CN105016489A - 一种用于水系统的组合物、其制备方法及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于水处理领域。具体地，本发明涉及一种用于水系统的组合物、其制备方法及其使用方法。所述用于水系统的组合物真正能够实现防结垢、防腐蚀、防失水和停用后防生锈功能的用于水系统的组合物，同时能够降低设备投入、节能、高效、环保。

Description

一种用于水系统的组合物、其制备方法及其使用方法

技术领域

本发明属于水处理领域。具体地，本发明涉及一种用于水系统的组合物、其制备方法及其使用方法。

背景技术

采暖系统的供暖补水大多数都是未经处理的自来水，而常温条件下钢铁在自来水中会出现严重的腐蚀现象，当水温加热至60～90℃时，会出现结垢现象。通常，在一个采暖期后，换热站的换热器、管道和散热器以及用户的管道内都会有不同程度的结垢和腐蚀，管道和散热器中的锈瘤使通径缩小，增加传热流体阻力，影响传热效率，缩短采暖设施的使用寿命，增加维修费用，大大降低供热效果。

对于供热单位，为达到节能、节水的目的，必须做到使设备防结垢、防腐蚀、防失水和停用后防生锈(四防)。

目前在供热采暖系统采用的有以下三种防垢途径。第一种，单纯钠离子交换软化法。此种方法只防垢，但不能做到根本性防垢。全国约有70％采用此法的单位的锅炉和换热器结垢。而且，软化水的腐蚀性比自来水还强，导致整个水系统腐蚀加重。第二种，软化水辅加投药法。此种方法是为了解决软化水的腐蚀性问题，以及附加防垢，防止因软化水不合格而导致设备结垢，目前大型集中供热和区域供热都选择软化水加药这种水处理方法，但需要额外附加较为昂贵的软化水处理系统。第三种，自来水投药法，即锅内水处理法和二次管网投药法。这种方法只适用于7MW以下的直供式热水锅炉以及任何传热量的二次换热采暖系统。对于传热量大于7MW的热水锅炉，要因炉、因水、因地制宜选择水处理方法。但现有的防垢剂适应水质能力并不强。

目前在供热采暖系统中采用的主要是给水除氧法。国标1576－2001《工业锅炉水质》标准要求采用锅外化学处理的给水要除氧，即给水的溶解氧≤0.1mg/L，这条标准导致全国集中供热的给水系统都安装上了各种除氧设备。但由于供热采暖水系统在运行中除了有氧腐蚀外，还有以CO₂腐蚀和垢下腐蚀，因此该方法既增加设备投资、运行费用，又产生各种后遗症，可谓得不偿失。只给补给水除氧，解决不了循环水系统的腐蚀问题。并且在停暖期中，注水保养杜绝了氧腐蚀，水体本身形成的电化学腐蚀比供暖期形成的结垢腐蚀问题还严重。

目前对供热采暖系统采用的防失水措施主要是向水系统中投加着色剂、臭味剂。一般的着色剂都是以无机染料为主，多投加后会引起设备结垢，并加重腐蚀。臭味剂对水处理操作人员的身体健康不利，部份臭味剂也会加重设备腐蚀。

因此，需要开发一种真正能够实现防结垢、防腐蚀、防失水和停用后防生锈功能的用于水系统的组合物，同时能够降低设备投入、节能、高效、环保。

发明内容

本发明的一个目的为提供一种用于水系统的组合物，其由以下组分组成：

1-3重量份的亚硝酸钠、0.5-1重量份的1wt%的氨水、1-5重量份的苯甲酸钠、3-8重量份的氢氧化钠、4-12重量份的草酸钠、0.1-2重量份的乙二醇聚氧乙烯-聚氧丙烯单烷基醚、1-5重量份的盐酸氨基脲、5-18重量份的钼酸钠、1-5重量份的苯并三氮唑、3-12重量份的乌洛托品、1-3重量份的着色剂和8-65重量份的水。

优选地，本发明所述的用于水系统的组合物由以下组分组成：

1-1.5重量份的亚硝酸钠、0.5-0.8重量份的1wt%氨水、1-3重量份的苯甲酸钠、3-5重量份的氢氧化钠、4-11重量份的草酸钠、0.1-1重量份的乙二醇聚氧乙烯-聚氧丙烯单烷基醚、1.1-4.5重量份的盐酸氨基脲、5-16重量份的钼酸钠、1-4.5重量份的苯并三氮唑、3.5-9重量份的乌洛托品、1-1.8重量份的着色剂和8.5-30重量份的水。

