CN103265126B - 一种无磷环保型软水缓蚀剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及到一种无磷环保型软水缓蚀剂，其特征在于该缓蚀剂由以下方法制备而成，先将20-40％的葡萄糖酸钠和20-45％的苯甲酸钠溶于水中，然后加入5-10％的含羟基的聚天冬氨酸接枝共聚物，搅拌均匀后加入1-3％的苯并三氮唑并继续搅拌，最后加入5-10％的分散剂搅拌均匀即可。所制的缓蚀剂适用于软水系统的无磷环保型软水缓蚀剂，性能好、经济、无磷、无毒、环保。
Description
技术领域
本发明涉及一种水处理系统用的无磷环保型软水缓蚀剂，主要针对软水密闭循环系统。
背景技术
水资源是不可替代的自然资源，我国水资源短缺，人均水资源量是世界平均水平的四分之一，属于严重缺水国家。因此对水资源的合理利用与开发及节约用水就成为当今保护水资源，实现经济社会可持续发展最关键的环节。
钢铁行业是用水大户，国家公布了《中华人民共和国节水法》，提出了《钢铁企业节水设计规范》，钢铁企业的高炉，连铸结晶器，炼钢氧枪等工段设备热负荷高，循环冷却水容易结垢或腐蚀，从而影响产品质量和设备的使用寿命，所以在这些部门的生产中，采用软水闭路循环得到了日益广泛的应用。
软水密闭循环系统，采用软化水循环，水中硬度很低，运行过程中，在换热器表面不会形成水垢，这就从根本上避免了换热器表面结垢现象，由于没有垢层保护，腐蚀加重；另外密闭循环水中氧气不易析出，加重了溶解氧的氧浓差极化腐蚀。所以软水闭路循环系统的腐蚀相对净环来说更严重，循环水运行过程中必须投加专用的软水缓蚀剂，才能保证换热设备不被腐蚀。
目前，软水密闭循环系统常用的缓蚀方法有采用磷酸盐系列和投加氧化性缓蚀剂两种方法。
磷酸盐系列，由于软水的腐蚀性较强，磷含量低，达不到缓蚀标准；磷含量高，易引起水体富营养化。
常用氧化性缓蚀剂配方主要有铬酸盐系列缓蚀剂、亚硝酸盐系列缓蚀剂、钼酸盐缓蚀剂和硅酸盐缓蚀剂。
铬酸盐系列缓蚀剂是较早应用的缓蚀剂，缓蚀效果优良，但具有毒性，又污染环境，很少使用。
亚硝酸盐系列缓蚀剂，由于价格低廉，成膜快，缓蚀好，有一定市场，但亚硝酸盐是致癌物质，对人体和环境有害，使用受到一定限制。武钢应用的W655为亚硝酸钠为主剂的缓蚀剂配方.实际使用量在500mg/L-600mg/L，吨水加药成本实际在3.5元～3.8元；
钼酸盐系列缓蚀剂，经济成本过高，单位很少使用。鞍钢应用的YJ一603A软水缓蚀剂由冶金建筑总院段兴国【8】等人研制，以钼酸盐为主，此外还含有亚硝酸盐、铜缓蚀剂、阻垢剂等多种成份，YJ一603A的用量在600mg/L左右，按其售价0.95万元/吨，则总使用成本约为5.0元/吨水(钼离子浓度控制在50mg/L，仅钼离子一项即要占成本2元/吨水左右)。
硅酸盐缓蚀剂具有无毒性，无污染的特点，但用量大，对水质要求高，易产生点蚀，控制不好还会产生硅酸盐垢，因此使用较少。现有的硅系软水缓蚀剂如太原钢铁公司于1989年9月5日申请的89106699号《密闭循环冷却水处理的硅系缓蚀剂》专利，其配方为硅酸钠(SiO2)1500-3000ppm，羟基乙叉二磷酸20-50ppm，葡萄糖酸钠200-400ppm，苯并三氮唑1-3ppm，缓蚀剂加药浓度较高，使水处理成本偏高。
开发一种非磷系，环境相容性好，成本低的新型软水缓蚀剂成为水处理剂的发展方向。
