[發明專利]一種水處理用聚環氧琥珀酸鈉的制備方法

有效

• 申請號: 200910017218.7
• 申請日: 2009-07-13
• 公開（公告）號: CN101602852A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 程終發;孫寶季;王忠英;萬振濤;劉全華;王蛟
• 申請（專利權）人: 山東省泰和水處理有限公司
• 主分類號: C08G65/22
• 分類號: C08G65/22;C02F5/10
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技術領域

本發明涉及一種水處理劑制備方法，具體說是一種利用管式反應器制備穩定性好的聚環氧琥珀酸鈉制備方法。

背景技術

聚環氧琥珀酸鈉(PESA)是20世紀90年代初美國Betz實驗室首先開發出來的一種無磷無氮水處理劑，它兼有緩蝕、阻垢雙重功能，具有生物降解性好、應用范圍廣的特點，是一種具有廣泛應用前景的“綠色”環保型多元阻垢緩蝕劑和洗滌劑中的非磷絡合劑。

合成聚環氧琥珀酸鈉的反應方程式：

關于環氧琥珀酸鈉及其聚合物的制備方法，美國專利US4654159報道，將順丁烯二酸酐溶解在水中，加入氫氧化鈉生成順丁烯二酸鈉，以鎢酸鈉為催化劑，連續加入過氧化氫，用氫氧化鈉保持pH＝5-7，生成環氧琥珀酸鈉，再分批加入氫氧化鈣引發劑，得到聚合物的組成分布為n＝1-2占8％，n＝3-6占25％，n＞6占67％。該專利同時報道，在聚合反應時加入氫氧化鈣的量少(環氧琥珀酸鈉與氫氧化鈣摩爾比≤1∶0.05)時，轉化率低，產物中含有大量未反應的環氧琥珀酸鈉。只有在聚合反應時加入氫氧化鈣量大(環氧琥珀酸鈉與氫氧化鈣摩爾比≥1∶0.1)時，環氧琥珀酸鈉能轉化完全，產物中n＝3-6的組分達到70％。采用上述方法，在聚合反應時加入大量的氫氧化鈣，使聚合物中含有大量的鈣離子，不便直接應用，且分離過程復雜。

專利公開號CN1683313公開了一種環氧琥珀酸鈉及其聚合物的制備方法，首先將順丁烯二酸酐溶于水中，加入氫氧化鈉溶液，進行加熱，加入催化劑，然后連續加入過氧化氫溶液，同時滴加氫氧化鈉，加熱至65-75℃，在此溫度下反應1-1.5小時，反應后的溶液冷卻至室溫，然后加入適量丙酮，環氧琥珀酸鈉呈白色沉淀析出，得純度較高的中間體環氧琥珀酸鈉，將環氧琥珀酸鈉溶于水中，分批加入引發劑氫氧化鈣，在90-100℃的溫度下反應，得到聚環氧琥珀酸鈉。也可以直接用上述反應后的溶液，分批加入引發劑氫氧化鈣，在90-100℃下反應4-5小時，得到聚環氧琥珀酸鈉溶液。析出白色固體，用甲醇洗滌數次，得聚環氧琥珀酸固體，聚環氧琥珀酸溶于去離子水，在真空下干燥得純凈固體聚氧環琥珀酸鈉。

專利公開號CN1470493公開了一種聚環氧琥珀酸及其鹽的制備方法。采用順丁烯二酸酐為原料，制備過程包括順丁烯二酸酐的溶解、以鎢酸鈉為催化劑，在氫氧化鈉存在下與過氧化氫進行環氧化合成環氧琥珀酸鈉鹽，再加入氫氧化鈣，同時用氫氧化鈉調節體系至pH＝10-13聚合成聚環氧琥珀酸鈉鹽。該鈉鹽經酸化得到聚環氧琥珀酸，產物中鈣離子含量低于0.3％。

專利公開號CN1524893公開了一種聚環氧琥珀酸鹽的合成方法，是將馬來酸酐在水和堿性環境中水解，加入鎢酸鈉和過氧化氫生成環氧琥珀酸鹽后，再加入氫氧化鈣或其他堿性鈣鹽，在80-100℃下反應1-10小時，其特征在于，環氧琥珀酸鹽的濃度大于3mol/L。該方法可以有效提高聚環氧琥珀酸鹽在水處理中的阻垢效率。

專利公開號CN1609131公開了一種以硫酸鈣為催化劑的聚環氧琥珀酸制備方法，包括以下操作步驟：(1)將環氧琥珀酸溶解于去離子水中，環氧琥珀酸與去離子水的質量比為1∶1-1∶3；(2)加入氫氧化鈉，環氧琥珀酸與氫氧化鈉的質量比為1∶0.1-1∶0.2；溫度控制在80℃以下經堿化生成環氧琥珀酸鈉；(3)加入催化劑硫酸鈣，環氧琥珀酸與硫酸鈣的質量比為1∶0.02-1∶0.3；聚合反應溫度90-105℃，聚合反應時間為3-6h，即制得聚環氧琥珀酸粗品，然后經過濾精制得到聚環氧琥珀酸。該方法合成聚環氧琥珀酸反應平穩，工藝流程短，產品收率高，產品分離容易，相對分子質量較高。

在我們的生產實踐中發現，使用常規的反應釜，容易造成雙氧水的局部過量而產生的過氧化現象，并產生副產物酒石酸鈉。另外，常規的反應釜間歇操作，反應體系前期和后期濃度差別大，生產的產品不同批次之間穩定性差。

管式反應器是一種其長度遠大于直徑(10倍以上)的一類反應器，由于反應物在反應器內停留時間相等，所以在反應器內任何一點上的反應物濃度和化學反應速度都不隨時間而變化，只隨管長變化；管式反應器的單位反應器體積具有較大的換熱面積，特別適用于熱效應大的反應；由于反應物在管式反應器中反應速度快、流速快，所以它的生產效率高；管式反應器適用于大型化和連續化的化工生產；和常規的釜式反應器相比，管式反應器的物料在反應器內具有嚴格均勻的徑向速度分布，象活塞一樣向前流動，返混小，在流速低的情況下其管內流體類型接近于理想狀態。

因此，本發明公開了一種利用管式反應器制備穩定性好的聚環氧琥珀酸制備方法。

發明內容