本发明属于水处理剂，具体是指一种高效无磷阻垢缓蚀剂及其制备方法。
背景技术：
1、循环冷却水系统的水耗通常占到火电企业、钢铁企业水耗的70%以上，冷却水长时间循环使用会降低水质，ca2+、mg2+、so42-等离子和有机物的浓度逐渐升高，易在管道或仪器内沉积，形成水垢，造成堵塞，循环水中含有的cl-和so42-会与系统内的金属材料发生电化学反应，导致金属的腐蚀，影响循环水系统的经济和安全稳定运行，因而为了维持循环水系统的正常运行，需要投加阻垢剂和缓蚀剂等药剂，抑制循环水系统的结垢和腐蚀现象。
2、目前，工业循环冷却水中水处理剂主要仍为磷系产品，全国每年用于阻垢缓蚀剂生产的磷近100kt，由于含磷水处理剂的降解，引起系统磷酸钙的沉积问题，同时，生成的无机磷也引起周围水域的富营养化，促进菌藻的生长而形成“赤潮”，给水产养殖和自然生态带来巨大的危害，因此开发绿色的无磷阻垢缓蚀剂对于循环水系统的运行具有重要意义。
3、目前现有技术主要存在以下问题：
4、大多的无磷阻垢缓蚀剂在使用过程中，存在用量多、但是效率较低的缺点，从而限制了阻垢缓蚀效果，不利于有效抑制金属管道的堵塞和腐蚀。
技术实现思路
1、针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提出了一种高效无磷阻垢缓蚀剂，包括如下重量份的组分：生物质三元阻垢缓蚀剂60-80份，天然抗菌阻垢增效剂10-20份。
2、所述生物质三元阻垢缓蚀剂，包括如下重量份的组分：氧化菊粉10-20份，聚天冬氨酸5-10份，l-丝氨酸5-8份，l-谷氨酸5-8份。
3、所述天然抗菌阻垢增效剂，包括如下重量份的组分：纳米银改性抗菌载体8-12份，毛薯提取物5-8份，聚多巴胺8-10份。
4、所述纳米银改性抗菌载体是将ag+负载到表面氨基改性的mcm-41型介孔氧化硅结构上，并将其原位绿色还原成纳米银而形成的复合材料。
5、所述生物质三元阻垢缓蚀剂的制备方法，具体包括以下步骤：
6、（1）将2g菊粉加入16-18ml蒸馏水中，菊粉具有水溶性好、黏度小、生物降解性好的优点，并且菊粉的每个氧化果糖单元都能提供一个钙的配位键，有更强的配位能力，加热溶解至无色透明，冷却后，加入0.6-0.8g溴化钠粉末，在25℃的水浴环境下磁力搅拌，用质量分数为10%的盐酸溶液调节ph至3.0，加入3.8g质量分数为5%的次氯酸钠溶液，搅拌，再用质量分数为2%的盐酸溶液调节ph至3.0，磁力搅拌15-20h，菊粉经过一次氧化后，分子中葡萄糖环状结构开环，两羧基相隔较远，静电斥力和空间位阻效应均较小，从而阻垢性能有所提高，一次氧化结束后继续进行二次氧化，反应结束后，用质量分数为80-90%的乙醇溶液沉析，静置过滤，50-60℃下烘干，得到氧化菊粉；
7、（2）将5.0-10.0g聚琥珀酰亚胺固体加入到25ml质量分数为4%的氢氧化钠溶液中，搅拌20-30min，并且控制ph在9.0-9.5范围内，利用聚琥珀酰亚胺在氢氧化钠水溶液中碱解制得的聚天门冬氨酸，具有优良的分散水中多种无机和有机离子的性能，对离子有极强的螯合能力，具有缓蚀和阻垢双重功效，并且还可被生物降解为无毒物质，得到聚天冬氨酸溶液；
8、（3）将步骤（1）所述的10.0-20.0g氧化菊粉加入步骤（2）所述的聚天冬氨酸溶液中，在50-60℃下反应2-3h，然后在90-95℃下干燥24h，菊粉的多羟基化合物与聚天冬氨酸的羟基、羧基形成交联进行接枝改性，可以在金属表面形成一层沉淀膜和吸附膜来达到缓蚀效果，这层保护膜能够分散、钝化、阻隔腐蚀介质，从而减少金属的腐蚀，得到氧化菊粉二元改性物；
9、（4）将步骤（3）所述的氧化菊粉二元改性物加入到200ml去离子水中，加热至60-70℃，搅拌20-30min，然后加入l-丝氨酸和l-谷氨酸，继续搅拌反应1-2h，控制温度60-70℃，冷却至室温，过滤处理，并用去离子水清洗过滤产物，直至冲洗水的ph至7.0，产物干燥，改性后的三元共聚物含有丰富的官能团，可以与钙离子、铁离子等进行螯合，使其溶解在水中，减少沉淀垢盐的生成，有效提升了阻垢缓蚀性能，得到生物质三元阻垢缓蚀剂；
