CN104058511A

CN104058511A - 一种用于循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂

Info

Publication number: CN104058511A
Application number: CN201410264952.4A
Authority: CN
Inventors: 朱伯第
Original assignee: Zibo Starfish Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Zibo Starfish Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date: 2014-06-16
Filing date: 2014-06-16
Publication date: 2014-09-24

Abstract

本发明提供一种用于循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂，由以下重量比例的各组分组成：聚天冬氨酸10-15%，聚环氧琥珀酸10-20%，硫酸锌5-15%，唑类衍生物1-2%，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-2甲基丙磺酸共聚物15-25%，葡萄糖酸钠10-20%，其余成分为水，配方成分具有明显的协同增效作用，并且配方成分不含磷，是绿色环保缓蚀阻垢剂，排放后对环境无污染，是一种环境友好型水处理剂，能有效解决循环冷却水中存在的结垢腐蚀等问题，特别适用于投加硫酸提高浓缩倍数的循环冷却水系统。对碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡等污垢具有良好的分散效果，并使碳钢、铜等金属的腐蚀速率达到国家标准。

Description

一种用于循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂

技术领域

本发明属于水处理领域，具体涉及一种无磷复合缓蚀阻垢剂。

背景技术

随着我国工业的发展，淡水耗量急速增加，许多地区面临严重的水危机。城市用水中，工业用水约占用水量的60~80%，而工业冷却水用量占整个工业用水量的70~80%。然而，有关资料显示我国的工业用水重复利用率平均为40~50%。我国城市工业万元产值耗水量达340立方米，是发达国家的10~20倍，耗水量高，重复利用率低，是我国工业系统水资源利用的突出问题。采用清洁生产工艺，发展新型节水技术，是缓解淡水不足的一个重大举措。因此，节约工业冷却水，使有限的水资源得到最大限度的利用，是工业领域节水工作的重中之重。

提高循环冷却水的浓缩倍数是节约冷却水的主要途径，但随着浓缩倍数增高，冷却水中阴阳离子浓度增大，易生成难溶的碳酸钙等污垢附着在换热器表面，影响换热效率，危害循环水系统。目前的主要解决方法是投加缓蚀阻垢剂，但单一投加缓蚀阻垢剂提高浓缩倍数有限，所以工厂一般采用的是先加入硫酸降低循环水中碱度的条件下，再投加缓蚀阻垢剂，这样能大幅度提高循环冷却水浓缩倍数，达到节能减排的目的。

目前国内大部分缓蚀阻垢剂配方都为含磷配方，有机磷酸，尤其是有机多元磷酸及其盐，化学性能稳定、能耐较高温度和PH值、有明显的“溶限效应”和“协同效应”等特点，是目前广泛使用的一类水处理剂。但有机磷不能有效地抑制磷酸钙垢、锌垢以及解决氧化铁沉淀等问题，而且本身易形成有机磷酸垢。同时由于磷对环境水域的富营养化，促进菌藻的生长而形成“赤潮”，造成水源的污染。加入硫酸提高冷却水浓缩倍数的系统，由于SO₄ ^2-含量过高，和缓蚀阻垢剂产生化学反应后，容易生成难溶的硫酸钙垢，附着在换热器表面，影响换热效率，成为循环水处理的一个难点。

循环水结垢后容易造成传热率不高或者传热不均匀，目前国内使用的缓蚀阻垢剂主要有钼酸盐、钨酸盐、铬酸盐等，这些缓蚀阻垢剂本身的浓度含量高，大剂量投加还会对环境造成很大污染。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，研发出适用于高浓缩倍数循环冷却水系统的无磷环保缓蚀阻垢剂，特别适用于加硫酸的循环冷却水系统。既能解决系统结垢和腐蚀的问题，也能有效的解决加硫酸后，冷却水中SO₄ ^2-过高，而生成难溶的硫酸钙垢的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂，由以下重量比例的各组分组成：聚天冬氨酸10-15% ，聚环氧琥珀酸 10-20% ，硫酸锌5-15% ，唑类衍生物1-2% ，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-2甲基丙磺酸共聚物15-25% ，葡萄糖酸钠10-20% ，其余成分为水。

优选地，所述唑类衍生物为苯骈三氮唑或甲基苯骈三氮唑。

优选地，所述无磷复合缓蚀阻垢剂由以下重量比例的各组分：聚天冬氨酸12-15% ，聚环氧琥珀酸 10-15% ，硫酸锌7-15% ，苯骈三氮唑1-2% ，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-2甲基丙磺酸共聚物15-20% ，葡萄糖酸钠10-20% ，其余成分为水。

