本發(fā)明屬于化工領域，涉及水處理劑，具體涉及一種水處理劑及其制備方法。
背景技術：
節(jié)能和環(huán)保是當今世界的兩個重點關注的問題，因此，高效、新型和綠色的環(huán)保型產(chǎn)品已經(jīng)成為各國科學家研究的重點方向之一。水是工業(yè)換熱最優(yōu)良的載體。為了節(jié)約水資源，企業(yè)對冷卻水進行循環(huán)使用。但是，工業(yè)循環(huán)水在循環(huán)換熱過程中易結(jié)垢。循環(huán)水結(jié)垢而導致的換熱率低、設備腐蝕和微生物滋生是困擾企業(yè)的三個難題?，F(xiàn)在解決的辦法是在循環(huán)水中加入含磷水處理藥劑達到緩解腐蝕和阻垢的目的，再通過加入殺菌劑解決微生物滋生問題。但是，在此種處理過程中又產(chǎn)生如下問題：1、該型處理劑含磷，造成循環(huán)水富營養(yǎng)化，菌藻滋生更加嚴重；2、該型藥劑只能分散循環(huán)水中的成垢物質(zhì)，阻垢率在85％左右，濃縮倍數(shù)超過3倍以上藥劑效果大大降低，必須大量排水控制濃縮倍數(shù)在3倍以下，才能夠達到阻垢效果，這樣就造成水資源浪費；3、殺菌劑必須單獨添加，造成循環(huán)水大量使用化工產(chǎn)品、污染水體，增加了成本及工作量。
腐植酸鈉是高分子化合物，具有軟化水質(zhì)、防垢、防腐蝕及除垢等多種功能，且腐植酸鈉價格便宜，無毒，化學穩(wěn)定性好，可長期存用。腐植酸鈉是一種很好的除垢劑，腐植酸鈉的阻垢作用機制不是單純把鈣、鎂離子穩(wěn)定在水中，而是生成了水渣(不形成硬垢)，通過排污來達到阻垢效果，這時鈣、鎂離子濃度變化包含了一部分未生成水垢的水渣量，而且腐植酸鈉也會吸附在金屬表面，防止結(jié)垢。所以腐植酸鈉作為除垢劑是工業(yè)的必然要求，但是腐植酸鈉的緩蝕性能不是很理想。
申請公布日為2005年9月14日，公布號為CN1666963A的中國發(fā)明專利申請，公開了一種用于工業(yè)水處理的防垢除垢劑，它由腐植酸鈉15-30％、碳酸鈉65-75％、淀粉2-10％、六偏磷酸鈉1.2-2％組成。
授權(quán)公告日為2014年3月26日，公告號CN103172183B的中國發(fā)明專利，公開了一種水處理緩蝕劑及含緩蝕劑的水處理劑，包括腐植酸和緩蝕劑，所述緩蝕劑由硅酸鈉、油酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉和六次甲基四胺組成，每升待處理的水中各組分的加入量為腐植酸鈉0.025g、硅酸鈉0.1-2g、油酸鈉0.02-2g、十二烷基苯磺酸鈉0.1-2g、六次甲基四胺0.05-2g，用氫氧化鈉調(diào)pH值為8.0-9.0。
上述公開的兩種水處理劑解決了循環(huán)水結(jié)垢、菌藻滋生及排水問題，但是加大了設備腐蝕及循環(huán)水變成為黑色的問題。在推廣使用過程中，企業(yè)不易接受。
所以，為解決以上技術問題，需要對現(xiàn)有技術中的水處理藥劑進行改進。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種水處理劑，用以解決現(xiàn)有技術中水處理劑對設備的腐蝕及循環(huán)變成為黑色的問題。同時，本發(fā)明還提供了上述水處理劑的制備方法。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案為：