10、优选地，步骤（1）中，二次氧化过程中，向溶液中加入11ml质量分数为40%的亚氯酸钠溶液和5ml质量分数为30%的过氧化氢溶液，在25℃下搅拌5-10min，用质量分数为2%的盐酸溶液调节ph至5.0，磁力搅拌8-10h，二次氧化使菊粉氧化更加充分，结构中含有更多的羟基、羧基官能团，可以更多地与碳酸钙、硫酸钙等垢盐的活性位点发生吸附，进一步改善阻垢效果；
11、优选地，步骤（4）中，l-丝氨酸的加入量为5.0-8.0g，l-谷氨酸的加入量为5.0-8.0g，l-丝氨酸和l-谷氨酸进行复配，引入了羟基、氨基和羧基，进一步丰富了官能团种类，并且易于与氧化菊粉二元改性物进行接枝反应。
12、所述纳米银改性抗菌载体的制备方法，具体包括以下步骤：
13、a、将2.0-3.0gmcm-41溶于30ml无水乙醇中，逐滴加入5-10ml aptes，搅拌回流8-12h，所得混合溶液抽滤并用无水乙醇和去离子水分别洗涤3-5次，称取0.1g表面氨基改性的分子筛溶于10ml无水乙醇中，加入硝酸银粉末，避光搅拌3-4h，抽滤，并用无水乙醇和去离子水分别洗涤3-5次，mcm-41型介孔氧化硅材料呈现蜂巢状多孔结构，进行表面氨基化修饰后，进一步增强了吸附性能，有利于ag+的均匀分布，得到负载ag+的改性分子筛；
14、b、将步骤a所述的负载ag+的改性分子筛溶于10ml无水乙醇中，缓慢加入6.0-10.0mg抗坏血酸粉末，40℃下避光密封搅拌20-30min，再缓慢倒入1.2-2.0mg柠檬酸钠粉末，40℃下避光密封搅拌20-30min，抽滤，并用无水乙醇和去离子水分别洗涤3-5次，通过该工艺处理，将ag+还原成纳米银，具有更稳定持久的杀菌作用，纳米银还可作为催化剂，加速水中的化学反应，促进有机物的分解，减少有机物在金属表面的沉积，从而防止水垢的形成，得到纳米银改性抗菌载体；
15、优选地，步骤a中，硝酸银的加入量为0.6-1.0mg，银离子具有优异的抗菌性能，能够抑制和杀死细菌，减少水中的微生物含量，从而减少生物污垢的形成。
16、本发明还提供了一种高效无磷阻垢缓蚀剂的制备方法，具体包括以下步骤：
17、s1、将毛薯块茎用清水洗净、削皮、切片、干燥、粉碎，称取毛薯粉末10.0-20.0g加入500ml水中，室温浸泡24h，再于50-60℃下浸泡1-2h，超声处理30-40min，冷却至室温，用纱布粗滤2次，然后真空抽滤，烘干，绿色植物毛薯富含天冬氨酸、谷氨酸、有机酸等化合物，其羧基、羟基等官能团与溶液中的阳离子发生络合反应形成络合物，阻碍碳酸钙、硫酸钙的形成，并且还可减缓金属腐蚀的能力，得到毛薯提取物；
18、s2、将80.0-120.0mg纳米银改性抗菌载体分散于100ml质量分数为60-80%的乙醇溶液中，加入50.0-80.0mg步骤s1所述的毛薯提取物，室温下搅拌24h，离心，洗涤，得到负载毛薯提取物的纳米银改性抗菌载体，然后将其分散于30-50ml去离子水中，再调节ph至8.0，加入10ml盐酸多巴胺溶液，密封，搅拌，搅拌转速1000-1500rpm，搅拌时间20-30min，通过在负载毛薯提取物的纳米银改性抗菌载体周围包覆着聚多巴胺，对毛薯提取物形成双层保护，增强稳定性，减少其失活导致的降低缓蚀阻垢性能的风险，然后冷冻干燥，得到天然抗菌阻垢增效剂；
19、s3、将生物质三元阻垢缓蚀剂与步骤s2所述的天然抗菌阻垢增效剂混合均匀，混合转速600-800rpm，混合时间30-40min，当生物质三元阻垢缓蚀剂作用于水体中，呈现酸性，天然抗菌阻垢增效剂响应性释放负载的毛薯提取物活性成分，减少成分失活的无效存在对生物质三元阻垢缓蚀剂的不良影响，通过两者的复配组合，实现高效稳定的阻垢缓蚀效果，同时还具有一定的杀菌性能，得到高效无磷阻垢缓蚀剂；
