本发明属于水处理药剂技术领域，一种纺织厂空调循环水系统阻垢剂，本发明还涉及上述阻垢剂的制备方法。
背景技术：
目前，在许多工业生产中，循环冷却水几乎伴随着生产的全过程，起着非常重要的作用，良好的循环水系统是企业生产装置稳定运行的前提。纺织企业广泛采用喷淋系统处理纺织车间的室内空气，喷水室将不同温度的水喷成雾滴与空气直接接触，进行热湿交换。喷水室多采用二级喷淋和蒸发冷却，使用循环水，但随着喷淋空调系统的不断运行以及时间的累积作用，使得循环水在高浓缩倍率下硬度与碱度升高，造成设备及管道结垢，使得管道阻力增加，最终导致系统运行效率下降。因此，仅通过简单的过滤方法将无法将形成水垢的化学物质完全过滤掉，还需辅以一些化学方法，即采用阻垢剂。目前，含磷共聚物阻垢剂的使用由于磷的存在而受到了很大的限制，无磷配方的有机聚合物阻垢技术正逐渐得到广泛推广，开发效果好的无磷阻垢剂顺应了发展的需要。而在现有的技术水平下，向体系中加入不饱和羧酸酯能够对不饱和羧酸的共聚物进行一定的改性，并且能够提高共聚物的阻垢分散性能。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种纺织厂空调循环水系统阻垢剂，解决了现有技术中存在的阻垢剂阻垢效率低、制备工艺复杂的问题。
本发明还提供了上述阻垢剂的制备方法。
本发明所采用的技术方案是，一种纺织厂空调循环水系统阻垢剂，该阻垢剂是由衣康酸、烯丙基磺酸钠、甲基丙烯酸羟乙酯三种单体为原料，通过自由基溶液共聚合反应合成的含有磺酸基、羧酸基、羟基、酯基的三元共聚物阻垢剂。
本发明第一种技术方案的特征还在于，
三元共聚物阻垢剂结构式为：
其中，m、n、y分别代表共聚物中衣康酸、烯丙基磺酸钠、甲基丙烯酸羟乙酯的摩尔质量，m：n：y＝(1.5～4.5):1:(0.4～1.0)。
本发明所采用的第二种技术方案是，制备一种纺织厂空调循环水系统阻垢剂的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，按质量百分比分别称取以下组分：衣康酸2.91％～5.11％，烯丙基磺酸钠1.26％～1.29％，甲基丙烯酸羟乙酯0.45％～0.92％，引发剂0.44％～0.83％，分子调节剂0.51％～0.68％，蒸馏水91.69％～93.92％，上述组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1中称取的衣康酸、烯丙基磺酸钠、甲基丙烯酸羟乙酯、分子调节剂和蒸馏水混合，进行磁力搅拌直至固体全部溶解，磁力搅拌的同时加热至一定的温度，得到混合液a；
步骤3，将步骤1称取的引发剂滴加至步骤2中的混合液a中，待滴加完毕后保温1.5～3h，然后冷却至室温，再用氢氧化钾溶液调节ph值只5～7，得到淡黄色透明液体，即混合液b；
步骤4，向步骤3所得的混合液b中加入无水乙醇进行沉析，并将沉淀物进行减压抽滤并真空干燥，得到阻垢剂。
本发明第二种技术方案的特征还在于，
分子调节剂为叔丁醇。
引发剂为过硫酸铵。
步骤2为将步骤1称取的衣康酸、烯丙基磺酸钠、甲基丙烯酸羟乙酯、分子调节剂和蒸馏水加入三口烧瓶，将三口烧瓶固定于恒温加热磁力搅拌器上，通过磁力搅拌器进行搅拌并加热至75℃～90℃。
步骤3中使用恒压滴液漏斗向混合液a中滴加引发剂。
步骤4中的乙醇为95％的无水乙醇，其加入量为混合液b总体积的2～3倍。