最优选地，本发明所述的用于水系统的组合物，其由以下组分组成：

1重量份的亚硝酸钠、0.5重量份的1wt%氨水、1重量份的苯甲酸钠、3重量份的氢氧化钠、5重量份的草酸钠、0.1重量份的乙二醇聚氧乙烯-聚氧丙烯单烷基醚、1.1重量份的盐酸氨基脲、5重量份的钼酸钠、1重量份的苯并三氮唑、3.5重量份的乌洛托品、1重量份的着色剂和8.5重量份的水；或者

1.3重量份的亚硝酸钠、0.65重量份的1wt%氨水、1.5重量份的苯甲酸钠、3.5重量份的氢氧化钠、4重量份的草酸钠、0.15重量份的乙二醇聚氧乙烯-聚氧丙烯单烷基醚、1.5重量份的盐酸氨基脲、7.5重量份的钼酸钠、1.5重量份的苯并三氮唑、4重量份的乌洛托品、1.5重量份的着色剂和12重量份的水；或者

1.5重量份的亚硝酸钠、0.8重量份的1wt%氨水、3重量份的苯甲酸钠、5重量份的氢氧化钠、11重量份的草酸钠、1重量份的乙二醇聚氧乙烯-聚氧丙烯单烷基醚、4.5重量份的盐酸氨基脲、16重量份的钼酸钠、4.5重量份的苯并三氮唑、9重量份的乌洛托品、1.8重量份的着色剂和30重量份的水。

其中，所述着色剂为酚酞。

优选地，所述用于水系统的组合物的外观为淡红色粘稠液体；当将所述用于水系统的组合物按10g/L稀释成水溶液时，该水溶液的pH值≥14。

优选地，所述水系统为采暖系统或工业冷却循环水系统。

所述采暖系统包括换热站或热水锅炉、补水箱、回水总管、循环泵、供水总管和散热器等；所述工业冷却循环水系统包括凉水塔、集水池、回水总管、循环泵、供水总管、加药系统、冷换设备等。

本发明的另一目的为提供所述用于水系统的组合物的制备方法，所述方法包括如下步骤：

1、将1-3重量份的亚硝酸钠、3-8重量份的氢氧化钠、1-5重量份的苯并三氮唑、3-12重量份的乌洛托品依次加入50℃水中，搅拌均匀制成第一液体；

2、将0.5-1重量份的1wt%的氨水、1-5重量份的苯甲酸钠、4-12重量份的草酸钠、0.1-2重量份的乙二醇聚氧乙烯-聚氧丙烯单烷基醚、5-18重量份的钼酸钠、1-5重量份的盐酸氨基脲、1-3重量份的着色剂依次加入常温水中，搅拌均匀制成第二液体；

3、将制得的第一液体和第二液体混合过滤并去除不溶物杂质，得所述用于水系统的组合物，其中，步骤1和步骤2所用水的总量为8-65重量份。

优选地，所述着色剂为酚酞；

优选地，在所述步骤3中，使用200目不锈钢滤网过滤去除不溶物。

本发明的又一个目的为提供根据本发明所述的用于水系统的组合物的使用方法，所述方法包括以下步骤：

1、非必须地清洗水系统的热水锅炉或换热站或者冷换设备；优选地，使用盐酸进行清洗，同时清洗整个水系统；

2、在水系统的回水总管或加药系统中投加所述用于水系统的组合物，所述用于水系统的组合物的投加量为系统总水量的1-5wt‰，优选为系统总水量的5wt‰。

3、对水系统进行排污，排污量应控制在系统总水量的0.1wt%以下。

优选地，当水系统中水的pH值≤8.5时，在水系统的补水箱中或回水总管中加入所述用于水系统的组合物。

优选地，所述水系统为采暖系统或工业冷却循环水系统。

所述采暖系统包括换热站或热水锅炉、补水箱、回水总管、循环泵、供水总管和散热器等；所述工业冷却循环水系统包括凉水塔、集水池、回水总管、循环泵、供水总管、加药系统、冷换设备等。

本发明的又一个目的为提供根据本发明所述的用于水系统的组合物的另一种使用方法，所述方法包括：在水系统停用保护期间，按水系统总水量的1-5wt‰投加所述用于水系统的组合物，并封闭系统。

优选地，所述方法进一步包括，当首次运行时，在水系统的回水总管或加药系统中投加水系统总水量的1-5wt‰的所述用于水系统的组合物；在水系统正常运行时，在水系统的补水箱中或回水总管中投加系统补水量的1-5wt‰的所述的组合物。

