β-环糊精聚合物的应用及灰水阻垢分散剂复配物的制作方法

本发明涉及灰水阻垢剂领域，特别是涉及β-环糊精聚合物的新应用以及一种含β-环糊精聚合物的灰水阻垢分散剂复配物。

背景技术：

1、煤气化灰水处理工艺包括黑水冷却、热量回收、溶解气体脱除、渣水分离和灰水循环使用等流程。灰水具有高温、高压、高浊度、高硬度、高碱度等特点，因此在其循环运行过程中，容易产生沉积、结垢、腐蚀等不利现象，从而严重影响煤气化设备的正常稳定运行。

2、为了有效减缓灰水结垢、腐蚀对生产设备的影响，并减少排污量，提高灰水的重复利用率，煤气化灰水处理工艺广泛采用添加灰水阻垢分散剂的化学药剂处理法。

3、目前市场上的灰水阻垢分散剂一般由有机膦酸、聚羧酸、磺酸盐共聚物、水解聚马来酸酐、聚环氧琥珀酸钠、聚天冬氨酸等组分组成的复配型产品，对碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐及水合氧化铁等悬浮颗粒具有分散、阻垢作用。

4、目前常用的阻垢剂以无机磷酸盐、有机膦酸及膦酸盐类等磷系配方为主，但这类阻垢剂结构不稳定，使用时因水解生成正磷酸根导致磷酸盐垢的形成，当使用浓度较高时导致水体的富营养化和菌藻大量繁殖，形成赤潮并污染环境，因此设计出具有特殊结构、无毒、无磷、防垢性能好的新型无磷阻垢剂尤为重要。

5、目前普遍使用的灰水阻垢分散剂的大部分化学成分生产所采用的原料及其生产工艺属危化品及危化工艺，生产安全、环保监管要求高，对环境危害较大且生产及产品成本高昂；同时，灰水阻垢分散剂产品在煤气化灰水中投加浓度较低时阻垢性能不理想，因此其投加浓度要求较高，导致其综合使用成本较高。

6、环糊精是一种由葡萄糖单元构建的环状大分子低聚糖，由多个吡喃葡萄糖单元通过糖苷键相连而成。环糊精和淀粉分子类似，是一种天然绿色无污染的主体分子，不仅可以由人工手段制备，也存在于自然界的许多植物中。环糊精本身没有任何毒性，对人体及其他生物体没有负面作用，也不会造成环境污染，具有可重复利用、吸附效率高等优点。环糊精以其无毒性、生物相容性好以及作为主体化合物包合时的可逆性等优点，被广泛应用于食品、洗涤用品、工农业、制药、绿色化学、分析化学等诸多领域。其中，β-环糊精的空腔大小适中，生产成本较低，同时制备简单、易于保存，使得它成为了工业中使用较多的环糊精产品。

7、但是，β-环糊精本体在水中的溶解度非常低，仅2％左右，因而，现有技术中所有关于β-环糊精的水溶性药剂都需要对β-环糊精进行改性聚合，改性后溶解度提升程度随着改性程度的增大而增大。例如现有技术中的聚-β-环糊精就是一种β-环糊精聚合物。但是在现有技术中，β-环糊精聚合物尚未在灰水阻垢分散剂领域获得应用。

8、公开号为cn114031696a的专利，公开了β_环糊精基聚合物、β_环糊精基两性吸附剂及其应用，在该专利中公开了β_环糊精基聚合物是以柠檬酸为交联剂、以去离子水为反应介质，通过将β-环糊精固载于聚乙烯醇上制备得到聚合物。并记载了β-环糊精基两性吸附剂在废水处理中的应用。具体记载了通过在β-环糊精基聚合物表面上接枝阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵制备得到的β-环糊精基两性吸附剂则可有效提高对阴离子染料mo、阳离子染料mb和内分泌干扰物bps的协同吸附能力。

9、公开号为cn116443981a的专利公开了一种粉煤灰基污水处理剂及其制备方法，具体公开了改性氧化石墨烯以环氧氯丙烷作为交联剂，将β-环糊精接枝到氧化石墨烯上，接枝β-环糊精后的氧化石墨烯表面粗糙度增加，由于β-环糊精表面分布大量羟基，所以改性后的氧化石墨烯在水中的分散性更好，由于表面变得更粗糙，比表面积增加，改性后的氧化石墨烯的孔隙率增大，从而使得接枝有改性氧化石墨烯的粉煤灰表面具有丰富的孔隙和大量的羟基(-oh)等极性基团，丰富的孔隙能够使得改性粉煤灰更好的吸附污染物，表面的极性基团通过氢键的作用实现对污染物中苯酚类物质的吸附和去除。