聚天冬氨酸是20世纪90年代初开发的一种新型的水处理剂，不含磷，是一种从原料制备过程到最终产品均对环境和人体无害的可生物降解的绿色环保型水处理剂，含羟基的聚天冬氨酸接枝共聚物是在聚天冬氨酸的基础上通过接枝天冬氨酸，开发的一种阻垢缓蚀剂，其缓蚀性能较聚天冬氨酸有一定提高，属于可生物降解物质。
葡萄糖酸钠在水中对铁离子、铜离子、钙离子等具有很好的络合能力，尤其对三价铁离子的螯合性能更为突出，并对这些离子的许多盐类有很好的活化作用，价格低廉，无毒，通常情况下，它与其它缓蚀剂的复配使用，他们之间出现协同效果，从而提高缓蚀作用。
苯甲酸钠无毒、高效、经济、无污染、抗点蚀，与葡萄糖酸钠复配时，缓蚀率有很大程度的提高，此外，苯甲酸钠还具有一定的杀菌灭藻作用。
所用分散剂为丙烯三羧酸-烯丙基磺酸共聚物，具有可生物降解性和分散性能优异的特点，能够很好地保证缓蚀膜的均匀性。
苯并三氮唑或疏基苯并噻唑是铜材质的高效缓蚀剂，它的PH值使用范围为5.5-10或更广。它与聚天冬氨酸接枝共聚物和葡萄糖酸钠存在良好的协同缓蚀作用。
本发明在查阅了大量的文献的基础上，本着氧化膜型缓蚀剂、沉淀膜型缓蚀剂、吸附膜型缓蚀剂相协调，经过多次试验选取出由含羟基的聚天冬氨酸接枝共聚物、葡萄糖酸钠、苯甲酸钠、丙烯三羧酸-烯丙基磺酸共聚物，苯并三氮唑或疏基苯并噻唑五种药剂为原料组成的环保型软水缓蚀剂。
发明内容
本发明就是针对上述问题，提供一种无磷环保型软水缓蚀剂，其特征在于该缓蚀剂由以下方法制备而成。
先将20-40％的葡萄糖酸钠和20-45％的苯甲酸钠溶于水中，然后加入5-10％的含羟基的聚天冬氨酸接枝共聚物，搅拌均匀后加入1-3％的苯并三氮唑并继续搅拌，最后加入5-10％的分散剂搅拌均匀即可。
如权利要求1所述的一种无磷环保型软水缓蚀剂，其特征在于所述苯并三氮唑还可以是疏基苯并噻唑。
如权利要求1所述的一种无磷环保型软水缓蚀剂，其特征在于所述分散剂为具有环保性质的丙烯三羧酸-烯丙基磺酸共聚物。为市售产品
所制的缓蚀剂适用于软水系统的无磷环保型软水缓蚀剂，其在金属表面有较强的化学吸附，减慢了阳极和阴极反应，缓解了软水系统材质的腐蚀，缓蚀效果好，缓蚀性能强，有效时间长，腐蚀率为0.0036mm/a，明显小于国家规定的循环水腐蚀标准，缓蚀率达到99％以上。该缓蚀剂在水中的溶解性高、使用量较小，经济成本低，是一种具有发展前途的软水缓蚀剂。同时该缓蚀剂无磷，低毒，对环境无害，是一种环保型的软水缓蚀剂，保证了软水缓蚀剂的有效利用和安全使用。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做了进一步的描述。
一种无磷环保型软水缓蚀剂，其特征在于该缓蚀剂由以下方法制备而成，
先将20-40％的葡萄糖酸钠和20-45％的苯甲酸钠溶于水中，然后加入5-10％的含羟基的聚天冬氨酸接枝共聚物，搅拌均匀后加入1-3％的苯并三氮唑并继续搅拌，最后加入5-10％的分散剂搅拌均匀即可。
所述苯并三氮唑还可以是疏基苯并噻唑，所用药剂浓度不变。药剂浓度为2ppm，不作为金属腐蚀、缓蚀的试验因素。
所述分散剂为丙烯三羧酸-烯丙基磺酸共聚物，
腐蚀试验采用水处理剂缓蚀性能的测定-旋转挂片法，此方法为中华人民共和国国家标准GB/T18175-2000，仪器为ZJ型浸渍腐蚀试验议，试验用水：离子交换树脂软化水；试验温度：60℃；旋转速度：80r/min；试验时间：72h；挂片为碳钢挂片。
软化水水质状况
正交试验因素和水平
正交试验设计表L9(34)及实验结果