优选地，所述水系统为采暖系统或工业冷却循环水系统。

有益效果

本申请公开的用于水系统的组合物可有效解决采暖系统和工业冷却循环水系统运行期间的腐蚀、结垢、除锈以及盗用热水造成的失水问题，可在停用期间进行系统的防生锈保护。可取代常用的给水除氧器和离子交换器，也可和钠离子交换器配合使用，降低运行成本，提高水处理效果，本产品适用温度范围广：小于等于95℃。

本申请公开的用于水系统的组合物是给整个水系统除垢、除锈、除粘泥，这就等于除掉了腐蚀电池的阴极，只剩下金属阳极，就不能发生电化学腐蚀。同时给金属提供致密的无热阻型保护膜，防止金属与外界接触，阻断电子的流动，从根本上防腐蚀。此外，由于铁的钝化区在pH值为9～13的范围内，而所述用于水系统的组合物提高了水系统的pH值，从而进一步起到防锈的作用。使用本申请公开的用于水系统的组合物能够起到有效节能的作用。第一、在水系统中使用用于水系统的组合物运行，能在半个月内基本除掉整个水系统中的老垢、老锈。一个月内除净老垢、老锈。由于除掉了锅炉和换热设备上的垢和锈，仅此一点平均能节能20%以上。第二、使用用于水系统的组合物能够有效地防止人为失水，大幅节能。第三、使用用于水系统的组合物除掉了整个水系统中的垢、锈，使水系统的运行阻力减少，水力平衡得到改善，故也显著节能。第四、由于除掉水系统中的垢、锈，使金属导热效果好，换热器钢板不过烧，从而达到节能。使用运行用于水系统的组合物后，总计节能大约10%～30%。

本申请的发明人在调查新疆大中小型采暖系统后，发现钠离子交换再生废液严重污染地下水。而本申请公开的用于水系统的组合物不含有环境污染成分，为绿色环保产品。

另外，由于运行用于水系统的组合物可以彻底防腐，故可取消供热采暖水系统中的除氧设施。既节约了除氧设备投资，又节省了除氧运行经费。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明不局限于这些实施例。

制备实施例

实施例1

表1

组分	用量
		亚硝酸钠	10kg
氨水（1wt%）	5kg
		苯甲酸钠	10kg
氢氧化钠	30kg
		草酸钠	50kg
乙二醇聚氧乙烯-聚氧丙烯单烷基醚	1kg
		盐酸氨基脲	11kg
钼酸钠	50kg
		苯并三氮唑	10kg
乌洛托品	35kg
		酚酞	10kg
水	85kg

1、按表1的组分和用量将亚硝酸钠、氢氧化钠、苯并三氮唑、乌洛托品依次加入50kg50℃水中，搅拌均匀制成第一液体；

2、将氨水、苯甲酸钠、草酸钠、乙二醇聚氧乙烯-聚氧丙烯单烷基醚、盐酸氨基脲、钼酸钠、酚酞依次加入常温35kg水中，搅拌均匀制成第二液体；

3、将制得的第一液体和第二液体混合，使用200目不锈钢滤网过滤去除不溶物即制成用于水系统的组合物。

实施例2

表2

组分	用量
		亚硝酸钠	13kg
氨水（浓度为1wt%）	6.5kg
		苯甲酸钠	15kg
氢氧化钠	35kg
		草酸钠	40kg
乙二醇聚氧乙烯-聚氧丙烯单烷基醚	1.5kg
		盐酸氨基脲	15kg
钼酸钠	75kg
		苯并三氮唑	15kg
乌洛托品	40kg
		酚酞	15kg
水	120kg

制备方法与实施例1相同。

实施例3

表3

组分	用量
		亚硝酸钠	15kg
氨水（浓度为1wt%）	8kg
		苯甲酸钠	30kg
氢氧化钠	50kg

草酸钠	110kg
		乙二醇聚氧乙烯-聚氧丙烯单烷基醚	10kg
盐酸氨基脲	45kg
		钼酸钠	160kg
苯并三氮唑	45kg
		乌洛托品	90kg
酚酞	18kg
		水	300kg

