一种抑制水中硅垢沉积的树枝状聚合物和聚天冬氨酸钠复 合阻垢剂 技术领域 本发明属于工业水处理技术领域, 具体涉及一种抑制水中硅垢沉积的树枝状聚合 物和聚天冬氨酸钠复合阻垢剂。
背景技术 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 Ca2+、 Mg2+、 Ba2+ 等 和阴离子基团如 CO33-, SO42- 和 PO43- 等, 以及可溶性的二氧化硅。在一定条件 ( 如蒸发, 浓 缩等 ) 下, 这些阳离子和阴离子极易结合形成 CaCO3、 CaSO4、 BaSO4、 Ca3(PO4) 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 SiO2 和无定型 SiO2。结晶型二氧化硅溶解度< 6mg·L-1, 无定型二氧化硅的溶解度在中 -1 性 pH 和 25℃时为 120mg·L 。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 -1 -1 < 40mg·L , 但有些地区高达 40 ~ 180mg·L 。二氧化硅和硅酸盐在水中的溶解主要是由 于 Si-O-Si 键的水解, 形成正硅酸 Si(OH)4 而释放到水中。SiO2 是正硅酸的酸酐。正硅酸 H4SiO4 是一种弱酸, 其电离常数 pKa1 = 9.5, 说明在 pH 为 9.5 时, 有 50%的硅酸发生电离。 pH7 ~ 9 时, H4SiO4 电离很少, SiO2 基本是以未离解的 H4SiO4 形式存在, 虽然 H4SiO4 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, H4SiO4 逐渐分 解为水溶性较好的正硅酸离子 (H3SiO4 ), 此时 SiO2 是以 H3SiO4 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℃时, 不同 pH 下的溶解度见表 1。
表 125℃时, 不同 pH 条件下 SiO2 的溶解度
pH 溶解度 /mg·L-1
5 1266 1267-8 1208.5 1809 23610 419在工业水处理中, pH 一般为 7 ~ 9, 此时溶液中二氧化硅是以大量的未电离的单 体 H4SiO4 和少量的正硅酸离子 (H3SiO4 ) 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 SiO2 组成, 表面由硅醇 ( ≡ Si-OH) 组成。当 pH > 7, 聚合体表面的硅烷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SiO2 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 SiO2 颗粒和在颗粒表面的聚硅酸盐组成。
在工业水处理系统中, 当水被浓缩时, SiO2 的量超过其溶解度时, 将引起无定型 SiO2 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 SiO2 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 制其浓缩倍数, 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- 膦酰基丁烷 -1, 2, 4- 三羧酸或优选 2- 膦酰基丁烷 -1, 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、 Ca2+ 为 180mg· L-1、 Mg2+ 为 75mg· L-1、 SiO2 为 50mg· 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、 