一种无磷、无氮、可回收的锅炉水处理剂及其制备方法与流程

本发明属于锅炉水处理，具体是一种无磷、无氮、可回收的锅炉水处理剂及其制备方法。

背景技术：

1、锅炉水日常使用中，通常需要加入阻垢剂、絮凝剂等成分，药剂的加入，一方面可以减水中沉积物附着在锅炉及设备表面形成结垢，减少对锅炉加热过程中的热量传递损失；另一方面可以减少水中各种离子杂质对锅炉内壁的腐蚀，延长锅炉设备的使用周期。

2、目前，大部分的锅炉水处理剂在锅炉中使用效果不明显，不能很好的实现阻垢效果；其次，大部分的锅炉水处理剂在锅炉中不能形成保护膜实现对锅炉内壁的保护作用，达不到减缓设备腐蚀的目的；另外锅炉水处理剂在锅炉中属于消耗品，容易高温分解，并且排出的锅炉污水中的药剂不能进行回收，会对环境产生污染，大部分的锅炉水处理药剂配方成分含有磷、氮元素，在锅炉使用后产生的废水往往需要排入到外界环境中，排出的废液中由于存在磷、氮元素会对环境造成破坏。目前存在采用废液处理的方式成本高、处理效果不好的问题，且存在使用后不能进行回收的情况，也给废水的后续处理增加了处理成本。

3、专利cn 113354107a中公开了一种复合阻垢剂，其中采用乙二胺四乙酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐、水解马来酸酐等组分制备得到复合阻垢剂，有效避免了由于这些盐垢沉积在设备内壁，但是配方中含有较多有机胺等成分会存在挥发进入大气环境中造成环境污染，其次在使用过程中其配方中的有机酸等成分在去除结垢、阻垢时会对锅炉内壁造成腐蚀，且使用药剂后产生的废水更难处理，对坏境的损害更大。专利cn 113045096a公开了一种结晶抑制剂，其中采用柠檬酸铁铵、丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、聚六亚甲基胍等组分制备得到结晶抑制剂，加入锅炉中，有效抑制锅炉内壁大量盐块堆积结壁的现象，但是配方中存在聚醚、胺类等成分，在使用过程中大量挥发至环境中，造成污染，在使用时出现结垢继续吸附在内表面上，且在高温环境下原料易分解，耐高温能力差。专利cn 114477477a公开了一种水处理去垢试剂及其使用方法、应用有效除去各类高温管道、高温塔壁、化工装置及工业生产过程中生成的坚硬的盐垢，配方中存在有机胺、有机酸及其有机酸盐类物质，这些物质耐高温能力有限，在高温高压锅炉中使用会产生分解，并且这些有机化合物在使用中易挥发，造成污染，且使用后难处理。

4、综上，上述产品中含有的有机物成分，易于挥发，污染环境，且耐高温的能力有限，在高温高压锅炉使用中容易产生高温分解的情况，且在进行除垢、阻垢时药剂成分会对锅炉本体产生一定的腐蚀，在药剂使用后不能进行回收、产生的废水对环境危害大、进行废水处理的成本高。

技术实现思路

1、为解决现有技术的不足，本发明提供了一种无磷、无氮、可回收的锅炉水处理剂及制备方法，该水处理剂能够实现阻止锅炉水在锅炉内壁结垢，在锅炉表面形成保护膜，减缓设备结垢与腐蚀，延长设备使用周期，该水处理剂成分不含有磷、氮元素，耐高温不易分解，在锅炉使用后产生的废水可以直接排入到外界环境中，不会对环境造成破坏，使用后的产品还可进行回收利用。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种无磷、无氮、可回收的锅炉水处理剂，按重量份计，原料含有丙烯酸类聚合物@tio2：10～25份、聚环氧琥珀酸@tio2：5～20份、十二烷基苯磺酸钠@tio2：1～5份，聚硅酸锌：1～5份，硫酸亚铁：1～10份，四硼酸钠：1～3份。

4、优选地，丙烯酸类聚合物@tio2为丙烯酸-乙烯磺酸钠共聚物@tio2、马来酸-丙烯酸共聚物@tio2、衣康酸-丙烯酸共聚物@tio2中的一种或任意比例几种。

5、丙烯酸-乙烯磺酸钠共聚物@tio2：丙烯酸与乙烯磺酸钠共聚制得丙烯酸-乙烯磺酸钠共聚物，丙烯酸-乙烯磺酸钠共聚物重均分子量为2000～6000，处于纳米层次，采用化学沉积法包覆于磁性纳米tio2外表面，形成具有壳@核结构的磁性纳米复合材料，丙烯酸-乙烯磺酸钠共聚物作为外壳可以螯合水中的钙、镁等离子；马来酸-丙烯酸共聚物@tio2：马来酸与丙烯酸共聚制得马来酸-丙烯酸共聚物，马来酸-丙烯酸聚物重均分子量为2500～5500，处于纳米层次，采用化学沉积法包覆于磁性纳米tio2外表面，形成具有壳@核结构的磁性纳米复合材料，马来酸-丙烯酸共聚物作为外壳可以抑制磷酸盐水垢的生成；衣康酸-丙烯酸共聚物@tio2：衣康酸与丙烯酸共聚制得衣康酸-丙烯酸共聚物，衣康酸-丙烯酸共聚物重均分子量为2200～6500，处于纳米层次，采用化学沉积法包覆于磁性纳米tio2外表面，形成具有壳@核结构的磁性纳米复合材料，衣康酸-丙烯酸共聚物作为外壳可以抑制磷酸盐水垢的生成。