本发明的有益效果是：本发明一种纺织厂空调循环水系统阻垢剂克服了现有阻垢剂阻垢效率低、制备工艺复杂以及环境污染严重的问题，有效解决纺织厂喷淋空调系统以及循环水管道的结垢问题，降低管道阻力，延长了设备的使用寿命，提高了系统运行效率，同时减小了对环境的危害；本发明阻垢剂中的羧基对钙离子具有较强的螯合能力，增大无机盐的溶解度，抑制碳酸钙、硫酸钙垢的形成；羟基使得晶体结构发生畸变，降低晶体增长速率，使其保持良好的均匀分散状态；磺酸基具有较强的亲水性，使其对二价阳离子的容忍度提高；酯基是对不饱和羧酸类共聚物进行改性，进而提高阻垢性能。另外，本发明的阻垢剂是一种适用于高浓缩倍数纺织厂空调循环水系统的阻垢剂，不仅满足水处理技术的需要，而且是经济环保型阻垢剂。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种纺织厂空调循环水系统阻垢剂，该阻垢剂是由衣康酸、烯丙基磺酸钠、甲基丙烯酸羟乙酯三种单体为原料，通过自由基溶液共聚合反应合成的含有磺酸基、羧酸基、羟基、酯基的三元共聚物阻垢剂；三元共聚物阻垢剂结构式为：
其中，m、n、y分别代表共聚物中衣康酸、烯丙基磺酸钠、甲基丙烯酸羟乙酯的摩尔质量，m：n：y＝(1.5～4.5):1:(0.4～1.0)。
本发明制备一种纺织厂空调循环水系统阻垢剂的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，按质量百分比分别称取以下组分：衣康酸2.91％～5.11％，烯丙基磺酸钠1.26％～1.29％，甲基丙烯酸羟乙酯0.45％～0.92％，过硫酸铵0.44％～0.83％，叔丁醇0.51％～0.68％，蒸馏水91.69％～93.92％，上述组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1中称取的衣康酸、烯丙基磺酸钠、甲基丙烯酸羟乙酯、叔丁醇和蒸馏水加入三口烧瓶中，将三口烧瓶固定于恒温加热磁力搅拌器上，通过磁力搅拌器进行搅拌直至固体全部溶解并加热至75℃～90℃，得到混合液a；
步骤3，将步骤1称取的过硫酸铵用恒压滴液漏斗滴加至步骤2中的混合液a中，待滴加完毕后保温1.5～3h，然后冷却至室温，再用氢氧化钾溶液调节ph值只5～7，得到淡黄色透明液体，即混合液b；
步骤4，向步骤3所得的混合液b中加入95％的无水乙醇进行沉析，并将沉淀物进行减压抽滤并真空干燥，得到阻垢剂，其中，95％的无水乙醇加入量为混合液b总体积的2～3倍。
本发明阻垢剂合成原理的反应方程式如下：
本发明一种纺织厂空调循环水系统阻垢剂中的羧基对钙离子具有较强的螯合能力，增大无机盐的溶解度，抑制碳酸钙、硫酸钙垢的形成；羟基使得晶体结构发生畸变，降低晶体增长速率，使其保持良好的均匀分散状态；磺酸基具有较强的亲水性，使其对二价阳离子的容忍度提高；酯基是对不饱和羧酸类共聚物进行改性，进而提高阻垢性能。
实施例1：
步骤1、分别称取：衣康酸(ia)9.2929g，烯丙基磺酸钠(sas)4.12g，甲基丙烯酸羟乙酯(hema)2.97463g，过硫酸铵1.4077g，叔丁醇1.6385g，蒸馏水300g；
步骤2、将步骤1中所取的衣康酸(ia)，烯丙基磺酸钠(sas)，甲基丙烯酸羟乙酯(hema)、叔丁醇和蒸馏水加入三口烧瓶中，将三口烧瓶固定于恒温加热磁力搅拌器上，进行搅拌并加热至90℃，直至固体全部溶解后，得到混合液a；
步骤3、通过恒压滴液漏斗向步骤2中的混合液a滴加过硫酸铵，待滴加完毕保温1.5h，后冷却至室温，用氢氧化钾溶液调节ph值为5，得到淡黄色透明液体，即混合液b；
步骤4、向步骤3中所得的混合液b加入体积为混合液b体积的2倍的95％无水乙醇进行沉析，将沉淀物进行减压抽滤并真空干燥，得到纯化产品成品阻垢剂。
实施例2：
步骤1、分别称取：衣康酸(ia)13.01g，烯丙基磺酸钠(sas)4.12g，甲基丙烯酸羟乙酯(hema)1.48731g，过硫酸铵1.7422g，叔丁醇1.8614g，蒸馏水300g；
步骤2、将步骤1中所取的衣康酸(ia)，烯丙基磺酸钠(sas)，甲基丙烯酸羟乙酯(hema)、叔丁醇和蒸馏水加入三口烧瓶中，将三口烧瓶固定于恒温加热磁力搅拌器上，进行搅拌直至固体全部溶解并加热至85℃，得到混合液a；