Ca2+ 为 70mg·L-1、 Mg2+ 为 25mg·L-1、 SiO2 为 100mg·L-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烷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 公开号 CN1307649A 公开了使用二亚乙基三胺五亚甲基膦酸 (DETPMP) 与环氧乙烷环氧丙烷 共聚物或聚环氧丁二酸或 2- 膦酰基丁烷 -1, 2, 4- 三羧酸或丙烯酸 / 烯丙基羟丙基磺酸共 聚物配合使用阻止水中的 SiO2 沉积。
从以上公开的专利可以看出采用的都是传统的有机膦阻垢剂和阴离子型的聚合 物阻硅分散剂, 这些有机膦阻垢剂和阴离子聚合物阻垢分散剂都是离子型化合物, 对于离 子型晶体 CaCO3、 CaSO4、 BaSO4 的形成有很强的抑制作用, 极低剂量的阻垢剂就能阻几百 倍甚至上千倍的无机垢。但对于无定型的硅垢, 它们的效果往往有限, 实践证明这些传 统的有机膦阻垢剂和阴离子聚合物阻垢分散剂对于无定型的 SiO2 垢沉淀的抑制效果并 不 好 (Eleftheria Neofotistou, Konstantinos D.Demadis.Use of antiscalants for mitigation of silica(SiO2)fouling and deposition : fundamentals and applications in desalination systems[J].Desalination, 2004, 167(8) : 257-272.)。 传 统 阻 垢 剂 要想获得较好的阻硅效果, 必须在极大剂量下才行 (Euvrard, M., Hadi, L.and Foissy, A.Influence of PPCA(phosphinopolycarboxylicacid)and DETPMP(diethylenetriamine pentamethylene phosphosphonic acid)on silica fouling.[J].Desalination, 2007, 205 : 114-123.)。 这样一方面增加了处理成本, 另外这些传统的有机膦阻垢剂和阴离子聚合 物阻垢剂要么含磷、 要么生物难降解, 由于环境保护, 这些含高浓度阻垢剂的浓水的被严格限制排放到环境中。
美国专利 US6,051,142 公开了单独使用非离子型的聚合物环氧乙烷环氧丙烷共 聚物 (EOPO) 可以抑制水系统中的 SiO2 沉积。美国专利 US7,316,787B2 公开了一种单独使 用非离子型的聚合物, 即烷基封端的聚醚化合物抑制水系统中的二氧化硅沉积。说明非离 子聚合物是具有良好的阻硅性能。
近 年 来 树 枝 状 聚 合 物 PAMAM 在 阻 硅 垢 方 面 的 效 能 越 来 越 引 起 人 们 的 注 意, Demadis.K.D 的研究 (Demadis K.D., A structure/function study of polyaminoamide dendrimers as silicascale growth inhibitors.Journal of chemical technology and biotechnology, 2005, Vol.80 : 630 ~ 640) 表明 : 在一系列乙二胺为芯的聚酰胺胺 PAMAM 中 (PAMAM-0.5G、 PAMAM-1.0G、 PAMAM-1.5G、 PAMAM-2.0G、 PAMAM-2.5G), 整代 PAMAM 具有良 好的抑制硅垢的能力, 并且 PAMAM-1.0G 抑制硅垢沉积的能力优于 PAMAM2.0。