制备方法与实施例1相同。

实验实施例

以下实验数据为采用实施例3制得的用于水系统的组合物在克拉玛依石化公司的热电分厂采暖系统中测试的数据。

1、腐蚀试验和阻垢试验（腐蚀率、缓蚀率及阻垢率）

表4

注：1、腐蚀率和缓蚀率按国家标准GB/T18175(水处理剂缓蚀性能的测定)进行测定，阻垢率按国家标准GB/T16632进行测定。

2、组合物投加浓度指：组合物投加量与系统补水量的重量比(单位：wt‰)。

3、四组试验数据中0‰是在实验室测试；其他三组是在现场监测换热器中采集的数据，测试时间分别为（2011年）1月20日-2月20日，2月21日-3月20日，3月21日-4月25日；表4中的试验前后挂片质量(g)为以上三个测试时间段获得的数据的平均值。

其中，以mm/a表示的腐蚀率X ₁ 按式(1)计算：

X₁=（8760×(m-m₀)×10）/s×p×t……式(1)

式(1)中，m----试片试验前的质量，g；

m₀----试片试验后酸洗后的质量，g；

s----试片的表面积，20cm²；

p----试片的密度7.85g/cm³；

t----试验时间，h；

8760----与一年相当的小时数，h/a；

10----与1cm相当的毫米数，mm/cm。

以百分数表示的缓蚀率X ₂ 按式(2)计算：

X₂=(（X₀-X₁）/X₀)×100……式(2)

式(2)中，X₀----试片空白试验的腐蚀率（计算方法同式(1)），mm/a；

X₁----加水处理剂(用于水系统的组合物)的试片的腐蚀率（计算方法同式(1)），mm/a。

以百分数表示的阻垢率X ₃ 按式(3)计算：

X₃=(（X₁-X₀）/（0.240-X₀)）×100……式(3)

式(3)中，X₀----未加水处理剂(用于水系统的组合物)的空白试液试验后的钙离子浓度数值，mg/mL；

X₁----加水处理剂(用于水系统的组合物)试液试验后的钙离子浓度数值，mg/mL；

0.240----试验前配置好的试液中的钙离子浓度数值，mg/mL。

根据表4中的测试结果可以看出，本申请所述的用于水系统的组合物具有优异的防腐蚀性能，腐蚀率平均值均小于0.1mm/a，缓蚀率均大约99%；其防结垢性能优良，阻垢率均大于90%。

2、节水节汽：测试时间为2011年1月20日-4月25日（补水采用新鲜水，按5wt‰在回水总管中加入实施例3制得的组合物），与2010年同期比较（补水采用除盐水，未使用本申请所述的组合物）。（每小时系统水循环量为200m³/h）

表5

其中，以百分数表示的失水率X ₄ 按式(4)计算：

X₄=X_补水/X_{系统循环量}×100……式(4)

式(4)中：X_补水----每小时补水量，m³/h；

X_{系统循环量}----每小时系统水循环量，m³/h。

从表5的结果可以看出，在水系统中应用本发明所述的组合物能够起到明显的防失水效果，通过补水加入所述组合物后人为失水率可控制在2%以下。

3、其他性能参数的测定和计算：

采用实施例3制得的用于水系统的组合物在克拉玛依石化公司的热电分厂采暖系统中测试以下数据(组合物投加量为系统补水量的5wt‰)：

表6

注1、X₀ 的数据来自实验室（见表4）

2、X₁ 的数据来自现场监测换热器

其中，以百分数表示的停用期间防生锈性能保护率X ₅ 按式(5)计算：

X₅=(（X₀-X₁）/X₀)×100……式(5)

式(5)中，X₀----停用期间试片空白试验的腐蚀率（计算方法同式(1)），单位：mm/a；

X₁----停用期间加实施例3的组合物的试片的腐蚀率（计算方法同式(1)），单位：mm/a。

Claims (10)

1.一种用于水系统的组合物，其由以下组分组成：

1-3重量份的亚硝酸钠、0.5-1重量份的1wt%的氨水、1-5重量份的苯甲酸钠、3-8重量份的氢氧化钠、4-12重量份的草酸钠、0.1-2重量份的乙二醇聚氧乙烯-聚氧丙烯单烷基醚、1-5重量份的盐酸氨基脲、5-18重量份的钼酸钠、1-5重量份的苯并三氮唑、3-12重量份的乌洛托品、1-3重量份的着色剂和8-65重量份的水。

2.根据权利要求1所述的组合物，其由以下组分组成：

1-1.5重量份的亚硝酸钠、0.5-0.8重量份的1wt%氨水、1-3重量份的苯甲酸钠、3-5重量份的氢氧化钠、4-11重量份的草酸钠、0.1-1重量份的乙二醇聚氧乙烯-聚氧丙烯单烷基醚、1.1-4.5重量份的盐酸氨基脲、5-16重量份的钼酸钠、1-4.5重量份的苯并三氮唑、3.5-9重量份的乌洛托品、1-1.8重量份的着色剂和8.5-30重量份的水。

