一种环氧琥珀酸聚合物、其制备方法及其与磁场、静电联合水处理系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种环氧琥珀酸聚合物、其制备方法及其与磁场、静电联合水处理系统和方法，所提供的环氧琥珀酸聚合物其由环氧琥珀酸、衣康酸和2‑丙烯酰胺‑2‑甲基磺酸为单体共聚而成，其中环氧琥珀酸（以马来酸酐计算）：衣康酸：2‑丙烯酰胺‑2‑甲基磺酸的质量比为1:0.2‑0.4:0.1‑0.3，其主要以环氧琥珀酸为主要单体，集羧酸基、磺酸基和酰胺基为一体，具备良好的阻垢分散性能，其和磁场、静电联合进行水处理，可有效提高阻垢率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化工产品和水处理
，具体涉及一种环氧琥珀酸聚合物、其制备方法及其与磁场、静电联合水处理系统和方法。
技术介绍
工业循环冷却水处理方法有化学加药和物理水处理两种方式。在工业用水处理药剂中，阻垢缓蚀剂是用量最大的常用药剂，对防止设备结垢，延长设备寿命，降低能源消耗，保证设备安全运行具有十分重要的意义。目前市场上的水处理药剂大多含磷、非生物降解，属于非环境友好型产品。也有部分环境友好型的水处理药剂，具有无磷环保、可生物降解的优点。但是与常用的含磷水处理剂相比，其阻垢缓蚀性能偏低，应用范围较小，存在投加量大，成本高等缺点。由于共聚物的阻垢性能优于均聚物，近年来共聚物阻垢剂越来越受到使用者的青睐。环氧琥珀酸（ESA）是合成聚环氧琥珀酸（PESA）的中间体，可以通过马来酸酐的环氧化得到。环氧琥珀酸分子结构中存在一个含氧三元环，使得它的化学性质活泼，同时又含有两个羧基，使得其均聚物和共聚物都具有优良的阻碳酸钙垢性能。衣康酸（IA）是一种生物发酵制品，易于生物降解，而且它的分子结构中也含有两个羧基，也是一种制备阻垢缓蚀剂的较好的单体。对于环氧琥珀酸聚合物的研究主要集中在其均聚物，即聚环氧琥珀酸的制备和性质上。熊蓉春、魏刚等以马来酸酐为原料，使其在碱性条件下水解成马来酸盐，再以过氧化物和钒系物质为催化剂进行环氧化反应，生成环氧琥珀酸(盐)，再以稀土为引发剂，聚合制得最佳分子量范围为400~800的PESA。张冰如、李风亭静态法评价了PESA的效果，有优良的抑制CaCO3、CaSO4、Br2SO4、CaF2和BaSO4的作用，属于多功能的阻垢剂。对环氧琥珀酸类共聚物的研究并不多，宋娜将环氧琥珀酸氢钠与同时含有羟基和磺酸基团的水处理剂单体3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙烷磺酸钠（HAPS）共聚，生成新型绿色阻垢剂，用以改善PESA的多元阻垢性能。秦文华以马来酸酐为原料，钨酸钠为催化剂，双氧水为氧化剂，发生环化反应生成环氧琥珀酸盐。在引发剂过硫酸铵作用下，进一步与对苯乙烯磺酸钠发生共聚，采用溶液聚合一步法合成共聚物环氧琥珀酸-对苯乙烯磺酸钠共聚物（ESA-SSS）。实验结果发现，环氧琥珀酸-对苯乙烯磺酸钠共聚物是一种比较好的硫酸钙阻垢剂，抑制磷酸钙沉积性能和分散氧化铁的能力较强，适用于高pH值水系稳定锌盐，有释放锌离子的作用，其阻垢分散性能较聚环氧琥珀酸有所改善。但环氧琥珀酸-苯乙烯磺酸钠共聚物对阻碳酸钙垢效果一般，比聚环氧琥珀酸阻垢性能差。与化学水处理方法相比，物理水处理方法具有自身的优点。磁化水处理和静电水处理具有耗能低、无污染、安装使用简便等优点。