2. Oh內(nèi)滴加碳酸氫鈉水溶液，調(diào)節(jié)pH值 為9~13,超聲處理15~20min，然后升溫至105°C，加入硫酸鋅，回流0. 5~lh，再將物料 降溫到75~85°C，趁熱過濾，濾液降溫，即為本發(fā)明鋼廠轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水系統(tǒng)專用阻垢劑。
[0010] 磺酸甲胺基聚環(huán)氧琥珀酸（SMA/PESA)是一種優(yōu)異的多功能無磷阻垢劑，與PESA 相比，阻垢性能明顯提高，具有良好的復(fù)配協(xié)同效應(yīng)，結(jié)構(gòu)中含有羧基、醚基、胺基、羥基、 磺酸基等多種親水性基團(tuán)，它不僅可有效地提高化合物溶解性，還可在金屬表面形成配位 化合物而發(fā)生化學(xué)吸附，多種官能團(tuán)的協(xié)同效應(yīng)使其阻垢性能大幅提高。
[0011] 馬來酸-丙烯酸共聚物（MA/AA)，對(duì)碳酸鹽等具有很強(qiáng)的分散作用，熱穩(wěn)定性高， 可在300°C高溫等惡劣條件下使用，與其它水處理藥劑具有良好的相容性和協(xié)同增效作用。 對(duì)包括磷酸鹽在內(nèi)的水垢的生成具有良好的抑制作用，阻垢性能和耐高溫性能優(yōu)異。
[0012] 脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO)，是一種非離子表面活性劑，分子中的醚鍵不易被酸、堿 破壞，穩(wěn)定性較高，水溶性較好，耐電解質(zhì)，易于生物降解，配伍性好，對(duì)硬水不敏感，但隨著 水溫的升高，其溶解度會(huì)逐漸降低。在PH為3~11的范圍內(nèi)，脂肪醇聚氧乙烯醚水解穩(wěn)定。
[0013] 氧化石墨烯水分散液，由氧化石墨烯薄膜制備而得，不會(huì)發(fā)生沉淀，氧化石墨烯為 一種非傳統(tǒng)型態(tài)的軟性材料，具有聚合物、膠體、薄膜，以及兩性分子的特性。氧化石墨烯長 久以來被視為親水性物質(zhì)，其在水中具有優(yōu)越的分散性，但是，相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，氧化石 墨烯實(shí)際上具有兩親性，氧化石墨烯可如同界面活性劑一般存在界面，并降低界面間的能 量。氧化石墨烯與碳納米管結(jié)構(gòu)相似，具有較高的比表面積和表面豐富的官能團(tuán)，其比表面 積可達(dá)2600平方米/克，其表面大量的活性基團(tuán)如羧基、羰基、羥基、環(huán)氧基等，為污染物尤 其是重金屬的吸附提供充足的活性位點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)污染物的痕量消除，同時(shí)多種官能團(tuán)的協(xié) 同效應(yīng)可有效地提高化合物溶解性，使其阻垢性能大幅提高。
[0014] 硫酸鋅，在水中電離出Zn2+，與磺酸甲胺基聚環(huán)氧琥珀酸復(fù)配，具有協(xié)同增效作用， 阻垢效率顯著增強(qiáng)，同時(shí)還可提供消毒殺菌作用。
[0015] 本發(fā)明鋼廠轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水系統(tǒng)專用阻垢劑中，以磺酸甲胺基聚環(huán)氧琥珀酸和馬來 酸-丙烯酸共聚物為阻垢劑主要成分，脂肪醇聚氧乙烯醚為輔助劑，同時(shí)添加氧化石墨烯 水分散液和硫酸鋅，制得一種綠色環(huán)保的鋼廠轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水系統(tǒng)專用阻垢劑。其中磺酸甲胺 基聚環(huán)氧琥珀酸和馬來酸-丙烯酸共聚物阻垢效果優(yōu)良，二者復(fù)配后協(xié)同增效作用明顯， 并且有很好的降解性，對(duì)環(huán)境沒有污染。加入鋅鹽后，磺酸甲胺基聚環(huán)氧琥珀酸與Zn 2+具有 良好的協(xié)同效應(yīng)，對(duì)碳鋼等金屬的阻垢效果明顯增強(qiáng)。氧化石墨烯水分散液，與磺酸甲胺基 聚環(huán)氧琥珀酸和馬來酸-丙烯酸共聚物兼容性好，同時(shí)具有很好的吸附性能，可痕量消除 污染物。上述成分與表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯醚復(fù)配后，水溶性及穩(wěn)定性增強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)長 時(shí)間貯存，對(duì)污染物尤其是重金屬增容作用明顯，尤其是對(duì)Ca 2+XO廣、SO,等離子阻垢效果 顯著，本發(fā)明鋼廠轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水系統(tǒng)專用阻垢劑同時(shí)具有緩蝕的優(yōu)點(diǎn)，可吸附在金屬表面形 成一層很薄的膜，保護(hù)金屬免受大氣及有害介質(zhì)的腐蝕，能有效地抑制碳鋼，銅，不銹鋼，鋁 等金屬的腐蝕，能夠在較寬的給水PH范圍和溫度內(nèi)使用，具有目前所使用的其他阻垢劑無 法比擬的優(yōu)點(diǎn)。