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CN106007017A - 一种绿色环保的复合阻垢缓蚀药剂及制备方法 - Google Patents

一种绿色环保的复合阻垢缓蚀药剂及制备方法 Download PDF

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王坤鹏
李俊峰
王志成
张冲
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Abstract

本发明涉及一种绿色环保的复合阻垢缓蚀药剂及制备方法，所述药剂其组成成分及质量份数为：多氨基多醚基甲叉膦酸：10份‑20份、多元醇磷酸酯：15份‑25份、聚环氧琥珀酸：5份‑15份、丙烯酸‑丙烯酸酯‑磺酸盐共聚物：10份‑20份、无水氯化锌：5份‑15份、助溶剂：1份‑10份、水：20份‑40份。本发明的复合阻垢缓蚀药剂各组分之间具有良好的协同增效作用，使得复合剂具有优异的阻垢分散和缓蚀性能。钙离子容忍度高，标准测定阻垢率能够达到98％。特别适用水温在50℃‑60℃工业循环水，在高浓缩倍数、高温度、高碱度的循环冷却水系统中使用具有优异的阻垢分散和缓蚀性能。

Description

一种绿色环保的复合阻垢缓蚀药剂及制备方法
技术领域
本发明涉及复合阻垢缓蚀药，特别涉及一种绿色环保的复合阻垢缓蚀药剂及制备方法。
背景技术
工业冷却用水在我国工业用水中占有相当大的比重，随着经济的持续增长，现有水资源供需矛盾更加突出，为节约用水、降低能耗需要不断提高循环水的浓缩倍数，国家科技部“十五”期间重点支持了“工业循环冷却水节水成套技术开发及应用示范”项目，鼓励工业循环冷却水浓缩倍数提到5倍以上，为企业节水、减少污水排放起到重要作用，“十二五”期间水污染的防治控制更是重中之重，过高的浓缩倍数使得水中盐分不断提高，会导致循环冷却水系统出现结垢、腐蚀现象，这对现有水处理药剂提出了更高的要求。
在工业循环冷却水浓缩倍数5倍以上条件下，使用现有水处理药剂只有提高使用浓度，这不仅造成药剂成本增加，也会带来更大的水质污染，在现行环境压力和经济形势下，开发一种绿色环保的高效阻垢缓蚀剂是该领域的新方向。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺点，提供一种成本低、药效稳定、无污染、适合在水温50℃-60℃条件下使用的复合阻垢缓蚀药剂，广泛适用在工业循环冷却水浓缩倍数5倍以上条件下使用。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种绿色环保的复合阻垢缓蚀药剂，其组成成分及质量份数为：多氨基多醚基甲叉膦酸：10份-20份、多元醇磷酸酯：15份-25份、聚环氧琥珀酸：5份-15份、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物：10份-20份、无水氯化锌：5份-15份、助溶剂：1份-10份、水：20份-40份。
一种绿色环保的复合阻垢缓蚀药剂，其组成成分及质量份数优选为：多氨基多醚基甲叉膦酸：13份-18份、多元醇磷酸酯：10份-15份、聚环氧琥珀酸：8份-13份、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物：10份-20份、无水氯化锌：5份-15份、助溶剂：1份-10份、水：20份-40份。
所述的助溶剂为盐酸。
一种绿色环保的复合阻垢缓蚀药剂的制备方法，具体操作如下：
1)按上述组分配比，将多氨基多醚基甲叉膦酸、多元醇磷酸酯与1/2的水加入反应釜中混合，加温至40℃，调整转速为100-120r/min，搅拌10min-20min，得到溶液A；
2)再将聚环氧琥珀酸、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物与剩余水加入反应釜中混合，加温至40℃，调整转速为100-120r/min，搅拌10min-20min，得到溶液B；
3)在反应釜中慢慢将溶液A与溶液B混合搅拌，调低转速为40-60r/min，保温搅拌10min-20min，再将无水氯化锌、助溶剂加入搅拌，调整转速为120r/min，继续搅拌30min；
4)再保温2小时后，并透过观察窗观察溶液清澈透亮，即得成品。
所述的复合阻垢缓蚀药剂用于水温50℃-60℃、浓缩倍数为5倍以上的工业循环冷却水，在工业循环冷却水系统中添加量为40mg/l。
多氨基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)具有很高的螯合分散性能和很高的钙容忍度及优异的阻垢性，对碳酸钙、磷酸钙、硫酸钙的阻垢性能优异，特别适用于高浓缩倍数、高温度、高碱度的循环冷却水系统。复配药剂时可作为锌盐稳定剂。
聚环氧琥珀酸(PESA)是一种无磷无氮的绿色水处理剂，它是在聚马来酸类阻垢剂的分子中插入氧分子，使其具有良好的阻垢性能，对钙螯合能力强，又无磷无氮、易于生物降解，适用于高浓缩倍数、高温度、高碱度的循环冷却水系统，该类分散剂是一种兼具缓蚀性能的高效阻垢分散剂，在工业循环冷却水浓缩倍数5倍以上条件下使用能起到很大的阻碳酸钙垢的作用。
多元醇磷酸酯(PAPE)水溶性好，水解率低，近乎无毒，有良好的阻垢和缓蚀性能。由于分子中引入了多个聚氧乙烯基，不仅提高了缓蚀性能，也提高了对钙垢的阻垢和泥沙的分散能力。多元醇磷酸酯能够与多种水稳定剂混溶性状良好。
丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物为东涛化工技术有限公司生产的DT-101，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物是一种兼具缓蚀性能的高效阻垢分散剂，适用于高浓缩倍数、高温度、高碱度条件下使用。
无水氯化锌是常用的阴极型缓蚀剂，常与其他类型水处理剂混合使用。
助溶剂为盐酸，发挥稳定锌盐作用，使复合剂更加稳定。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