3.根据权利要求2所述的组合物，其由以下组分组成：

1重量份的亚硝酸钠、0.5重量份的1wt%氨水、1重量份的苯甲酸钠、3重量份的氢氧化钠、5重量份的草酸钠、0.1重量份的乙二醇聚氧乙烯-聚氧丙烯单烷基醚、1.1重量份的盐酸氨基脲、5重量份的钼酸钠、1重量份的苯并三氮唑、3.5重量份的乌洛托品、1重量份的着色剂和8.5重量份的水；或者

1.3重量份的亚硝酸钠、0.65重量份的1wt%氨水、1.5重量份的苯甲酸钠、3.5重量份的氢氧化钠、4重量份的草酸钠、0.15重量份的乙二醇聚氧乙烯-聚氧丙烯单烷基醚、1.5重量份的盐酸氨基脲、7.5重量份的钼酸钠、1.5重量份的苯并三氮唑、4重量份的乌洛托品、1.5重量份的着色剂和12重量份的水；或者

1.5重量份的亚硝酸钠、0.8重量份的1wt%氨水、3重量份的苯甲酸钠、5重量份的氢氧化钠、11重量份的草酸钠、1重量份的乙二醇聚氧乙烯-聚氧丙烯单烷基醚、4.5重量份的盐酸氨基脲、16重量份的钼酸钠、4.5重量份的苯并三氮唑、9重量份的乌洛托品、1.8重量份的着色剂和30重量份的水。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的组合物，其中，所述着色剂为酚酞，所述组合物的外观为淡红色粘稠液体；当将所述组合物按10g/L稀释成水溶液时，该水溶液的pH值≥14；所述水系统为采暖系统或工业冷却循环水系统。

5.如权利要求1所述的组合物的制备方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1)，将1-3重量份的亚硝酸钠、3-8重量份的氢氧化钠、1-5重量份的苯并三氮唑、3-12重量份的乌洛托品依次加入50℃水中，搅拌均匀制成第一液体；

步骤2)，将0.5-1重量份的1wt%的氨水、1-5重量份的苯甲酸钠、4-12重量份的草酸钠、0.1-2重量份的乙二醇聚氧乙烯-聚氧丙烯单烷基醚、5-18重量份的钼酸钠、1-5重量份的盐酸氨基脲、1-3重量份的着色剂依次加入常温水中，搅拌均匀制成第二液体；

步骤3)，将制得的第一液体和第二液体混合过滤并去除不溶物，得所述用于水系统的组合物，其中，步骤1和步骤2所用水的总量为8-65重量份。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，

所述着色剂为酚酞；在所述步骤3)中，使用200目不锈钢滤网过滤去除不溶物。

7.如权利要求1所述的组合物的使用方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1)，非必须地清洗水系统的热水锅炉或换热站或者冷换设备；

步骤2)，在水系统的回水总管或加药系统中投加如权利要求1所述的用于水系统的组合物，所述用于水系统的组合物的投加量为系统总水量的1-5wt‰。

步骤3)，对水系统进行排污。

8.根据权利要求7所述的使用方法，其中，

所述水系统为采暖系统或工业冷却循环水系统；所述采暖系统包括换热站或热水锅炉、补水箱、回水总管、循环泵、供水总管和散热器；所述工业冷却循环水系统包括凉水塔、集水池、回水总管、循环泵、供水总管、加药系统、冷换设备；

在步骤1)中，使用盐酸进行清洗，同时清洗整个水系统；

在步骤2)中，所述用于水系统的组合物的投加量为系统总水量的5wt‰，当水系统中水的pH值≤8.5时，在水系统的补水箱或回水总管中加入所述组合物。

9.如权利要求1所述的组合物的使用方法，所述方法包括：在水系统停用保护期间，按水系统总水量的1-5wt‰投加如权利要求1所述的组合物，并封闭系统。

10.根据权利要求9所述的使用方法，

其中，所述方法进一步包括，当再次运行时，在水系统的补水箱中或回水总管中投加系统总水量的1-5wt‰的如权利要求1所述的组合物；在水系统正常运行时，在水系统的补水箱中或回水总管中投加系统补水量的1-5wt‰的如权利要求1所述的组合物。