但是研究 也发现 (Mavredaki E., Neofotistou E., Demadis K.D., Inhibition and Dissolution as DualMitigation Approaches for Colloidal Silica Fouling and Deposition in Process Water Systems : Functional Synergies.Ind.Eng.Chem.Res.2005, Vol.44(17) : 7019 ~ 7026)PAMAM-1.0G 和 PAMAM-2.0G 在抑制 SiO2 垢沉积的同时, 却会在溶液中产生不 溶性的白色絮状沉淀。该白色絮状沉积的产生将会影响 PAMAM 的实际应用, 因为在工业水 处理中, 任何不溶性的物质都会诱发无机盐垢 ( 如碳酸钙、 磷酸钙、 硫酸钙等 ) 的沉积。 发明内容 本发明的目的之一在于提供一种抑制水硅垢沉积的树枝状聚合物和聚天冬氨酸 钠复合阻垢剂, 以克服现有的有机膦阻垢剂和阴离子聚合物阻垢分散剂对二氧化硅垢的阻 硅效果不佳的问题。
本发明的目的之二在于提供一种用于阻止工业水处理中硅垢沉积的无磷、 生物可 降解的环境友好型阻硅阻垢剂。
本发明的目的之三在于提供一种可与 PAMAM 配合使用, 抑制水中二氧化硅垢沉积 的复合阻硅阻垢剂, 以克服 PAMAM 单独使用时产生白色絮状沉淀的缺点, 同时提高 PAMAM 的 阻硅垢性能。 现有的有机膦阻垢剂和阴离子聚合物阻垢分散剂对二氧化硅垢的阻硅效果不 佳的问题。
为实现上述目的, 本发明提出的环保型复合阻硅阻垢剂, 是由树枝状聚合物聚酰 胺胺 (PAMAM-0G、 PAMAM-1G、 PAMAM-2G 中的任意一种 )、 聚天冬氨酸钠和水组成, 以复合剂重 量为 100%计, 其组分的重量百分比为 :
组分 重量百分比 wt%
聚酰胺胺 25 ~ 30
聚天冬氨酸钠 10 ~ 15
其余为水, 其总重量满足 100%。
本发明中, 所述树枝状聚合物聚酰胺胺 (PAMAM) 是以胺基为端基的 0-2 代产品中 (PAMAM-0G、 PAMAM-1G、 PAMANM-2G) 的任何一个, 分子结构式如下 :
G0 为胺基末端的聚酰胺胺 0 代聚合物 ( 以下以 PAMAM-0G 表示 ) ; G1 为胺基末端的聚酰胺胺 1 代聚合物 ( 以下以 PAMAM-1G 表示 ) ; G2 为胺基末端的聚酰胺胺 2 代聚合物 ( 以下以 PAMAM-2G 表示 )。 本发明中, 所述聚天冬氨酸钠为市售的液体制剂, 固含量为 40 %, 其分子结构式为:
其中, 聚合度 m、 n 为整数, 范围均为 10 ~ 50。
本发明人在研究聚酰胺胺类树枝状聚合物 PAMAM-0G、 PAMAM-1G、 PAMAM-2G 对硅 垢的抑制性能试验时发现, 虽然 PAMAM-0G、 PAMAM-1G、 PAMAM-2G 都对对水中的硅垢的沉 积具有良好的阻止效果, 但是 PAMAM-0G 性能优于 PAMAM-1G、 PAMAM-2G。而文献并没有报 导过 PAMAM-0G 的阻硅垢性能的研究, 只有 PAMAM-1G 的阻硅性能优于 PAMAM-2G 的报导 (Demadis, K.D. ; Mavredaki, E.Green additives to enhance silicadissolution during water treatment.Env.Chem.Lett.2005, 3, 127.)。 另外研究还发现 PAMAM-0G 与 PAMAM-1G、 PAMAM-2G 同样在抑制硅垢沉积的同时还产生白色絮状沉积。
本发明人经过研究还发现当单独使用聚天冬氨酸钠 (PASP) 时, 对水中的硅垢沉 积没有显著的抑制效果, 但当其与聚酰胺胺类树枝状聚合物 PAMAM-0G、 PAMAM-1G、 PAMAM-2G 中的任一种配合使用时, 两者具有显著的协同阻硅效应, 聚天冬氨酸钠不仅可以提高聚酰 胺胺的阻硅效果。同时还可以消除单独使用聚酰胺胺时产生的絮状沉积。