1、各组分之间具有良好的协同增效作用，使得复合剂具有优异的阻垢分散和缓蚀性能。钙离子容忍度高，按《水处理剂阻垢性能的测定--碳酸钙沉积法》(GB-T 16632-2008)标准测定阻垢率能够达到98％。
2、特别适用水温在50℃-60℃工业循环水，在高浓缩倍数、高温度、高碱度的循环冷却水系统中使用具有优异的阻垢分散和缓蚀性能。
3、本发明的复合剂组分易于复配，用量少、成本低，长期存储稳定性好。
4、本发明的复合剂属于绿色环保药剂，易于生物降解，低毒无污染，减少工业废水处理量。
5、本发明试剂即可直接使用原液，也可按一定比例稀释使用，不影响使用效果。
6、适用pH值在6.5—8.5范围内，具有自适自控功能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明：
以下实施例对本发明进行详细描述。这些实施例仅是对本发明的最佳实施方案进行描述，并不对本发明的范围进行限制。
实施例1：
复合阻垢缓蚀剂，各组分重量份数组成为：多氨基多醚基甲叉膦酸15份、多元醇磷酸酯20份、聚环氧琥珀酸12份、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物13份、无水氯化锌6份、助溶剂5份、水29份。其制备过程是按照上述制备方法进行即得本发明复合阻垢缓释剂。
本实例复合阻垢缓蚀药剂的制备方法，具体操作如下：
1)按上述组分配比，将多氨基多醚基甲叉膦酸、多元醇磷酸酯与1/2的水加入反应釜中混合，加温至40℃，调整转速为110r/min，搅拌15min，得到溶液A；
2)再将聚环氧琥珀酸、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物与剩余水加入反应釜中混合，加温至40℃，调整转速为100r/min，搅拌20min，得到溶液B；
3)在反应釜中慢慢将溶液A与溶液B混合搅拌，调低转速为40r/min，保温搅拌10min，再将无水氯化锌、助溶剂加入搅拌，调整转速为120r/min，继续搅拌30min；
4)再保温2小时后，并透过观察窗观察溶液清澈透亮，即得成品。
实施例2：
本发明所述的复合阻垢缓蚀剂，各组分重量份数组成为：多氨基多醚基甲叉膦酸18份、多元醇磷酸酯22份、聚环氧琥珀酸8份、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物15份、无水氯化锌5份、助溶剂4份、水28份。其制备过程是按照上述制备方法进行即得本发明复合阻垢缓释剂。
本实例复合阻垢缓蚀药剂的制备方法，具体操作如下：
1)按上述组分配比，将多氨基多醚基甲叉膦酸、多元醇磷酸酯与1/2的水加入反应釜中混合，加温至40℃，调整转速为120r/min，搅拌20min，得到溶液A；
2)再将聚环氧琥珀酸、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物与剩余水加入反应釜中混合，加温至40℃，调整转速为110r/min，搅拌15min，得到溶液B；
3)在反应釜中慢慢将溶液A与溶液B混合搅拌，调低转速为50r/min，保温搅拌15min，再将无水氯化锌、助溶剂加入搅拌，调整转速为110r/min，继续搅拌30min；
4)再保温2小时后，并透过观察窗观察溶液清澈透亮，即得成品。
实施例3：
本发明所述的复合阻垢缓蚀剂，各组分重量份数组成为：多氨基多醚基甲叉膦酸12份、多元醇磷酸酯18份、聚环氧琥珀酸10份、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物17份、无水氯化锌6份、助溶剂5份、水32份。其制备过程是按照上述制备方法进行即得本发明复合阻垢缓释剂。
1)按上述组分配比，将多氨基多醚基甲叉膦酸、多元醇磷酸酯与1/2的水加入反应釜中混合，加温至40℃，调整转速为110r/min，搅拌20min，得到溶液A；
2)再将聚环氧琥珀酸、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物与剩余水加入反应釜中混合，加温至40℃，调整转速为110r/min，搅拌10min，得到溶液B；
3)在反应釜中慢慢将溶液A与溶液B混合搅拌，调低转速为60r/min，保温搅拌15min，再将无水氯化锌、助溶剂加入搅拌，调整转速为100r/min，继续搅拌30min；
4)再保温2小时后，并透过观察窗观察溶液清澈透亮，即得成品。
化验室试验：
模拟高浓缩倍数高碱度水缓蚀阻垢试验，模拟高浓缩倍数高碱度水见表1：
表1：
在表1所述水质条件下，按《水处理剂阻垢性能的测定--碳酸钙沉积法》(GB-T16632-2008)中实验方法进行阻垢率测定，实施例1、实施例2和实施例3在不同浓度下阻垢率见表2。
表2：
从表2可以看出当投加浓度超过40mg/l时，阻垢率变化不大，其中实施例1投加40mg/l时，用药量较少且阻垢率为98.65％，完全符合国家标准要求，阻垢效果优异。
在表1所述水质条件下，水温为50℃，将实施例1、实施例2和实施例3进行缓蚀试验，模拟运行72小时，按《水处理剂缓蚀性能的测定--旋转挂片法》(GB-T 18175-2000)标准执行，在投加浓度40mg/l时碳钢腐蚀率见表3。
表3：
加药量40mg/l 实施例1 实施例2 实施例3
碳钢mm/a 0.0361 0.0412 0.0435
从表3所示数据可以看出各组碳钢腐蚀速率均满足《工业循环冷却水处理设计规范》(GB 50050--2007)的要求小于0.125mm/a。
现场试验：
轧钢厂间接冷却循环水水质见表4。
表4：
该系统保有水量1750m3,循环水量2000m3/h，夏季浓缩倍数为8倍，回水温在40-50℃之间，使用实施例1的复合阻垢缓蚀剂，投加浓度按40mg/l，连续运行1个月，并进行现场跟踪实际使用效果，检修期间现场板式换热器间冷侧和冷却塔内没有发现明显积垢现象，对碳钢腐蚀速率见表为0.0475mm/a。经实验证实本发明在高浓缩倍数下阻垢缓蚀作用明显，现场使用效果良好。