20、优选地，步骤s2中，盐酸多巴胺溶液的质量分数为0.8-1.0%，盐酸多巴胺自聚合为具有ph响应性的聚多巴胺，聚多巴胺能够与水中的钙、镁等金属离子形成稳定的水溶性络合物，还能在水溶液中吸附在无机盐的微粒上，增加微粒间的静电斥力，阻碍它们的聚集，使微粒保持分散状态，从而防止水垢的形成。
21、本发明取得的有益效果如下：
22、本发明将毛薯提取物负载于纳米银改性抗菌载体上，周围包覆着保护层聚多巴胺，形成了天然抗菌阻垢增效剂，再通过ph响应性释放阻垢缓蚀物质与生物质三元阻垢缓蚀剂复配使用，减少了各组分的无效用量，显著增强了阻垢性能和缓蚀性能，实现了优异的阻垢缓蚀效果；所述生物质三元阻垢缓蚀剂中，氧化菊粉、聚天冬氨酸以及l-丝氨酸、l-谷氨酸进行接枝改性形成的三元共聚物，改性使其含有更加丰富的官能团，充分与钙离子、铁离子等进行螯合，使其溶解在水中，减少沉淀垢盐的生成，同时，还可以在金属表面形成沉淀膜和吸附膜，能够分散、钝化、阻隔腐蚀介质，从而减少金属的腐蚀，以此达到缓蚀效果；所述天然抗菌阻垢增效剂中，聚多巴胺包覆着负载着毛薯提取物的纳米银改性抗菌载体的周围，从而对毛薯提取物形成了双层保护，有效增强了稳定性，减少失活导致的无效存在对生物质三元阻垢缓蚀剂的不良影响，同时根据ph响应性释放，与生物质三元阻垢缓蚀剂复配使用，减少饱和效应对阻垢缓蚀效率的不利影响，有效控制用量，显著增强阻垢缓蚀性能，其中，纳米银改性抗菌载体还作为催化剂，促进水中有机物的分解，减少有机物在金属表面的沉积，并且纳米银的抗菌性能，抑制和杀死减少水中的微生物含量，减少生物污垢的形成，从而在多方面防止污垢的形成和堵塞，聚多巴胺可以增加水体中无机盐微粒间的静电斥力，使微粒保持分散状态，也有利于防止水垢的生成；本发明以生物质三元阻垢缓蚀剂、天然抗菌阻垢增效剂制成一种高效无磷阻垢缓蚀剂，有效增强了阻垢性能和缓蚀性能，实现了高效的阻垢缓蚀有效性。
1.一种高效无磷阻垢缓蚀剂，其特征在于：所述高效无磷阻垢缓蚀剂包括如下重量份的组分：生物质三元阻垢缓蚀剂60-80份，天然抗菌阻垢增效剂10-20份；所述生物质三元阻垢缓蚀剂包括如下重量份的组分：氧化菊粉10-20份，聚天冬氨酸5-10份，l-丝氨酸5-8份，l-谷氨酸5-8份；所述天然抗菌阻垢增效剂包括如下重量份的组分：纳米银改性抗菌载体8-12份，毛薯提取物5-8份，聚多巴胺8-10份；所述纳米银改性抗菌载体是将ag+负载到表面氨基改性的mcm-41型介孔氧化硅结构上，并将其原位绿色还原成纳米银而形成的复合材料。
2.一种根据权利要求1所述的高效无磷阻垢缓蚀剂的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的高效无磷阻垢缓蚀剂的制备方法，其特征在于：在步骤s2中，盐酸多巴胺溶液的质量分数为0.8-1.0%。
4.根据权利要求3所述的高效无磷阻垢缓蚀剂的制备方法，其特征在于：所述生物质三元阻垢缓蚀剂的制备方法，具体包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的高效无磷阻垢缓蚀剂的制备方法，其特征在于：在步骤（1）中，二次氧化过程中，向溶液中加入11ml质量分数为40%的亚氯酸钠溶液和5ml质量分数为30%的过氧化氢溶液，在25℃下搅拌5-10min，用质量分数为2%的盐酸溶液调节ph至5.0，磁力搅拌8-10h。
6.根据权利要求5所述的高效无磷阻垢缓蚀剂的制备方法，其特征在于：在步骤（4）中，l-丝氨酸的加入量为5.0-8.0g，l-谷氨酸的加入量为5.0-8.0g。
7.根据权利要求6所述的高效无磷阻垢缓蚀剂的制备方法，其特征在于：所述纳米银改性抗菌载体的制备方法，具体包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的高效无磷阻垢缓蚀剂的制备方法，其特征在于：在步骤a中，硝酸银的加入量为0.6-1.0mg。