一種水處理劑，包括以下原料:腐植酸鈉、乙二胺四乙酸、六偏磷酸鈉、硫酸鋅、次氯酸鈉、羥基乙叉二膦酸、聚馬來酸酐和水。
上述水處理劑的制備方法包括以下步驟：
S1、將腐植酸鈉加入反應釜，按腐植酸鈉與水的重量比為1:2～8加入水，加熱攪拌，使腐植酸鈉完全溶解；優(yōu)選地，所述腐植酸鈉與水的重量比為1:2～5；進一步優(yōu)選地，所述腐植酸鈉與水的重量比為1:3。
S2、將上述腐植酸鈉溶液保持溫度35～60℃，在攪拌的條件下，按重量比加入1～8％的乙二胺四乙酸，反應4～36h；優(yōu)選地，將上述腐植酸鈉溶液保持溫度35～50℃，在攪拌的條件下，按重量比加入1～3％的乙二胺四乙酸，反應4～30h；進一步優(yōu)選地，將上述腐植酸鈉溶液保持溫度40℃，在攪拌的條件下，按重量比加入2％的乙二胺四乙酸，反應6～24h。
S3、冷卻至室溫，按重量比加入5～20％六偏磷酸鈉和1～10％的硫酸鋅，混合均勻，加熱至70～95℃，反應2～10h；優(yōu)選地，冷卻至室溫，按重量比加入8～15％六偏磷酸鈉和2～6％的硫酸鋅，混合均勻，加熱至75～90℃，反應2～6h；進一步優(yōu)選地，冷卻至室溫，按重量比加入10％六偏磷酸鈉和3％的硫酸鋅，混合均勻，加熱至80℃，反應4h。
S4、冷卻至室溫，過濾，得濾液，按步驟S3所得溶液的重量向濾液中加入8～20％的次氯酸鈉，脫色，即得無色半成品；優(yōu)選地，按步驟S3所得溶液的重量向濾液中加入10～18％的次氯酸鈉；進一步優(yōu)選地，按步驟S3所得溶液的重量向濾液中加入15％的次氯酸鈉。
S5、按重量比向半成品中加入2～10％的羥基乙叉二膦酸和2～10％的聚馬來酸酐，混合均勻，即得水處理劑；優(yōu)選地，按重量比向半成品中加入3～7％的羥基乙叉二膦酸和3～7％的聚馬來酸酐；進一步優(yōu)選地，按重量比向半成品中加入5％的羥基乙叉二膦酸和5％的聚馬來酸酐。
采用上述技術方案，由于在腐植酸鈉型水處理劑的基礎上，進行接枝鰲合反應，進行了改性，達到該藥劑的緩蝕功能，再進行復配反應過濾吸附脫色，達到解決腐植酸鈉型水處理藥劑腐蝕嚴重和使循環(huán)水變黑的問題，使腐植酸鈉型水處理劑達到良好的阻垢、緩垢，抑制菌藻滋生的效果，無需大量排水。
由上述技術方案得到的水處理劑阻垢率達到96％以上，比改進以前效果增強了10％；解決了現(xiàn)有水處理劑使循環(huán)水帶色及腐蝕設備的問題。腐蝕率降至0.005g/m2·a以下，使循環(huán)水濃縮倍數(shù)從3倍以下提升到10倍以上，無需大量排水，節(jié)約了水資源。不需要單獨對循環(huán)水進行殺菌滅藻處理，藥劑本身具有抑制菌藻功能，減輕循環(huán)水質(zhì)污染。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明作進一步說明。在此需要說明的是，對于這些實施方式的說明用于幫助理解本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。此外，下面所描述的本發(fā)明的各個實施方式中所涉及的技術特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