Claims (5)

1.一种绿色环保的复合阻垢缓蚀药剂，其特征在于，其组成成分及质量份数为：多氨基多醚基甲叉膦酸：10份-20份、多元醇磷酸酯：15份-25份、聚环氧琥珀酸：5份-15份、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物：10份-20份、无水氯化锌：5份-15份、助溶剂：1份-10份、水：20份-40份。
2.根据权利要求1所述的一种绿色环保的复合阻垢缓蚀药剂，其特征在于，其组成成分及质量份数优选为：多氨基多醚基甲叉膦酸：13份-18份、多元醇磷酸酯：10份-15份、聚环氧琥珀酸：8份-13份、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物：10份-20份、无水氯化锌：5份-15份、助溶剂：1份-10份、水：20份-40份。
3.根据权利要求1所述的一种绿色环保的复合阻垢缓蚀药剂，其特征在于，所述的助溶剂为盐酸。
4.一种绿色环保的复合阻垢缓蚀药剂的制备方法，其特征在于，具体操作如下：
1)按上述组分配比，将多氨基多醚基甲叉膦酸、多元醇磷酸酯与1/2的水加入反应釜中混合，加温至40℃，调整转速为100-120r/min，搅拌10min-20min，得到溶液A；
2)再将聚环氧琥珀酸、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物与剩余水加入反应釜中混合，加温至40℃，调整转速为100-120r/min，搅拌10min-20min，得到溶液B；
3)在反应釜中慢慢将溶液A与溶液B混合搅拌，调低转速为40-60r/min，保温搅拌10min-20min，再将无水氯化锌、助溶剂加入搅拌，调整转速为120r/min，继续搅拌30min；
4)再保温2小时后，并透过观察窗观察溶液清澈透亮，即得成品。
5.权利要求1所述的复合阻垢缓蚀药剂用于水温50℃-60℃、浓缩倍数为5倍以上的工业循环冷却水时，在工业循环冷却水系统中添加量为40mg/l。
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