优选地，所述硫酸锌为七水硫酸锌。

优选地，所述无磷复合缓蚀阻垢剂由以下重量比例的各组分：聚天冬氨酸13%，聚环氧琥珀酸13% ，七水硫酸锌10% ，苯骈三氮唑2% ，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-2甲基丙磺酸共聚物20%，葡萄糖酸钠20%，水22%。

一种用于循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂的制备方法，依次将聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-2甲基丙磺酸共聚物、水、硫酸锌、葡萄糖酸钠、唑类衍生物在20-40℃温度下加入反应设备中，搅拌均匀后静置即得，各原料的重量比为：聚天冬氨酸10-15% ，聚环氧琥珀酸 10-20% ，硫酸锌5-15% ，唑类衍生物1-2% ，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-2甲基丙磺酸共聚物15-25% ，葡萄糖酸钠10-20% ，其余成分为水。

如上所述，本发明的一种用于循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂，具有以下有益效果：本发明的组分为聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、丙烯酸2-丙烯酰胺-2-2甲基丙磺酸共聚物、水、硫酸锌、葡萄糖酸钠，配方成分具有明显的协同增效作用，并且配方成分不含磷，是绿色环保缓蚀阻垢剂，排放后对环境无污染，是一种环境友好型水处理剂，能有效解决循环冷却水中存在的结垢腐蚀等问题，特别适用于投加硫酸提高浓缩倍数的循环冷却水系统。对碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡等污垢具有良好的分散效果，并使碳钢、铜等金属的缓蚀速率达到国家标准，碳钢类金属的腐蚀速率小于0.075mm/a，铜及铜合金的腐蚀速率小于0.005mm/a，阻垢率98%以上。另外，本发明产品是在常温下将各原料组分按比例加入反应器中搅拌均匀即可，生产工艺简单，组分复配容易，产品稳定性好。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

具体实施例1：

一种用于循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂，其制备方法是：依次将聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、丙烯酸2-丙烯酰胺-2-2甲基丙磺酸共聚物、水、硫酸锌、葡萄糖酸钠、苯骈三氮唑在25℃温度下加入反应设备中，搅拌均匀后静置即得。各原料的重量比为：聚天冬氨酸13%，聚环氧琥珀酸13% ，七水硫酸锌10% ，苯骈三氮唑2% ，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-2甲基丙磺酸共聚物20%，葡萄糖酸钠20%，水22%。通过缓蚀阻垢试验，测定缓蚀阻垢剂的使用性能，试验方法：将一定量的水注入动态试验装置内，按一定的流量进行循环，并将水温控制在60±1℃；控制补水流量，使装置内水位基本保持恒定，将试验片挂到系统中，加入试验药剂，开始试验。试验过程中，加入硫酸降低总碱度，保持高浓缩倍数下运行，定量定期取样进行分析测定总碱度、总硬度、PH、氯离子等指标，调整系统的补充和排污水量，持续120小时，取出监测试片，根据重量变化计算出腐蚀速率。通过动态模拟试验装置的实验水的水流量、进水口温度、出水口温度、热介质温度的监测，由工业计算机处理计算出阻垢率数据。

实验测得：碳钢腐蚀速率：0.010mm/a，铜腐蚀速率0.0014mm/a，阻垢率100%。

具体实施例2：

一种用于循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂，其制备方法是：依次将聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、丙烯酸2-丙烯酰胺-2-2甲基丙磺酸共聚物、水、硫酸锌、葡萄糖酸钠、苯骈三氮唑在20℃温度下加入反应设备中，搅拌均匀后静置即得，各原料的重量比为：聚天冬氨酸10%，聚环氧琥珀酸10% ，七水硫酸锌5% ，苯骈三氮唑1% ，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-2甲基丙磺酸共聚物15%，葡萄糖酸钠20%，水39%。试验方法同具体实施例1。实验测得：碳钢腐蚀速率：0.015mm/a，铜腐蚀速率0.0024mm/a，阻垢率100%。

具体实施例3：

一种用于循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂，其制备方法是：依次将聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、丙烯酸2-丙烯酰胺-2-2甲基丙磺酸共聚物、水、硫酸锌、葡萄糖酸钠、甲基苯丙三氮唑在30℃温度下加入反应设备中，搅拌均匀后静置即得，各原料的重量比为：聚天冬氨酸15%，聚环氧琥珀酸20% ，七水硫酸锌15% ，甲基苯丙三氮唑2% ，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-2甲基丙磺酸共聚物25%，葡萄糖酸钠10%，水13%。试验方法同具体实施例1。实验测得：碳钢腐蚀速率：0.021mm/a，铜腐蚀速率0.0015mm/a，阻垢率100%。

