本发明专利技术属于工业水处理技术领域，具体涉及一种用于阻止工业水处理系统中二氧化硅垢沉积的复合阻硅阻垢剂，即在工业水处理系统中加入含有己二酸／端氨基聚醚／二乙烯三胺共聚物和聚天冬氨酸钠的复合阻硅阻垢剂，己二酸／端氨基聚醚／二乙烯三胺共聚物与聚天冬氨酸钠的重量比为１０∶１～２∶１，以使这两种聚合物在工业水处理系统中发挥稳定的协同阻止硅垢沉积的效应。本发明专利技术所用的己二酸／端氨基聚醚／二乙烯三胺共聚物是一种含有醚键、仲胺键、肽键结构的非离子型聚合物，具有明显阻止的水中硅垢沉积的功能。本发明专利技术复合阻硅阻垢剂所用的聚天冬氨酸钠能明显提高己二酸／端氨基聚醚／二乙烯三胺共聚物的阻止硅垢沉积的效果。本发明专利技术提供了一种不含磷、生物可降解的环保型阻止工业水处理系统中硅垢沉积的方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于工业水处理
，具体涉及一种阻止工业水处理系统中二氧化硅坭沉 积的复合阻硅阻垢剂。技术背景在工业水处理领域中，原水通常含有大量的碱土金属阳离子如C^+、 Mg2+、 B^+等和 阴离子基团如C033—， SOf和P(V—等，以及可溶性的二氧化硅。在一定条件(如蒸发，浓 縮等)下，这些阳离子和阴离子极易结合形成CaC03、 CaS04、 BaS04、 Ca3(P04)等无机盐 垢，二氧化硅会聚合形成不溶性的胶体二氧化硅垢，这些垢沉积于水处理管道和设备表面 造成危害。而二氧化硅垢不同于无机盐垢，二氧化硅垢一旦形成，就很难除去。在自然界中，硅元素常常以二氧化硅和硅酸盐的形式存在。二氧化硅又分为结晶型Si02和无定型Si02。结晶型二氧化硅溶解度<6 mg.L",无定型二氧化硅的溶解度在中性pH和 25。C时为120tng.lA硅酸盐除钠、钾等碱金属的硅酸盐可溶性外，其余都不溶。天然水中溶解性二氧化硅来源于矿石和岩石的风化，二氧化硅含量通常〈40mg.L—1,但 有些地区高达40 180 mg.L"。 二氧化硅和硅酸盐在水中的溶解主要是由于Si—0—Si键 的水解，形成正硅酸Si(OH)4而释放到水中。Si02是正硅酸的酸酐。正硅酸H4Si04是一种 弱酸，其电离常数pKa产9.5，说明在pH为9.5时，有50%的硅酸发生电离。pH7 9时，H4Si04电离很少，Si02基本是以未离解的H4Si04形式存在，虽然H4Si04可以发生聚合反应，但在二氧化硅饱和溶液中，二聚体的其含量<5%。在pH>9， H4Si04逐渐分解为水溶 性较好的正硅酸离子(H3SiCV)，此时Si02是以H3SKV的形式存在，溶解度度明显提高。 二氧化硅的溶解度强烈依赖于温度和pH，通常二氧化硅在水中的溶解度是指无定型二氧化 硅，25。C时，不同pH下的溶解度见表l。表1 25'C时，不同pH条件下Si02的溶解度<table>table see original document page 3</column></row><table>在工业水处理中，pH —般为7 9，此时溶液中二氧化硅是以大量的未电离的单体 H4Si04和少量的正硅酸离子(H3SKV)形式存在。当在一定条件下，当水中的二氧化硅达 到过饱和时，将发生正硅酸的单体的聚合。首先聚合为二聚体，其过程缓慢，但一经形成 立刻生成三聚体，然后又逐渐缓慢地聚合为四聚体、五聚体，当形成六聚体的时候开始出现侧基聚合反应，呈现环状结构，最后变为交联结构的聚合体，体积也逐渐增大，其芯由 Si02组成，表面由硅醇(ESi-OH)组成。当pH"，聚合体表面的硅垸醇由于电离而带负 电，使较大的聚合体在溶液中稳定存在，形成胶体二氧化硅。由于水中的二价金属离子如 Ca、 Mg、 Fe几乎总是与Si02同时存在，这些多价金属容易破坏二氧化硅胶体，引起胶体沉积而形成硅垢。这种硅垢无定型的，实际上由聚合的Si02颗粒和在颗粒表面的聚硅酸盐组成。在工业水处理系统中，当水被浓縮时，Si02的量超过其溶解度时，将引起无定型Si02的沉积而形成硅垢。硅垢的累积将影响水处理设备如锅炉、热交换器、反渗透装置的正常 运行，降低热交换效率和减少通过热交换器和膜的流量。由于硅垢一旦形成，很难去除， 当使用高二氧化硅含量的水时，冷却系统及反渗透系统的操作就必须在较低的效率下进 行，以确保不超过Si02的溶解度，这样反渗透必须就限制其回收率，冷却水系统必须就限 制其浓縮倍数，这样就大大增加了耗水量，增加生产成本。阻止垢沉积的两种传统的方法是阻垢和分散，即加入传统的有机膦阻垢剂和阴离子型 聚合物阻垢分散剂。为了解决硅垢的沉积，人们就常常借用有机膦酸盐阻垢剂、阴离子聚 合物阻垢分散剂这些传统的阻垢剂，例如美国专利US4,711,725公开了使用单独使用丙烯 酸/磺酸盐共聚物阻止水中二氧化硅/硅酸盐的沉积。美国专利US5,078,879公开了单独使用 2-膦酰基丁垸-l,2，4-三羧酸或优选2-膦酰基丁烷-l,2,4-三羧酸与羧基/磺酸基共聚物配合使 用，以抑制水中二氧化硅/硅酸盐的形成。美国专利US5,100,558公开了采用HEDP、聚氧 乙烯、丙烯酸/丙烯羟丙基磺酸醚共聚物(AA/AHPSE)的复合配方来控制水中的二氧化硅 沉积。美国专利US5，300,231公开了多氨基多醚亚甲基膦酸(PAPEMP)与氨基三亚甲基 膦酸(ATMP)或2-羟基膦基乙酸(HPA)配合使用，可以抑制pH为9.0、 Ca"+为180 mg丄—1、 Mg^为75 mg'L—1、 Si02为50 mg'L/1的水中硅酸盐的沉积。美国专利US5,378,368公开了 单独使用多氨基多醚亚甲基膦酸(PAPEMP)可以抑制pH为9.0、 Ca"为70 mg七—1、 Mg2+ 为25 mg.1/1、 Si02为lOOmg七-1的水中硅酸盐的沉积。日本专利JP04236208公开了使用甲 基丙烯酸和甲基丙烯酰乙基三甲基氯化铵的两性共聚物作为硅垢的抑制剂。日本专利 JP200427060公开了使用聚氧化亚垸基和含磺酸基的单体共聚物抑制水中二氧化硅的形 成。欧洲专利EP242900公开了使用正二醇、硼砂复配作为二氧化硅的抑制剂。中国专利专利技术者张冰如, 李风亭 申请人:同济大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种阻止工业水处理系统中二氧化硅垢沉积的复合阻硅阻垢剂，其特征在于所述复合阻硅阻垢剂由已二酸／端氨基聚醚／二乙烯三胺共聚物和聚天冬氨酸钠组成，已二酸／端氨基聚醚／二乙烯三胺共聚物与聚天冬氨酸钠之间的重量比为１０∶１～２∶１。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张冰如，李风亭，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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