步骤3、通过恒压滴液漏斗向步骤2中的混合液a滴加过硫酸铵，待滴加完毕保温3h，后冷却至室温，用氢氧化钾溶液调节ph值为5，得到淡黄色透明液体，即混合液b；
步骤4、向步骤3中所得的混合液b加入体积为混合液b体积的2倍的95％无水乙醇进行沉析，将沉淀物进行减压抽滤并真空干燥，得到纯化产品成品阻垢剂。
实施例3：
步骤1、分别称取：衣康酸(ia)13.01g，烯丙基磺酸钠(sas)4.12g，甲基丙烯酸羟乙酯(hema)2.97463g，过硫酸铵2.7099g，叔丁醇2.0102g，蒸馏水300g；
步骤2、将步骤1中所取的衣康酸(ia)，烯丙基磺酸钠(sas)，甲基丙烯酸羟乙酯(hema)、叔丁醇和蒸馏水加入三口烧瓶中，三口烧瓶固定于恒温加热磁力搅拌器上，进行搅拌直至固体全部溶解并加热至75℃，得到混合液a；
步骤3、通过恒压滴液漏斗向步骤2中的混合液a滴加过硫酸铵，待滴加完毕保温2h，后冷却至室温，用氢氧化钾溶液调节ph值为5，得到淡黄色透明液体，即混合液b；
步骤4、向步骤3中所得的混合液b加入体积为混合液b体积的2倍的95％无水乙醇进行沉析，将沉淀物进行减压抽滤并真空干燥，得到纯化产品成品阻垢剂。
实施例4：
步骤1、分别称取：衣康酸(ia)16.7271g，烯丙基磺酸钠(sas)4.12g，甲基丙烯酸羟乙酯(hema)1.48731g，过硫酸铵2.6201g，叔丁醇2.2332g，蒸馏水300g；
步骤2、将步骤1中所取的衣康酸(ia)，烯丙基磺酸钠(sas)，甲基丙烯酸羟乙酯(hema)，叔丁醇和蒸馏水加入三口烧瓶中，三口烧瓶固定于恒温加热磁力搅拌器上，进行搅拌直至固体全部溶解并加热至90℃，得到混合液a；
步骤3、通过恒压滴液漏斗向步骤2中的混合液a滴加过硫酸铵，待滴加完毕保温2h，反应完成后冷却至室温，用氢氧化钾溶液调节ph值为5，得到淡黄色透明液体，即混合液b；
步骤4、向步骤3中所得的混合液b加入体积为混合液b体积的2倍的95％无水乙醇进行沉析，将沉淀物进行减压抽滤并真空干燥，得到纯化产品成品阻垢剂。
实施例5：
步骤1、分别称取：衣康酸(ia)13.01g，烯丙基磺酸钠(sas)4.12g，甲基丙烯酸羟乙酯(hema)2.97463g，过硫酸铵2.2112g，叔丁醇2.0102g，蒸馏水300g；
步骤2、将步骤1中所取的衣康酸(ia)，烯丙基磺酸钠(sas)，甲基丙烯酸羟乙酯(hema)、叔丁醇和蒸馏水加入三口烧瓶中，三口烧瓶固定于恒温加热磁力搅拌器上，进行搅拌直至固体全部溶解并加热至90℃，得到混合液a；
步骤3、通过恒压滴液漏斗向步骤2中的混合液a滴加过硫酸铵，待滴加完毕保温2h，反应完成后冷却至室温，用氢氧化钾溶液调节ph值为5，得到淡黄色透明液体，即混合液b；
步骤4、向步骤3中所得的混合液b加入体积为混合液b体积的2倍的95％无水乙醇进行沉析，将沉淀物进行减压抽滤并真空干燥，得到纯化产品成品阻垢剂。
对实施例1-5中合成的阻垢剂采用纺织厂夏冬两季空调系统循环水水温体系，通过碳酸钙沉积法测试其对碳酸钙垢及硫酸钙垢的阻垢效果，同时测试阻垢剂聚天冬氨酸在相同条件下的阻垢效果加以对比：
碳酸钙垢阻垢效果测试：钙离子浓度240mg/l，碳酸氢根离子浓度732mg/l，试验温度为25℃、35℃；
硫酸钙垢阻垢效果测试：钙离子浓度6000mg/l，硫酸根离子浓度7000mg/l，试验温度为25℃、35℃；
测试结果如表1所示，表中投加量为不同实施例所制备的阻垢剂的投加量，
表1
从表1可以看出，本发明的阻垢剂对硫酸钙的阻垢效果明显比聚天冬酸铵好，实施例4和实施例5所制备的阻垢剂对碳酸钙的阻垢效果明显比聚天冬氨酸好，本发明一种纺织厂空调循环水系统阻垢剂克服了现有阻垢剂阻垢效率低、制备工艺复杂以及环境污染严重的问题。有效解决纺织厂喷淋空调系统以及循环水管道的结垢问题，降低管道阻力，延长了设备的使用寿命，提高了系统运行效率，同时减小了对环境的危害。