多用于我国南方循环冷却水硬度低的条件下，有一些应用实例的报道。但是对于北方越来越复杂的循环水水质条件，单独使用静电场或磁场等物理方法不具有实际的应用价值，无法起到理想的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种含有磺酸基的环氧琥珀酸聚合物，其主要以环氧琥珀酸为主要单体，集羧酸基、磺酸基和酰胺基为一体，具备良好的阻垢分散性能，同时提供其制备方法以及其与磁场、静电联合水处理的系统和方法。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：本专利技术一方面提供了一种环氧琥珀酸聚合物，其关键技术点在于，其由环氧琥珀酸、衣康酸和2-丙烯酰胺-2-甲基磺酸为单体共聚而成，其中环氧琥珀酸（以马来酸酐计算）：衣康酸：2-丙烯酰胺-2-甲基磺酸的质量比为1:0.2-0.4:0.1-0.3。本专利技术另一方面提供一种上述的环氧琥珀酸聚合物的制备方法，其具体由以下步骤制成：向环氧琥珀酸的水溶液中加入衣康酸、2-丙烯酰胺-2-甲基磺酸、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁铵和复合链转移剂，加热，缓慢滴加30%的双氧水，进行恒温共聚，得到产物环氧琥珀酸/衣康酸/2-丙烯酰胺-2-甲基磺酸三元共聚物溶液。进一步地，所述双氧水的加入量为单体总质量的4-8%，双氧水、亚硫酸氢钠和硫酸亚铁铵的质量比为1：0.4-0.8：0.2-0.4。进一步地，所述的复合链转移剂的加入量为单体总量的0.5-1%，所述复合链转移剂为异丙醇-巯基乙酸，其中，异丙醇和巯基乙酸的质量比为1：0.3-0.5。进一步地，所述共聚温度为85-95℃，共聚时间为2-4h。进一步地，上述的环氧琥珀酸的水溶液通过以下方法制备：向反应器中加入408-490g/L马来酸酐水溶液，溶解后滴加NaOH溶液，调节pH值，使马来酸酐水解为马来酸钠，加入催化剂钼酸钠，滴加氧化剂双氧水，升温环氧化，得到反应中间体环氧琥珀酸的水溶液。进一步地，所述调节pH值范围在12-14。进一步地，所述催化剂钼酸钠的加入量为马来酸酐质量的2-3%。进一步地，所述氧化剂双氧水的加入量为马来酸酐质量的50-70%。进一步地，所述环氧化温度为55-70℃，时间为0.5-1.0h。本专利技术又一方面提供了一种上述环氧琥珀酸聚合物与磁场、静电联合水处理系统，其包括水循环系统和水补充系统，所述水循环系统包括通过循环管路依次首尾连接的工业设备1、冷却塔2和冷却循环水池3，所述工业设备1和所述冷却循环水池3之间的循环管路上设有静电水处理器4；所述水补充系统包括补水池5，所述补水池5上设有自循环管路，所述自循环管路上设有磁化水处理器6，所述补水池5的出口通过管路与所述冷却循环水池3的补水口相连，所述管路上设有加药装置7，所述加药装置7内填有上述的环氧琥珀酸聚合物。本专利技术最后一方面提供了一种上述环氧琥珀酸聚合物与磁场、静电联合水处理方法，具体为利用磁化器对补充水进行处理得到磁化水，在磁化水进入水循环系统前根据水质条件加入环氧琥珀酸聚合物进行药物处理，在水循环系统中安装静电水处理器，使水进入工业设备经过静电场进行处理。进一步的，所述磁化水的磁场强度为0.4-0.7T，磁化时间为30-60min，流速为0.01-0.06m/s；静电场静电电压为2000-8000V、水流过静电水处理器的流速为1-3m/s。