一种缓蚀剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种缓蚀剂及其制备方法和应用，本发明专利技术所提供的缓蚀剂包括壳聚糖

【技术实现步骤摘要】
一种缓蚀剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及节能环保
，尤其涉及一种缓蚀剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着大部分城市用水短缺问题的加剧，以及污水处理技术的日趋成熟和污水排放标准的日益严格，城市污水处理的研究和实践得到了快速发展，处理后的市政废水水质也不断提高，基本可以达到不同工况下的工业冷却水的用水要求。城市污水具有水量巨大、易于收集和处理等特点，是城市稳定的第二水源，开发潜力巨大。充分利用市政废水回收技术，不仅可减少污水排放和改善环境，还可以达到节水的目的，有利于缓解水资源危机，促进经济发展。但是，在二级处理市政废水中所含离子较为复杂，直接应用于冷却水系统中会带来比较严重的设备结垢和腐蚀等问题，因此，目前在我国市政废水尚未大规模应用于冷却水循环系统中。
[0003]为了解决这一问题，目前在循环冷却水系统中加入水处理药剂是最常用的方法。经济高效的缓蚀剂普遍含有硫、磷或复杂的芳香环结构，会对环境造成一定的污染。使用可生物降解材料作为缓蚀剂可以有效缓解环境问题，此类材料包括单宁、淀粉、聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸和壳聚糖等。然而，这类生物可降解材料对市政废水的缓蚀性能并不理想，工业循环冷却水系统中的换热设备、管道等仍存在严重的腐蚀现象。因此，开发一种缓蚀剂以有效缓解工业循环冷却水系统的腐蚀问题，对促进我国市政废水大规模应用具有重要意义。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中可生物降解材料作为缓蚀剂无法有效解决市政废水腐蚀的问题，本专利技术提供一种缓蚀剂及其制备方法和应用。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是：一种缓蚀剂，所述缓蚀剂包括如下质量份数的组分：壳聚糖
‑
衣康酸共聚物4份
‑
5份，天冬氨酸
‑
氨基乙酸共聚物14份
‑
16份和2
‑
羟基膦酰基乙酸4份
‑
7份。
[0006]由于现在大部分城市污水处理厂的污水都是经过二级处理达标后排放的，有一小部分是经过三级深度处理，因此，将二级处理市政废水直接回用于工业循环冷却水系统，既可以节约工业企业的冷却水取水量，又可以节约城市污水处理厂的处理成本，不需要再进行三级处理，但是在二级处理市政废水回用于工业循环冷却水系统中容易导致管道腐蚀和结垢，结垢问题相对容易解决，但是腐蚀问题较难解决，并且危害性更大。
[0007]相对于现有技术，本专利技术提供的缓蚀剂，以天然高分子药剂壳聚糖
‑
衣康酸共聚物、绿色环保药剂天冬氨酸
‑
氨基乙酸共聚物复配无毒无污染的2
‑
羟基膦酰基乙酸，大大提高了缓蚀剂的缓蚀性能；其中，壳聚糖
‑
衣康酸共聚物对金属表面具有较高的吸附作用，通过其含有的氨基羟基强吸附到金属表面，使H
+
无法接触到金属表面，使析氢腐蚀难以进行，从而提高缓蚀剂对金属表面的保护作用，且在壳聚糖中引入衣康酸提高缓蚀剂中的羧基含
量，羧基可与多种金属离子形成配合物，从而可有效抑制金属的腐蚀；天冬氨酸
‑
氨基乙酸共聚物中N带有孤对电子，可通过静电引力使天冬氨酸
‑
氨基乙酸共聚物吸附到金属表面，且N上的孤对电子可与铁离子形成表面配合物，使得腐蚀速率显著降低，且在聚天冬氨酸衍生物中引入氨基乙酸，除在金属表面吸附的极性基团如氨基、羧基之外，还在金属表面引入了氨基乙酸中的非极性基团（烷基），从而在金属表面形成疏水薄膜，阻止和腐蚀反应有关的物质或电荷转移，使得酸性介质与金属表面隔开，减缓金属的腐蚀速率。
[0008]本专利技术中三种组分协同作用，在金属表面形成致密的多分子络合体疏水吸附膜，使腐蚀介质与金属表面分割开来，从而有效减缓金属的腐蚀速率，还兼具一定的阻垢性能，避免水垢在保护介质表面聚集，点蚀几率下降，在加量较小的情况下，就能达到明显优于现有缓蚀剂的缓蚀效果。