苯骈三氮唑的分子式为C₆H₅N₃，是白色或青白色针状结晶，与铜原子能形成共价键和配位键，相互交替成键状聚合体，在铜表面形成多层防护膜，使铜的表面不产生电化学反应，从而具有极好的缓蚀作用，对铝、钢等金属材料也同样有较好的防蚀作用。在循环水中，如与聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、丙烯酸2-丙烯酰胺-2-2甲基丙磺酸共聚物等复配，尤其在密闭循环冷却水系统中缓蚀效果最佳。

丙烯酸2-丙烯酰胺-2-2甲基丙磺酸共聚物具有优异的阻垢缓蚀性能，能阻止水中溶解盐以及悬浮粒子沉淀的性能，在高温阻垢性能方面远胜于有机磷，对碳酸钙等具有优异的抑制作用，还可以分散氧化铁，能提高锌的溶解度，具有良好的协同作用，特别适用于高浓缩倍数的水质处理。

本发明的无磷复合缓蚀阻垢剂，进行了为期一年的试运行，打开换热器后，换热管表面形成一层保护膜，无结垢、腐蚀发生。证明本发明的无磷复合缓蚀阻垢剂良好的缓蚀阻垢效果。

综上所述，本发明提供一种用于循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂，本发明的组分为聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、丙烯酸2-丙烯酰胺-2-2甲基丙磺酸共聚物、水、硫酸锌、葡萄糖酸钠、唑类衍生物，配方成分具有明显的协同增效作用，并且配方成分不含磷，是绿色环保缓蚀阻垢剂，排放后对环境无污染，是一种环境友好型水处理剂，能有效解决循环冷却水中存在的结垢腐蚀等问题，特别适用于投加硫酸提高浓缩倍数的循环冷却水系统。对碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡等污垢具有良好的分散效果，并使碳钢、铜等金属的缓蚀速率达到国家标准，碳钢类金属的腐蚀速率小于0.075mm/a，铜及铜合金的腐蚀速率小于0.005mm/a，阻垢率98%以上。另外，本发明产品是在常温下将各原料组分按比例加入反应器中搅拌均匀即可，生产工艺简单，组分复配容易，产品稳定性好。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种用于循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂，其特征在于：由以下重量比例的各组分组成：聚天冬氨酸10-15% ，聚环氧琥珀酸 10-20% ，硫酸锌5-15% ，唑类衍生物1-2% ，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-2甲基丙磺酸共聚物15-25% ，葡萄糖酸钠10-20% ，其余成分为水。

2.根据权利要求1所述的一种用于循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂，其特征在于：所述唑类衍生物为苯骈三氮唑或甲基苯骈三氮唑。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂，其特征在于：所述无磷复合缓蚀阻垢剂由以下重量比例的各组分：聚天冬氨酸12-15% ，聚环氧琥珀酸 10-15% ，硫酸锌7-15% ，苯骈三氮唑1-2% ，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-2甲基丙磺酸共聚物15-20% ，葡萄糖酸钠10-20% ，其余成分为水。

4.根据权利要求2所述的一种用于循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂，其特征在于：所述硫酸锌为七水硫酸锌。

5.根据权利要求4所述的一种用于循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂，其特征在于：所述无磷复合缓蚀阻垢剂由以下重量比例的各组分：聚天冬氨酸13%，聚环氧琥珀酸13% ，七水硫酸锌10% ，苯骈三氮唑2% ，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-2甲基丙磺酸共聚物20%，葡萄糖酸钠20%，水22%。

6.根据权利要求4所述的一种用于循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂，其特征在于：一种用于循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂的制备方法，依次将聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、丙烯酸2-丙烯酰胺-2-2甲基丙磺酸共聚物、水、硫酸锌、葡萄糖酸钠、唑类衍生物在20-40℃温度下加入反应设备中，搅拌均匀后静置即得，各原料的重量比为：聚天冬氨酸10-15% ，聚环氧琥珀酸 10-20% ，硫酸锌5-15% ，唑类衍生物1-2% ，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-2甲基丙磺酸共聚物15-25% ，葡萄糖酸钠10-20% ，其余成分为水。