[發明專利]在含水系統中抑制二氧化硅污垢形成和沉積的方法

有效

• 申請號: 201180068081.3
• 申請日: 2011-12-21
• 公開（公告）號: CN103380089B
• 公開（公告）日: 2016-10-26
• 發明（設計）人: N.T.格林;J.S.吉爾;M.R.戈弗雷;C.威廉姆斯
• 申請（專利權）人: 納爾科公司
• 主分類號: C02F5/10
• 分類號: C02F5/10;C02F5/00;C02F1/42;C02F101/10
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 賈靜環

技術領域

本發明一般而言涉及二氧化硅污垢的抑制劑。更具體地，本發明涉及在水系統中使用低分子量陰離子聚合物抑制二氧化硅和硅酸鹽化合物的形成和沉積的方法。

發明的背景技術

在世界的很多地方，當工業用水含有大量二氧化硅時，無定形的二氧化硅污垢會引起嚴重的結垢問題。對于大多數情況來說，大量的二氧化硅意味著工業用水含有至少5ppm甚至高至約500ppm的溶解二氧化硅并且可含有更大量的溶解、分散或膠體形式的二氧化硅。

在工業用途中，例如在冷卻、鍋爐、地熱、反滲透以及造紙用途中，二氧化硅的溶解度不利地限制了水的有效使用。具體地，由于在處理過程中當礦物被濃縮時，可能超過約150ppm的二氧化硅的溶解度限制了水處理操作。這種過量可導致無定形二氧化硅和硅酸鹽的沉淀和沉積，從而造成設備效率相應的損失。另外，在水處理設備內表面上的二氧化硅累積降低了通過換熱管和膜的熱傳遞和流體流，所述設備可以為鍋爐、冷卻和凈化系統。

一旦二氧化硅污垢在水處理設備上形成，則這類污垢的去除非常困難并且成本高。因此，使用二氧化硅含量高的水時，冷卻和反滲透系統通常以低的水使用效率運行以確保不會超過二氧化硅的溶解度。但是在這些條件下，反滲透系統必須限制其純凈水回收率并且冷卻系統必須限制水的循環使用。在這兩種情況下，水的排放體積是大量的。

已經使用了各種添加劑以抑制二氧化硅沉積。在工業冷卻系統中用于二氧化硅污垢控制的現有技術涉及膠體二氧化硅分散劑或二氧化硅阻聚劑的使用。分散劑技術顯示出很低的效能，僅能夠穩定塔(tower)中總二氧化硅的輕度地升高。例如，通過加入分散劑，二氧化硅含量從150～200ppm升高至180～220ppm，這在二氧化硅循環中通常是不易發覺的。

另一方面，對二氧化硅污垢沉積而言，二氧化硅阻聚劑表現得更為有效。例如，Dubin的美國專利No.4,532,047涉及使用水溶性低分子量多極性有機化合物以抑制在與工業用水接觸的表面上的無定形的二氧化硅污垢的形成。同樣地，Nicholas等人的美國專利No.5,658,465涉及使用聚唑啉作為二氧化硅污垢的抑制方法。這些阻聚劑能夠允許可溶性二氧化硅提升至高于300ppm而沒有污垢的形成。

因此，工業上存在對于具有性能高于現存技術的污垢控制劑的需求。

發明概述

相應地，本公開提供了一種在水系統中抑制二氧化硅和硅酸鹽化合物形成和沉積的方法。本發明人發現，在水系統中，某些低分子量聚合物是可溶性二氧化硅聚合和污垢沉積的有效抑制劑。在本發明的實施方式中，該方法包括向水系統的水中加入有效抑制量的一種或多種相對低分子量的陰離子聚合物。該聚合物優選選自包括以下物質的組：丙烯酸均聚物、甲基丙烯酸和聚乙二醇烯丙基醚(polyethylene?glycol?allyl?ether)的共聚物、甲基丙烯酸均聚物、丙烯酸和聚乙二醇烯丙基醚的共聚物以及丙烯酸和1-烯丙氧基-2-羥基丙烷磺酸的共聚物、馬來酸酐均聚物、馬來酸酐和聚乙二醇烯丙基醚的共聚物及其組合。這類聚合物公開于，例如JP2138319(A)，Yasukochi?Toru等人的“烯丙基醚-馬來酸酐共聚物(Allyl?Ether-Maleic?Anhydride?Copolymer)”之中。

本發明的優點是使聚合的二氧化硅和單體的二氧化硅的分散度相對于現有技術提升了>50%。

本發明的另一個優點是所公開的化學物質以一種減緩了二氧化硅的自聚合的方式起作用，保持了一部分單體形式的二氧化硅。

本發明的另一個優點是使存在的二氧化硅污垢軟化并且易于去除。

本發明的另一個優點是該化學物質在超過300℃的溫度下超過5小時的條件下是熱穩定的。

本發明的另一個優點是其可以與示蹤功能相結合，使其能夠與例如技術(獲得自Company,Naperville,Illinois,USA)的熒光示蹤技術相兼容。

為了本發明的詳述能夠被更好地理解，前述內容已經相當寬泛地概括了本發明的特點和技術優點。本發明的其它特點和優點將在下面進行描述，其形成本發明的權利要求主題。對于本領域技術人員來說，應當理解的是所公開的理論和具體實施方式可以易于用作為了實施本發明的相同目的其它實施方式的修改或設計的基礎。本領域技術人員還應當認識到這些等價的具體實施方式并不背離如附加權利要求所闡述的本發明的精神和范圍。

發明詳述