一種水處理劑，包括以下原料:腐植酸鈉、乙二胺四乙酸、六偏磷酸鈉、硫酸鋅、次氯酸鈉、羥基乙叉二膦酸、聚馬來酸酐和水。
實施例1
一種水處理劑的制備方法，包括如下步驟：
S1、將10kg腐植酸鈉加入反應釜，再向反應釜內(nèi)加入50kg水，加熱攪拌，使腐植酸鈉完全溶解；
S2、將上述腐植酸鈉溶液保持溫度35℃，在攪拌的條件下，加入4.8kg乙二胺四乙酸，反應36h；
S3、冷卻至室溫，加入3.24kg六偏磷酸鈉和6.48kg硫酸鋅，攪拌均勻，加熱至70℃，反應10h；
S4、冷卻至室溫，過濾，得濾液，向濾液中加入5.96kg次氯酸鈉，脫色，即得無色半成品；
S5、向半成品中加入1.61kg羥基乙叉二膦酸和8.05kg聚馬來酸酐，混合均勻，即得水處理劑。
實施例2
一種水處理劑的制備方法，包括如下步驟：
S1、將10kg腐植酸鈉加入反應釜，再向反應釜內(nèi)加入80kg水，加熱攪拌，使腐植酸鈉完全溶解；
S2、將上述腐植酸鈉溶液保持溫度60℃，在攪拌的條件下，加入5.4kg乙二胺四乙酸，反應24h；
S3、冷卻至室溫，加入19.08kg六偏磷酸鈉和9.54kg硫酸鋅，混合均勻，加熱至95℃，反應2h；
S4、冷卻至室溫，過濾，得濾液，向濾液中加入24.80kg次氯酸鈉，脫色，即得無色半成品；
S5、向半成品中加入14.88kg羥基乙叉二膦酸和2.98kg聚馬來酸酐，混合均勻，即得水處理劑。
實施例3
一種水處理劑的制備方法，包括如下步驟：
S1、將10kg腐植酸鈉加入反應釜，再向反應釜內(nèi)加入30kg水，加熱攪拌，使腐植酸鈉完全溶解；
S2、將上述腐植酸鈉溶液保持溫度40℃，在攪拌的條件下，加入0.8kg乙二胺四乙酸，反應6h；
S3、冷卻至室溫，加入4.08kg六偏磷酸鈉和1.22kg硫酸鋅，混合均勻，加熱至80℃，反應4h；
S4、冷卻至室溫，過濾，得濾液，向濾液中加入6.92kg次氯酸鈉，脫色，即得無色半成品；
S5、向半成品中加入2.65kg羥基乙叉二膦酸和2.65kg聚馬來酸酐，混合均勻，即得水處理劑。
實施例4
一種水處理劑的制備方法，包括如下步驟：
S1、將10kg腐植酸鈉加入反應釜，再向反應釜內(nèi)加入30kg水，加熱攪拌，使腐植酸鈉完全溶解；
S2、將上述腐植酸鈉溶液保持溫度65℃，在攪拌的條件下，加入0.4kg乙二胺四乙酸，反應12h；
S3、冷卻至室溫，加入6.06kg六偏磷酸鈉和2.02kg硫酸鋅，混合均勻，加熱至90℃，反應8h；
S4、冷卻至室溫，過濾，得濾液，向濾液中加入4.85kg次氯酸鈉，脫色，即得無色半成品；
S5、向半成品中加入3.20kg羥基乙叉二膦酸和4.27kg聚馬來酸酐，混合均勻，即得水處理劑。
試驗例
分別向循環(huán)水系統(tǒng)中加入實施例1至4所制得的水處理劑和改進前的水處理劑(重量配比為，羥基乙叉二膦酸:丙烯酰胺:聚馬來酸酐＝4:3:3)，水處理劑的加入量為30ppm，在35℃的條件下循環(huán)水系統(tǒng)運行2個月，計算濃縮倍率、阻垢率和腐蝕率。
試驗中所用到的試劑：
鹽酸、氫氧化鉀、鈣黃綠素、酚酞、氯化鉀、EDTA、硝酸、氫氧化鈉、硝酸銀和鉻酸鉀均為分析純，上?；瘜W試劑廠生產(chǎn)。不銹鋼試片由江蘇高郵電子儀器廠生產(chǎn)。
1、EDTA滴定法測定鈣離子含量
1.1試劑及儀器