本发明人发现虽然高代数的聚酰胺胺 ( 代数 G ≥ 3) 虽然也具有抑制硅垢沉积的 作用, 但效果不如低代数的聚酰胺胺 ( 代数 G < 3), 高代数的聚酰胺胺 ( 代数 G ≥ 3) 要达 到低代数的聚酰胺胺 ( 代数 G < 3) 同样的效果, 需要更高的剂量, 经济上欠佳。因此本发 明使用低代数的聚酰胺胺, 最好的是 PAMAM-0G。
本发明所提出的复合阻垢剂, 由聚酰胺胺类树枝状聚合物 PAMAM-0G、 PAMAM-1G、
PAMAM-2G 中的任一种和聚天冬氨酸钠钠组成, 复配时, 只需在常温下聚酰胺胺、 聚天冬氨酸 钠、 去离子水按给定的比例依次加入到一个容器中, 搅拌均匀即可。
本发明提供的复合阻硅阻垢剂具有如下优点 :
(1) 本发明提供的复合阻硅阻垢剂使用的聚酰胺胺是一种树枝状聚合物, 具有高 效的阻止水中二氧化硅垢沉积的性能。
(2) 本发明提供的复合阻硅阻垢剂, 使用的聚酰胺胺类聚合物是低代数的聚合物 PAMAM-0G、 PAMAM-1G、 PAMAM-2G 中的任一种。
(3) 本发明提供的复合阻硅阻垢剂, 使用的聚天冬氨酸钠与聚酰胺胺之间, 具有明 显的阻硅协同效应, 因而降低了药剂使用总浓度。
(4) 本发明提供的复合阻硅阻垢剂, 使用的聚天冬氨酸钠能消除聚酰胺胺单独使 用时产生的白色絮状沉积, 使聚酰胺胺得以实际运用。
(5) 本发明提供的复合阻垢剂使用时, 药剂总用量少, 效果好。
(6) 本发明提供的复合阻垢剂是无磷, 生物可降解的环境友好型阻垢剂。 具体实施方式 下面通过一系列的实施例来进一步描述本发明的积极效果。
实施例和对比例中的静态阻二氧化硅垢的性能测试方法如下 : 静态阻二氧化硅垢 -1 实验方法 : 在塑料瓶中配制一定体积的 500mg·L ( 以 SiO2 计 ) 的硅酸钠溶液, 加入一定 量的阻垢剂 ; 然后用盐酸和氢氧化钠将溶液的 pH 值调整到 7.0±0.1, 将塑料瓶置于水浴锅 中, 维持溶液温度为 40℃, 定时取一定量的水样, 用 0.45μm 的滤膜过滤, 稀释一定倍数后 测定 SiO2 的含量。SiO2 测定方法采用 《循环冷却水水质及水处理剂标准应用指南》 ( 全国 化学标准化技术委员会水处理剂分会编, 2003 年, 化学工业出版社 ) 中的规定的工业循环 冷却水中二氧化硅含量的测定方法。同时进行空白实验。
实施例和对比例使 用的药剂聚酰胺胺 PAMAM-0G、 PAMAM-1G、 PAMAM-2G 来源于 Sigma-Aldrich Chemical Co., China, 均为 20%的甲醇溶液 ; 实施例和对比例使用的药剂 聚天冬氨酸钠 (PASP) 来源于淄博力邦精细化工有限公司 ; 对比例使用的传统有机膦阻垢 剂和传统聚合物阻垢分散剂来源于江海化工有限公司。
实施例 1 : 本实施例为 PAMAM-0G 与 PASP 的复合阻垢剂制备
制备过程 : 将 150g 有效含量为 20%的 PAMAM-0G 甲醇溶液用真空旋转蒸发仪在小 于 50℃的条件下蒸发除去甲醇, 得到粘稠状的 PAMAM-0G 约 30g。然后加入 25g 固含量为 40%的聚天冬氨酸钠 (PASP) 及 45g 去离子水, 搅拌均匀即得到所需的固含量为 40%的复合 阻硅阻垢剂 100.00g。所制备的复合阻硅阻垢剂中, PAMAM-0G 的有效浓度为 30%, 聚天冬 氨酸钠的有效浓度为 10%。
将上述配好的复合阻垢剂进行静态阻二氧化硅垢的性能测试实验, 实验后的溶液 澄清透明, 无白色絮状沉积, 其可溶性二氧化硅含量见表 2。
实施例 2 : 本实施例为 PAMAM-0G 与 PASP 的复合阻垢剂制备