10、上述那两篇专利文件中，都是以β-环糊精聚合材料和改性材料作为吸附剂在污水处理中的应用，但是，其作用机理灰水阻垢分散剂的作用机理完全不同，因而，现有技术中还没有β-环糊精材料在灰水阻垢分散剂领域的应用。

技术实现思路

1、本发明技术旨在提供一种适用于煤化工灰水处理工艺的，原材料来源丰富、成本低廉的环保型灰水阻垢分散剂，通过有效提高单位阻垢分散剂中活性基团的数量和作用效果，有效改善其阻垢、分散性能，从而降低其投加浓度及灰水处理综合成本。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

3、本发明的第一个发明目的在于提供一种β-环糊精聚合物的应用，用于煤气化灰水阻垢分散剂。

4、本发明的第二个发明目的在于提供一种含β-环糊精聚合物的灰水阻垢分散剂复配物，其特征在于，复配物包括的组分及以固含量计的重量比为：β-环糊精聚合物50％～90％、水解聚马来酸酐0％～50％、聚环氧琥珀酸钠0％～50％及聚天冬氨酸0％～50％。

5、在上述方案中，所述复配物包括的组分及以固含量计的重量比为：水解聚马来酸酐、聚环氧琥珀酸钠或聚天冬氨酸三种材料中的任意一种10％和β-环糊精聚合物90％。

6、在上述方案中，所述复配物包括的组分及以固含量计的重量比为：水解聚马来酸酐、聚环氧琥珀酸钠或聚天冬氨酸三种材料中的任意一种50％和β-环糊精聚合物50％。

7、在上述方案中，所述复配物包括的组分及以固含量计的重量比为：水解聚马来酸酐、聚环氧琥珀酸钠或聚天冬氨酸三种材料中的任意两种各25％和β-环糊精聚合物50％。

8、在上述方案中，所述复配物包括的组分及以固含量计的重量比为：β-环糊精聚合物50％、水解聚马来酸酐30％、聚环氧琥珀酸钠10％和聚天冬氨酸10％。

9、在上述方案中，所述复配物包括的组分及以固含量计的重量比为：β-环糊精聚合物50％-70％、水解聚马来酸酐10-30％、聚环氧琥珀酸钠10-30％和聚天冬氨酸10-30％。

10、本发明具有积极的效果：1)本发明的β-环糊精聚合物的应用，用于煤气化灰水阻垢分散剂，其作用机理是β-环糊精聚合物通过对金属离子的包合、螯合作用和晶格抑制作用来进行灰水阻垢。包合作用是由于β-环糊精独特的中空分子结构，外部亲水，内部疏水，具有很强的吸附性能，可以稳定水中的金属离子。螯合作用是指β-环糊精聚合物分子结构中含有大量极性羟基，可以螯合水中的金属离子，从而实现阻垢作用。晶格抑制作用是指β-环糊精的空腔结构与碳酸钙之间存在着很好的匹配性，能修饰和控制碳酸钙晶体的生长。因而β-环糊精聚合物通过包合作用、螯合作用和晶格抑制作用，增溶水中的成垢离子，吸附及分散灰水中的灰分悬浮物和胶体，从而使得污垢松软而易于清理。2)本发明的含β-环糊精聚合物的灰水阻垢分散剂复配物，将β-环糊精聚合物与水解聚马来酸酐、聚环氧琥珀酸钠或聚天冬氨酸复配使用，由于β-环糊精聚合物与水解聚马来酸酐、聚环氧琥珀酸钠或聚天冬氨酸均为兼具亲水部分和疏水部分的两亲分子，基于主客体化学，以β-环糊精聚合物为主体，上述表面活性剂为客体，通过非共价弱相互作用可以将它们相互组装或自组装的结合在一起，形成多种超分子聚集体系，即“超分子环糊精两亲分子”的自组装系统，能更好地发挥β-环糊精聚合物的阻垢作用。3)因为本发明的β-环糊精聚合物的分解温度约370℃，沸点约800℃，拥有优秀的煤气化灰水水质适应性、耐热稳定性及高浓缩结垢因子耐受性，因此可在高温(≤300℃)、高硬度、高碱度、高浊度的灰水系统中发挥优秀的分散、阻垢性能，确保气化装置长周期稳定运行；同时拥有优秀的缓蚀性能，有效延长设备使用寿命；适用于德士古(texaco)、多喷嘴对置式、e-gas、晋华炉等水煤浆气化工艺及航天炉等粉煤气化工艺中的灰水处理，能够有效减缓灰水结垢、腐蚀对生产设备的影响，并能减少排污量，提高灰水的重复利用率。4)本发明以农作物副产品为原料提取制得的β-环糊精无毒性，生物降解性强，因此本发明配方属环保设计，能有效减轻环境污染，具有产品环保性的优势，满足绿色、生态保护要求。