1+1鹽酸溶液，20％氫氧化鉀溶液，鈣黃綠素酚酞混合指示劑(稱取鈣黃綠素0.2g，酚酞0.07g置于研缽中，再加入20g氯化鉀，研細混勻，貯于廣口瓶中)，0.01mol/LEDTA標準溶液，25mL滴定管，5mL移液管。
1.2分析步驟
吸取經(jīng)中速濾紙過濾的水樣50mL，移入250mL錐形瓶中，加1+1鹽酸3滴，混勻，加熱煮沸半分鐘，冷卻至50℃以下加5mL20％氫氧化鉀溶液，再加約80mg鈣黃綠素酚酞混合指示劑，用0.01mol/L EDTA標準溶液滴定至瑩光黃綠色消失，出現(xiàn)紅色即為終點。
1.3分析結(jié)果計算
水樣中鈣離子含量X(mg/L，以CaCO3計)，按下式計算：
式中：V—滴定時EDTA標準溶液消耗體積，mL；
M—EDTA標準溶液濃度，mol/L；
Vw—水樣體積，mL；
100.08—碳酸鈣摩爾質(zhì)量，g/mol。
2、沉淀滴定法測定氯離子含量
2.1試劑
硝酸溶液(1+300)，氫氧化鈉(2g/L)，硝酸銀標準滴定溶液(0.01mol/L)，鉻酸鉀指示劑(50g/L)，酚酞指示劑(10g/L乙醇溶液)。
2.2分析步驟
取水樣25ml到250mL錐形瓶中，加入2滴酚酞指示劑，用氫氧化鈉溶液或硝酸溶液調(diào)節(jié)水樣的pH，使紅色剛好變?yōu)闊o色。
加入1.0mL鉻酸鉀指示劑，在不斷搖動的情況下，最好在白色背景條件下用硝酸銀標準滴定溶液滴定，直至出現(xiàn)磚紅色為止。同時做空白試驗。
2.3分析結(jié)果計算
水樣中鈣離子含量X(mg/L)，按下式計算：
式中：V1-試樣消耗硝酸銀標準滴定溶液的數(shù)值，mL；
V0-空白試驗消耗硝酸銀標準滴定溶液的體積的數(shù)值，mL；
V-試樣體積的數(shù)值，mL；
c-硝酸銀標準滴定溶液濃度的準確數(shù)值，mol/L；
M-氧的摩爾質(zhì)量的數(shù)值，g/mol(35.45)。
3、腐蝕率測定(掛片為不銹鋼試片)
將新掛片浸入無水乙醇中用脫脂棉擦洗兩遍，然后再移入清潔的無水乙醇中浸泡片刻，置于干凈濾紙上，冷風吹干，用濾紙包好，置干燥器中，24小時后稱重待用；將掛片掛到循環(huán)水站監(jiān)測器換熱器中，運行2個月，取回掛片；觀察記錄表面狀況后再處理，對腐蝕沉積不明顯的部分，用橡皮擦拭，使其露出金屬本色，然后浸入無水乙醇中用脫脂棉擦洗兩遍，再浸入清潔的無水乙醇中浸泡片刻，取出置于干凈濾紙上，冷風吹干，用濾紙包好，置于干燥器中，24小時后稱重，得出失重，計算腐蝕率。
W1-標準掛片重量，g；
W2-腐蝕后的掛片重量，g；
S-掛片面積，m2；
t-掛片試驗時間，a。
根據(jù)上述測定所得數(shù)值，計算阻垢率和腐蝕率：
表1本試驗測得濃縮倍數(shù)、阻垢率和腐蝕率
由以上試驗數(shù)據(jù)可看出，通過在腐植酸鈉上鰲合緩蝕基團，解決了循環(huán)水對設備的腐蝕問題；濃縮倍率越高，阻垢效果越好。
本發(fā)明提供的水處理劑，通過脫色處理，解決了藥劑使循環(huán)水染色的問題；增強了阻垢能力，無需大量排水，節(jié)約了30％水資源。
以上對本發(fā)明的實施方式作了詳細說明，但本發(fā)明不限于所描述的實施方式。對于本領域的技術人員而言，在不脫離本發(fā)明原理和精神的情況下，對這些實施方式進行多種變化、修改、替換和變型，仍落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。