制备过程 : 将 137.5g 有效含量为 20 %的 PAMAM-0G 甲醇溶液用真空旋转蒸发仪 在小于 50℃的条件下蒸发除去甲醇, 得到粘稠状的 PAMAM-0G 约 27.5g。然后加入 31.25g 固含量为 40%的聚天冬氨酸钠 (PASP) 及 41.25g 去离子水, 搅拌均匀即得到所需的固含量
为 40%的复合阻硅阻垢剂 100.00g。所制备的复合阻硅阻垢剂中, PAMAM-0G 的有效浓度为 27.5%, 聚天冬氨酸钠的有效浓度为 12.5%。
将上述配好的复合阻垢剂进行静态阻二氧化硅垢的性能测试实验, 实验后的溶液 澄清透明, 无白色絮状沉积, 其可溶性二氧化硅含量见表 2。
实施例 3 : 本实施例为 PAMAM-0G 与 PASP 的复合阻垢剂制备
制备过程 : 将 125g 有效含量为 20%的 PAMAM-0G 甲醇溶液用真空旋转蒸发仪在小 于 50℃的条件下蒸发除去甲醇, 得到粘稠状的 PAMAM-0G 约 25g。然后加入 37.5g 固含量为 40%的聚天冬氨酸钠 (PASP) 及 37.5g 去离子水, 搅拌均匀即得到所需的固含量为 40%的复 合阻硅阻垢剂 100.00g。所制备的复合阻硅阻垢剂中, PAMAM-0G 的有效浓度为 25%, 聚天 冬氨酸钠的有效浓度为 15%。
将上述配好的复合阻垢剂进行静态阻二氧化硅垢的性能测试实验, 实验后的溶液 澄清透明, 无白色絮状沉积, 其可溶性二氧化硅含量见表 2。
实施例 4 ; 本实施例为 PAMAM-1G 与 PASP 的复合阻垢剂制备
制备过程 : 将 150g 有效含量为 20%的 PAMAM-1G 甲醇溶液用真空旋转蒸发仪在小 于 50℃的条件下蒸发除去甲醇, 得到粘稠状的 PAMAM-1G 约 30g。然后加入 25g 固含量为 40%的聚天冬氨酸钠 (PASP) 及 45g 去离子水, 搅拌均匀即得到所需的固含量为 40%的复合 阻硅阻垢剂 100.00g。所制备的复合阻硅阻垢剂中, PAMAM-1G 的有效浓度为 30%, 聚天冬 氨酸钠的有效浓度为 10%。 将上述配好的复合阻垢剂进行静态阻二氧化硅垢的性能测试实验, 实验后的溶液 澄清透明, 无白色絮状沉积, 其可溶性二氧化硅含量见表 2。
实施例 5 : 本实施例为 PAMAM-1G 与 PASP 的复合阻垢剂制备
制备过程 : 将 137.5g 有效含量为 20%的 PAMAM-1G 甲醇溶液用真空旋转蒸发仪在 小于 50℃的条件下蒸发除去甲醇, 得到粘稠状的 PAMAM-1G 约 27.5g。然后加入 31.25g 固 含量为 40%的聚天冬氨酸钠 (PASP) 及 41.25g 去离子水, 搅拌均匀, 即得到所需的固含量 为 40%的复合阻硅阻垢剂 100.00g。所制备的复合阻硅阻垢剂中, PAMAM-1G 的有效浓度为 27.5%, 聚天冬氨酸钠的有效浓度为 12.5%。
将上述配好的复合阻垢剂进行静态阻二氧化硅垢的性能测试实验, 实验后的溶液 澄清透明, 无白色絮状沉积, 其可溶性二氧化硅含量见表 2。
实施例 6 : 本实施例为 PAMAM-1G 与 PASP 的复合阻垢剂制备
制备过程 : 将 125g 有效含量为 20%的 PAMAM-1G 甲醇溶液用真空旋转蒸发仪在小 于 50℃的条件下蒸发除去甲醇, 得到粘稠状的 PAMAM-1G 约 25g。然后加入 37.5g 固含量为 40%的聚天冬氨酸钠 (PASP) 及 37.5g 去离子水, 搅拌均匀, 即得到所需的固含量为 40%的 复合阻硅阻垢剂 100.00g。所制备的复合阻硅阻垢剂中, PAMAM-1G 的有效浓度为 25%, 聚 天冬氨酸钠的有效浓度为 15%。
将上述配好的复合阻垢剂进行静态阻二氧化硅垢的性能测试实验, 实验后的溶液 澄清透明, 无白色絮状沉积, 其可溶性二氧化硅含量见表 2。
实施例 7 : 本实施例为 PAMAM-2G 与 PASP 的复合阻垢剂制备