对上述数据进行极差分析，可得出配方A1B2C3D2，药剂的缓蚀效果较好，此时碳钢的腐蚀速率为0.0036mm/a，缓蚀率为99.76％，远远小于国家规定的腐蚀速率为0.075mm/a，处理每吨水成本经计算为0.72元，远低于其它类软水缓蚀剂。同时可以看出，在缓蚀性能方面，葡萄糖酸钠为首要影响因素，其次为苯甲酸钠和含羟基的聚天冬氨酸接枝共聚物。
实施例1
150吨转炉氧枪密闭循环系统，软水为动力厂生产的反渗透软化水，来水温度40度，回水温度50度，冷却设备采用板式换热器，所用药剂为发明的软水缓蚀剂，配方为含羟基的聚天冬氨酸接枝共聚物5ppm、葡萄糖酸钠25ppm、苯甲酸钠25ppm、分散剂3ppm，苯并三氮唑或疏基苯并噻唑2ppm，此配方在转炉闭路循环系统中已应用4年，循环水中铁离子的含量小于1mg/l，浊度小于10mg/l，系统运行稳定，循环水系统中有挂片四组，选定时间为3个月和6个月，经监测结果显示，挂片表面光洁，无点蚀，无水垢和粘泥，挂片腐蚀速率为0.0036-0.0058mm/a之间，完全符合GB50050-2007工业循环冷却水处理设计规范的规定。
实施例2
2200m3高炉采用了软水密闭循环系统，所用软水为离子交换树脂软化水，采用的软水缓蚀剂为本发明的软水缓蚀剂，配方为含羟基的聚天冬氨酸接枝共聚物3ppm、葡萄糖酸钠30ppm、苯甲酸钠20ppm、分散剂4ppm，苯并三氮唑或疏基苯并噻唑2ppm。高炉于2008年投产，加药后高炉软水循环系统铁离子含量由8-9mg/l逐渐降低到1-2mg/l，达到了行业标准。运行期间在管路中挂有6组挂片，从取出的挂片观察，表面无明显的腐蚀现象，和起始状态几乎相同，表面呈金属光色，挂片腐蚀速度为0.0040-0.0071mm/a之间，完全符合GB50050-2007工业循环冷却水处理设计规范的规定。
实施例3
连铸结晶器冷却系统为软水密闭循环系统，所用软水为离子交换树脂软化水，采用是本发明的软水缓蚀剂，配方为含羟基的聚天冬氨酸接枝共聚物5ppm、葡萄糖酸钠25ppm、苯甲酸钠30ppm、分散剂5ppm，苯并三氮唑或疏基苯并噻唑2ppm。循环水系统加药后生产运行正常，水中铁离子含量在正常范围，碳钢挂片表面依然光亮，没有铁锈等氧化物沉积，腐蚀率在0.0038-0.0063mm/a之间，完全符合GB50050-2007工业循环冷却水处理设计规范的规定。
实际应用证明，本发明的软水缓蚀剂适用于软水循环系统，加药量低，成本低，水温应用范围广，能够保证完全符合GB50050-2007工业循环冷却水处理设计规范的规定。该缓蚀剂具有高性能、无磷、无毒、环保的特点，值得应用推广。
当然，以上所述仅是本发明的一种实施方式而已，应当指出本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰均属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种无磷环保型软水缓蚀剂，其特征在于该缓蚀剂由以下方法制备而成，在常温下，先将20-40％的葡萄糖酸钠和20-45％的苯甲酸钠溶于水中，然后加入5-10％的含羟基的聚天冬氨酸接枝共聚物，搅拌均匀后加入1-3％的苯并三氮唑并继续搅拌，最后加入5-10％的分散剂搅拌均匀即可；所述苯并三氮唑还可以是疏基苯并噻唑，所述分散剂为可生物降解的丙烯三羧酸-烯丙基磺酸共聚物，根据中华人民共和国国家标准GB/T18175-2000测试，对于碳钢的腐蚀速率为0.0036mm/a，缓蚀率为99.76％。
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