[發明專利]一種抑制水中硅垢沉積的樹枝狀聚合物和聚天冬氨酸鈉復合阻垢劑

無效

• 申請號: 201010294021.0
• 申請日: 2010-09-27
• 公開（公告）號: CN101962233A
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發明（設計）人: 張冰如;李風亭;陳宇寧
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C02F5/12
• 分類號: C02F5/12
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術領域

本發明屬于工業水處理技術領域，具體涉及一種抑制水中硅垢沉積的樹枝狀聚合物和聚天冬氨酸鈉復合阻垢劑。

背景技術

在工業水處理領域中，原水通常含有大量的堿土金屬陽離子如Ca²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺等和陰離子基團如CO₃^3-，SO₄^2-和PO₄^3-等，以及可溶性的二氧化硅。在一定條件(如蒸發，濃縮等)下，這些陽離子和陰離子極易結合形成CaCO₃、CaSO₄、BaSO₄、Ca₃(PO₄)等無機鹽垢，二氧化硅會聚合形成不溶性的膠體二氧化硅垢，這些垢沉積于水處理管道和設備表面造成危害。而二氧化硅垢不同于無機鹽垢，二氧化硅垢一旦形成，就很難除去。

在自然界中，硅元素常常以二氧化硅和硅酸鹽的形式存在。二氧化硅又分為結晶型SiO₂和無定型SiO₂。結晶型二氧化硅溶解度＜6mg·L^-1，無定型二氧化硅的溶解度在中性pH和25℃時為120mg·L^-1。硅酸鹽除鈉、鉀等堿金屬的硅酸鹽可溶性外，其余都不溶。

天然水中溶解性二氧化硅來源于礦石和巖石的風化，二氧化硅含量通常＜40mg·L^-1，但有些地區高達40～180mg·L^-1。二氧化硅和硅酸鹽在水中的溶解主要是由于Si-O-Si鍵的水解，形成正硅酸Si(OH)₄而釋放到水中。SiO₂是正硅酸的酸酐。正硅酸H₄SiO₄是一種弱酸，其電離常數pKa₁＝9.5，說明在pH為9.5時，有50％的硅酸發生電離。pH7～9時，H₄SiO₄電離很少，SiO₂基本是以未離解的H₄SiO₄形式存在，雖然H₄SiO₄可以發生聚合反應，但在二氧化硅飽和溶液中，二聚體的其含量＜5％。在pH＞9，H₄SiO₄逐漸分解為水溶性較好的正硅酸離子(H₃SiO₄^-)，此時SiO₂是以H₃SiO₄^-的形式存在，溶解度度明顯提高。二氧化硅的溶解度強烈依賴于溫度和pH，通常二氧化硅在水中的溶解度是指無定型二氧化硅，25℃時，不同pH下的溶解度見表1。

表125℃時，不同pH條件下SiO₂的溶解度