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明鋼廠轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水系統(tǒng)專用阻垢劑及其制備方法的有益效 果為： (1)各組分含有的多種官能團(tuán)的協(xié)同效應(yīng)可有效地提高化合物溶解性，可實(shí)現(xiàn)污染物 的痕量消除，復(fù)配后使其阻垢性能大幅提高，可有效實(shí)現(xiàn)污染物物理吸附和化學(xué)吸附的協(xié) 同作用，能夠在較寬的給水PH范圍和溫度內(nèi)使用，同時(shí)還兼具優(yōu)良的緩蝕效果。
[0017] (2)生產(chǎn)工藝簡單，無"三廢"排放，穩(wěn)定性及水溶性好，主要成分可生物降解、無 毒、無磷、無污染、無腐蝕性，加藥量少，對(duì)環(huán)境友好。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例和對(duì)比例將有助于本領(lǐng) 域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員， 在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下做出的改進(jìn)，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0019] 本發(fā)明實(shí)施例所用各原料均由市場購買得到； 所用的脂肪醇聚氧乙烯醚，規(guī)格為：固體含量48wt%，游離單體（以馬來酸計(jì))9. Owt%，數(shù) 均分子量450~700 ; 所述的脂肪醇聚氧乙烯醚，聚合度為18~20 ; 所用的氧化石墨烯水分散液為南京先豐納米材料科技有限公司生產(chǎn)，濃度為I. 5mg/ ml，所含的氧化石墨烯為碳層表面具有羥基、羧基或羰基官能團(tuán)的改性石墨烯，層數(shù)為 15~20層，粒徑為5~10nm。
[0020] 實(shí)施例1 本實(shí)施例鋼廠轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水系統(tǒng)專用阻垢劑，包括以下質(zhì)量百分含量的組分： 磺酸甲胺基聚環(huán)氧琥珀酸 30%， 馬來酸-丙烯酸共聚物 22%， 脂肪醇聚氧乙烯醚 16%， 氧化石墨烯水分散液 4%， 硫酸鋅 5%， 碳酸氫鈉水溶液 23%， 所述的碳酸氫鈉水溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%。
[0021] 本實(shí)施例鋼廠轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水系統(tǒng)專用阻垢劑的制備方法為： 按比例分別稱取磺酸甲胺基聚環(huán)氧琥珀酸、馬來酸-丙烯酸共聚物、脂肪醇聚氧乙烯 醚和氧化石墨烯水分散液，依次加入容器中，混合，加熱至90°C，2. Oh內(nèi)滴加碳酸氫鈉水溶 液，調(diào)節(jié)PH值為11，超聲處理20min，然后升溫至105°C，加入硫酸鋅，回流lh，再將物料降 溫到80°C，趁熱過濾，濾液降溫，即為本實(shí)施例鋼廠轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水系統(tǒng)專用阻垢劑。
[0022] 實(shí)施例2 本實(shí)施例鋼廠轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水系統(tǒng)專用阻垢劑，包括以下質(zhì)量百分含量的組分： 磺酸甲胺基聚環(huán)氧琥珀酸 25%， 馬來酸-丙烯酸共聚物 20%， 脂肪醇聚氧乙烯醚 12%， 氧化石墨烯水分散液 3%， 硫酸鋅 3%， 碳酸氫鈉水溶液 37%， 所述的碳酸氫鈉水溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%。
[0023] 本實(shí)施例鋼廠轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水系統(tǒng)專用阻垢劑的制備方法為： 按比例分別稱取磺酸甲胺基聚環(huán)氧琥珀酸、馬來酸-丙烯酸共聚物、脂肪醇聚氧乙烯 醚和氧化石墨烯水分散液，依次加入容器中，混合，加熱至