制备过程 : 将 150g 有效含量为 20%的 PAMAM-2G 甲醇溶液用真空旋转蒸发仪在小 于 50℃的条件下蒸发除去甲醇, 得到粘稠状的 PAMAM-2G 约 30g。然后加入 25g 固含量为
40%的聚天冬氨酸钠 (PASP) 及 45g 去离子水, 搅拌均匀, 即得到所需的固含量为 40%的复 合阻硅阻垢剂 100.00g。所制备的复合阻硅阻垢剂中, PAMAM-2G 的有效浓度为 30%, 聚天 冬氨酸钠的有效浓度为 10%。
将上述配好的复合阻垢剂进行静态阻二氧化硅垢的性能测试实验, 实验后的溶液 澄清透明, 无白色絮状沉积, 其可溶性二氧化硅含量见表 2。
实施例 8 : 本实施例为 PAMAM-2G 与 PASP 的复合阻垢剂制备
制备过程 : 将 137.5g 有效含量为 20%的 PAMAM-2G 甲醇溶液用真空旋转蒸发仪在 小于 50℃的条件下蒸发除去甲醇, 得到粘稠状的 PAMAM-2G 约 27.5g。然后加入 31.25g 固 含量为 40%的聚天冬氨酸钠 (PASP) 及 41.25g 去离子水, 搅拌均匀, 即得到所需的固含量 为 40%的复合阻硅阻垢剂 100.00g。所制备的复合阻硅阻垢剂中, PAMAM-2G 的有效浓度为 27.5%, 聚天冬氨酸钠的有效浓度为 12.5%。
将上述配好的复合阻垢剂进行静态阻二氧化硅垢的性能测试实验, 实验后的溶液 澄清透明, 无白色絮状沉积, 其可溶性二氧化硅含量见表 2。
实施例 9 : 本实施例为 PAMAM-2G 与 PASP 的复合阻垢剂制备
制备过程 : 将 125g 有效含量为 20%的 PAMAM-2G 甲醇溶液用真空旋转蒸发仪在小 于 50℃的条件下蒸发除去甲醇, 得到粘稠状的 PAMAM-2G 约 25g。然后加入 37.5g 固含量为 40%的聚天冬氨酸钠 (PASP) 及 37.5g 去离子水, 搅拌均匀即得到所需的固含量为 40%的复 合阻硅阻垢剂 100.00g。所制备的复合阻硅阻垢剂中, PAMAM-2G 的有效浓度为 25%, 聚天 冬氨酸钠的有效浓度为 15%。
将上述配好的复合阻垢剂进行静态阻二氧化硅垢的性能测试实验, 实验后的溶液 澄清透明, 无白色絮状沉积, 其可溶性二氧化硅含量见表 2。
对比例 1 ~ 3 : 对比例 1 为单独使用树枝状聚合物 PAMAM-0G 的阻硅效果 ; 对比 例 2 为单独使用树枝状聚合物 PAMAM-0G 的阻硅效果 ; 对比例 3 为单独使用树枝状聚合物 PAMAM-0G 的阻硅效果, 实验后的溶液有白色絮状沉积, 其可溶性二氧化硅含量见表 2。
对比例 4 ~ 5 : 对比例 4 ~ 5 为单独使用聚天冬氨酸钠 (PASP) 时的阻硅效果, 实 验结果见表 2。
对比例 6 ~ 9 : 对比例 6 ~ 7 为单独使用市售的有机膦阻垢剂羟基乙叉二膦酸 (HEDP) 时的阻硅效果 ; 对比例 8 ~ 9 为单独使用市售的有机膦缓蚀阻垢剂 2- 膦酸丁烷 -1, 2, 4- 三羧酸 (PBTCA) 时的阻硅效果, 实验结果见表 2。
对 比 例 10 ~ 13 : 对比例 10 ~ 11 单独 使用 市售 的聚 合物 阻垢 分散 剂聚丙烯 酸 (PAA) 时的阻硅效果 ;; 对比例 12 ~ 13 为市售的聚合物阻垢分散剂丙烯酸 /2- 甲 基 -2′ - 丙烯酰胺基丙烷磺酸二元共聚物 (AA/AMPS) 时的阻硅效果, 实验结果见表 2。
空白例 : 空白例为不加任何药剂时的空白溶液的实验结果, 实验结果见表 2。
表 2SiO2 稳定性实验
表 2 的实验结果表明 : 本发明所提供的树枝状聚合物和聚天冬氨酸的复合阻垢剂 具有优良的阻二氧化硅垢沉积的效果, 同时可以克服单独使用树枝状聚合物产生白色絮状 沉积的现象。实验结果还表明传统的有机膦及聚合物阻垢剂则没有抑制硅垢沉积的作用。
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