与现有技术相比，本专利技术所取得的有益效果如下：本专利技术是一种无磷、多功能阻垢分散剂，该共聚物易于生物降解，经过摇床实验法测定，28天后的生物降解率可达70%以上，属于环境友好型产品。本专利技术所提供的环氧琥珀酸聚合物由于环氧琥珀酸的化学性质活泼，其共聚物的制备条件更温和。在羧酸型聚合物的基础上引入磺酸基，可以有效地防止聚合物与水中的钙离子反应产生难溶性的聚合物钙凝胶，又能有效地提高阻磷酸钙和分散氧化铁性能。环氧琥珀酸与衣康酸等单体共聚，产物更适用于高硬度、高碱度水质条件，是一种性能全面优良的阻垢分散剂。本专利技术提供的环氧琥珀酸聚合物与磁化、静电水处理器联合使用，利用两者之间的协同作用，提高化学药剂的阻垢性能，而不用再与其他药剂进行复配。达到减少药剂用量，降低生产成本，减少化学污染的目的。可以适用于高硬度、高碱度水质条件。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。附图1为本专利技术所提供的环氧琥珀酸聚合物与磁场、静电联合水处理系统结构示意图；在附图中：1工业设备、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环氧琥珀酸聚合物，其特征在于，其由环氧琥珀酸、衣康酸和2‑丙烯酰胺‑2‑甲基磺酸单体共聚而成，其中环氧琥珀酸：衣康酸：2‑丙烯酰胺‑2‑甲基磺酸的质量比为1:0.2‑0.4:0.1‑0.3，其中环氧琥珀酸的计量方式为以马来酸酐计算。

【技术特征摘要】
1.一种环氧琥珀酸聚合物，其特征在于，其由环氧琥珀酸、衣康酸和2-丙烯酰胺-2-甲基磺酸单体共聚而成，其中环氧琥珀酸：衣康酸：2-丙烯酰胺-2-甲基磺酸的质量比为1:0.2-0.4:0.1-0.3，其中环氧琥珀酸的计量方式为以马来酸酐计算。2.一种根据权利要求1所述的环氧琥珀酸聚合物的制备方法，其特征在于，其具体由以下步骤制成：向环氧琥珀酸的水溶液中加入衣康酸、2-丙烯酰胺-2-甲基磺酸、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁铵和复合链转移剂，加热，缓慢滴加30%的双氧水，进行恒温共聚，得到产物环氧琥珀酸/衣康酸/2-丙烯酰胺-2-甲基磺酸三元共聚物溶液。3.根据权利要求2所述的一种环氧琥珀酸聚合的制备方法，其特征在于，所述双氧水的加入量为单体总质量的4-8%，双氧水、亚硫酸氢钠和硫酸亚铁铵的质量比为1：0.4-0.8：0.2-0.4。4.根据权利要求2所述的一种环氧琥珀酸聚合的制备方法，其特征在于，所述的复合链转移剂的加入量为单体总量的0.5-1%，所述复合链转移剂为异丙醇-巯基乙酸，其中，异丙醇和巯基乙酸的质量比为1：0.3-0.5。5.根据权利要求2所述的一种环氧琥珀酸聚合的制备方法，其特征在于，所述共聚温度为85-95℃，共聚时间为2-4h。6.根据权利要求2所述的一种环氧琥珀酸聚合的制备方法，其特征在于，所述的环氧琥珀酸的水溶液通过以下方法制备：向反应器中加入408-490g/L马来酸酐水溶液，溶解后滴加NaOH溶液，调节pH值，使马来酸酐水解为马来酸钠，加入催化剂钼酸钠，滴加氧化剂双氧水，升温环氧化，得到反应中间体环氧琥珀酸的水溶液。7.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘振法，李海花，张利辉，高玉华，郭茹辉，
申请(专利权)人：河北省科学院能源研究所，
类型：发明
国别省市：河北;13