6、优选地，原料含有丙烯酸类聚合物@tio2：15～24份、聚环氧琥珀酸@tio2：10～15份、十二烷基苯磺酸钠@tio2：2～5份、聚硅酸锌：2～4份、硫酸亚铁：1.5～4份、四硼酸钠：1～2份。

7、优选地，丙烯酸类聚合物@tio2、聚环氧琥珀酸@tio2、十二烷基苯磺酸钠@tio2的粒径均小于100nm。

8、进一步优选地，丙烯酸类聚合物@tio2的粒径＞聚环氧琥珀酸@tio2的粒径＞十二烷基苯磺酸钠@tio2的粒径。

9、优选地，tio2为磁性纳米tio2。

10、优选地，原料中还含有聚马来酸@tio2：3～7份，粒径小于100nm，聚马来酸重均分子量为400～1000，处于纳米层次，聚马来酸作为外壳含有的羧基与羰基可以螯合水中的钙、镁等离子，其次聚马来酸@tio2分解温度在330℃以上，自身有良好的缓蚀能力，与聚硅酸锌复配能起到更好的缓蚀效果。

11、进一优选地，丙烯酸类聚合物@tio2的粒径＞聚马来酸@tio2的粒径＞十二烷基苯磺酸钠@tio2的粒径。

12、一种无磷、无氮、可回收的锅炉水处理剂的制备方法，包括以下步骤：

13、(1)称取上述的原料；

14、(2)将原料依次加入水中，混合均匀，形成原药液；

15、(3)将原药液进行沉降、静置，取上层均一状清液过滤；

16、(4)将过滤后的药液罐装、密封，置于遮光、阴凉处保存。

17、优选地，原料与水的重量比为1:3-5。

18、优选地，过滤采用的是5微米滤网。

19、优选地，水为超纯水。

20、本发明中，丙烯酸-乙烯磺酸钠共聚物@tio2、马来酸-丙烯酸共聚物@tio2、衣康酸-丙烯酸共聚物@tio2三者之间有相同的丙烯基基团，相容性好、容易实现增容的效果，其中两种或三种吸附在锅炉或者管道时，能共同形膜、不会存在相互不亲和的现象，其次在形成的保护膜上，利用聚环氧琥珀酸@tio2的粒度要小于丙烯酸共聚物@tio2的粒度，十二烷基苯磺酸钠@tio2的粒径小于聚环氧琥珀酸@tio2的粒度，可以很好的填充到形成的保护膜的孔隙之中，形成非常致密的保护膜，可以用来防腐蚀。

21、聚环氧琥珀酸@tio2：聚环氧琥珀酸重均分子量为400～1500，处于纳米层次，采用化学沉积法包覆于磁性纳米tio2外表面，形成具有壳@核结构的磁性纳米复合材料，聚环氧琥珀酸作为外壳可以分散水中的钙、锶、硅酸根等离子，丙烯酸类聚合物@tio2能够提高聚环氧琥珀酸@tio2对水中的阳离子起到更好的吸附、螯合作用，阻止水垢的形成。磁性纳米tio2具有磁性可以吸附在锅炉钢材的内表面，上述的壳@核结构的磁性纳米复合材料之间形成填充型的纳米复合材料，形成填充型的纳米复合材料保护膜来保护钢材不受腐蚀，且形成的纳米复合材料有自清洁的功能，降低锅炉定期清洗频率，使用后的壳@核结构的磁性纳米复合材料可在外加磁场的作用下进行回收和清洗后反复使用。十二烷基苯磺酸钠@tio2：外壳中的十二烷基苯磺酸钠可作为分散剂，降低水和壳@核结构的磁性纳米复合材料之间的界面张力，使药剂均匀的分散于水中，更有利于均匀成膜，其次形成的十二烷基苯磺酸钠@tio2处于25～35纳米范围小于其他壳@核结构的粒度，能更好的与其他壳@核结构的磁性纳米复合材料之间形成填充型的纳米复合材料。聚硅酸锌：聚硅酸锌作为絮凝剂吸附水中的钙、镁、铁等离子，形成较软的絮状垢而不吸附于锅炉内表面。硫酸亚铁：可以吸附水中的铁离子、硫酸根、磷酸根等离子，形成的絮状沉淀物不会腐蚀锅炉钢材。四硼酸钠：作为缓冲溶液和缓蚀剂，能够调节稳定锅炉水的酸碱度，同时可以减缓锅炉钢材的腐蚀。

22、本发明采用无磷、无氮、可回收的锅炉水处理剂，能阻止水中钙、镁、铁等离子与其他离子反应或因升温溶解度下降导致沉积结垢在锅炉等设备表面，配方中壳@核结构的磁性纳米复合材料能螯合水中的阳离子，且配方中壳@核结构磁性纳米复合材料能够在锅炉表面形成一层填充型致密的保护膜，减缓设备腐蚀，延长使用周期，耐高温不易分解且可回收。本发明的锅炉水处理剂不仅可以适用于锅炉水中，该水处理剂也可以搭配其他成分后可以应用于工业污水处理、医疗废水处理等方面，适用范围广。

23、本发明提供的一种无磷、无氮、可回收的锅炉水处理剂及其制备方法，该水处理剂能够实现阻止锅炉水在锅炉内壁结垢，且成分不含有磷、氮元素，在锅炉使用后产生的废水可以直接排入到外界环境中，不会对环境造成污染，耐高温不易分解；多种的壳@核结构的磁性纳米复合材料在锅炉等设备表面形成填充型的致密的保护膜，保护设备不受腐蚀，延长了设备的使用周期，且磁性纳米复合材料有自清洁的功能，降低锅炉定期清洗频率，使用后的壳@核结构的纳米材料可在外加磁场的作用下进行回收和清洗后反复使用。