[0009]需要说明的是2
‑
羟基膦酰基乙酸为市售液体样品，2
‑
羟基膦酰基乙酸的质量百分含量为50%优选的，所述缓蚀剂中壳聚糖
‑
衣康酸共聚物、天冬氨酸
‑
氨基乙酸共聚物和2
‑
羟基膦酰基乙酸的质量比为4:15:6。
[0010]优选的，所述壳聚糖
‑
衣康酸共聚物的结构式如式Ⅰ所示：式Ⅰ其中，n为11
‑
15。
[0011]优选的，所述壳聚糖
‑
衣康酸共聚物的制备方法包括如下步骤：将壳聚糖溶于醋酸溶液中，惰性气氛下，于72℃
‑
75℃滴加引发剂溶液，滴加结束后于75℃
‑
78℃滴加衣康酸水溶液，滴加结束后保温反应3.5h
‑
4.5h，降温，调节体系pH为8
‑
9，加入无水乙醇，过滤，洗涤，干燥，得壳聚糖
‑
衣康酸共聚物。
[0012]本专利技术通过控制反应条件，实现了将衣康酸接枝到壳聚糖分子结构中C3位置的
‑
NH2上，保留了壳聚糖分子上的
‑
OH，
‑
OH的存在有助于对金属腐蚀的抑制，从而使得制备的壳聚糖
‑
衣康酸共聚物具有优异的缓蚀效果。
[0013]需要说明的是，上述壳聚糖的脱乙酰度≥95%，粘度100
‑
200mPa
·
S。
[0014]需要说明的是，反应结束后壳聚糖
‑
衣康酸共聚物不易析出，为了提高产品收率，可以加入无水乙醇析出固体后过滤，然后向滤液中加入无水乙醇再次析出固体后重复进行几次，优选的可以加入5次无水乙醇，无水乙醇的加入体积与反应液的体积相同。
[0015]优选的，所述醋酸溶液的体积浓度为2%
‑
5%，其与壳聚糖的体积质量比为500
‑
600:15
‑
20，其中，体积的单位是毫升，质量的单位是克。
[0016]优选的，所述引发剂溶液为质量浓度为10%
‑
12%的过硫酸铵水溶液，其与壳聚糖的质量比为12.5
‑
15:15
‑
20。
[0017]优选的，所述衣康酸水溶液的质量浓度为40%
‑
50%，其与壳聚糖的质量比为65
‑
75:15
‑
20。
[0018]优选的，所述引发剂溶液的滴加时间为20min
‑
40min。
[0019]优选的，所述衣康酸水溶液的滴加时间为0.5h
‑
1.0h。
[0020]优选的各物质之间的加入比，以及反应条件，可提高壳聚糖
‑
衣康酸共聚物产品的收率，降低副反应的发生，且保证衣康酸接枝在壳聚糖C3位置上的
‑
NH2上。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种缓蚀剂，其特征在于，所述缓蚀剂包括如下质量份数的组分：壳聚糖
‑
衣康酸共聚物4份
‑
5份，天冬氨酸
‑
氨基乙酸共聚物14份
‑
16份和2
‑
羟基膦酰基乙酸4份
‑
7份。2.如权利要求1所述的缓蚀剂，其特征在于，所述壳聚糖
‑
衣康酸共聚物的结构式如式Ⅰ所示：式Ⅰ其中，n为11
‑
15。3.如权利要求2所述的缓蚀剂，其特征在于，所述壳聚糖
‑
衣康酸共聚物的制备方法包括如下步骤：将壳聚糖溶于醋酸溶液中，惰性气氛下，于72℃
‑
75℃滴加引发剂溶液，滴加结束后于75℃
‑
78℃滴加衣康酸水溶液，滴加结束后保温反应3.5h
‑
4.5h，降温，调节体系pH为8
‑
9，加入无水乙醇，过滤，洗涤，干燥，得壳聚糖
‑
衣康酸共聚物。4.如权利要求3所述的缓蚀剂，其特征在于，所述醋酸溶液的体积浓度为2%
‑
5%，其与壳聚糖的体积质量比为500
‑
600:15
‑
20，其中，体积的单位是毫升，质量的单位是克；和/或所述引发剂溶液为质量浓度为10%
‑
12%的过硫酸铵水溶液，其与壳聚糖的质量比为12.5
‑
15:15
‑
20；和/或所述衣康酸水溶液的质量浓度为40%
‑
50%，其与壳聚糖的质量比为65
‑
75:15
‑
20。5.如权利要求3所述的缓蚀剂，其特征在于，所述引发剂溶液的滴加时间为20min
‑
40min；和/或所述衣康酸水溶液的滴加时间为0.5h
‑
1.0h。6.如权利要求1所述的缓蚀剂，其特征在于，所述天冬氨酸
‑
氨基乙酸共聚物的制备方法包...

【专利技术属性】
技术研发人员：高玉华，李海花，刘振法，郑玉轩，闫美芳，张利辉，
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：