CN107619121A - 一种无磷阻垢缓蚀剂 - Google Patents
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- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种无磷阻垢缓蚀剂，以重量计，包括以下原料：聚天冬氨酸15‑20％、水解聚马来酸酐6‑15％、马来酸‑丙烯酸共聚物3‑8％、丙烯酸‑2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸共聚物3‑8％、羟丙基‑β‑环糊精1‑3％，其余为水。本发明能够使得其在0～6℃的低温和60～80℃的高温循环中有效起到阻垢和缓蚀的功能，在上述的低温和高温水环境下对碳酸钙的阻垢率能够达到100％，并且对氧化铁具有很强的分散能力，能够有效防止金属设备的腐蚀。
Description
技术领域
本发明涉及工业循环冷却水阻垢缓蚀剂领域，具体涉及一种无磷阻垢缓蚀剂。
背景技术
在工业循环冷却水系统中，结垢和腐蚀是影响系统正常运行的两个主要问题。冷却水中的水垢一般由碳酸钙、磷酸钙、硫酸钙、硅酸钙、硅酸镁等微溶盐组成，这些微晶粒不断长大形成大晶体沉积在传热表面上。循环水系统中控制结垢最有效的方式就是投加阻垢剂，阻垢剂通过或螯合(络合)水中阳离子，阻止其与阴离子反应生成水垢，或吸附在晶核表面，将晶核与其他离子隔开从而抑制晶核长大；或吸附再微晶粒上，在其表面形成双电层，互相排斥阻碍微粒相互接触而长大。循环冷却水系统中存在的第二个问题就是金属设备的腐蚀。从热力学的理论可知几种常用金属碳钢、铜、不锈钢等在冷却水中都是不稳定的，他们最终将通过腐蚀到达各自的稳定状态，目前最常用的控制金属腐蚀的方法就是向溶液中投加缓蚀剂。缓释剂主要通过在金属表面成膜或影响金属的电化学过程来防腐。单一的缓蚀剂或阻垢剂既难以解决系统中同时存在的腐蚀与结构障碍，又存在阻垢缓蚀效率低、价格昂贵、操作麻烦等问题。因此需要不同阻垢缓蚀组分之间的协同效用来提高药剂效率、扩大适用范围。
近年来，国内外最为活跃领域之一是膦酸类缓蚀阻垢剂。膦酸类虽然缓蚀效果好，毒性低，价格低廉。但存在富营养化污染，易结磷酸盐水垢，能够促进微生物生长和繁殖，引起垢下腐蚀和微生物腐蚀。有机膦类缓蚀剂导致水体富营养化的同时，还对铜和铜合金有一定的侵蚀性。
因此从富营养化和生物降解方面来看，随着对环保的日益重视，上述缓蚀阻垢剂必然会被淘汰。
如中国专利CN101412568B公开了一种循环水阻垢剂，由以下几种原料组成：PASP(聚天冬氨酸)2.5～2.8份，ATMP(氨基三亚甲基膦酸)1～1.2份，HPMA(水解聚马来酸酐)2.4-2.6，AA/AMPS(丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚共聚物)1.2～1.4份，PAA(聚丙烯酸)1.1～1.3份，水0.7～1.8份。这种循环水阻垢剂含有磷，随着用量的累积会造成水体的富营养化积聚，影响生物降解，造成水体的富营养化的二次水质污染，最终仍然不符合绿色环保的理念。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无磷阻垢缓蚀剂，该阻垢缓蚀剂的组成能够使得其在0～80℃的温度环境中特别是在0～6℃的低温和60～80℃的高温循环冷却水系统中有效起到阻垢和缓蚀的功能，在上述的低温和高温水环境下对碳酸钙的阻垢率能够达到100％，并且对氧化铁具有很强的分散能力，能够有效防止金属设备的腐蚀。另外本发明还能够有效减缓循环水水质的二次污染。
本发明通过下述技术方案实现：
一种无磷阻垢缓蚀剂，以重量计，包括以下原料：聚天冬氨酸15～20％、水解聚马来酸酐6～15％、马来酸-丙烯酸共聚物3～8％、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物3～8％、羟丙基-β-环糊精1-3％，其余为水。
以重量计，聚天冬氨酸和水解聚马来酸酐的重量比为1.8～3:1。
以重量计，聚天冬氨酸和水解聚马来酸酐的重量比为2:1。
以重量计，水解聚马来酸酐和羟丙基-β-环糊精的重量比为3:1。
以重量计，还包括苯并三氮唑1～3％。
以重量计，由以下原料组成：聚天冬氨酸15～20％、水解聚马来酸酐6～15％、马来酸-丙烯酸共聚物3～8％、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物3～8％、羟丙基-β-环糊精1～3％，苯并三氮唑1～3％，其余为水。
一种无磷阻垢缓蚀剂在0～80℃循环冷却水中的应用。
一种无磷阻垢缓蚀剂在0～6℃的低温循环冷却水中的应用。
一种无磷阻垢缓蚀剂在60～80℃的高温循环冷却水中的应用。
本发明中通过各个阻垢缓蚀的协同配合作用，并加入羟丙基-β-环糊精，能够提高整个阻垢缓蚀剂的化学稳定性和冷热稳定性。
本发明针对水质pH一般为中性偏碱性(7～9)，对硬度、碱度和盐度的要求不是特别高。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明采用无磷复配方法，减少了磷元素的产生量和排放量；
2、本发明具有较高的阻垢效率，对碳酸钙的阻垢率可达100％；
3、本发明对氧化铁具有很强的分散能力，有效防止金属设备的腐蚀；
4、本发明具有绿色可生物降解性，无毒耐氯耐温，具有较高的钙容忍度；
5、本发明有多种不同的浓度，适用于不同硬度和碱度的水质，在高硬度、高碱度、高pH、高浓缩倍数系统中表现卓越，并具有缓蚀与阻垢双重效；
6、本发明对于低温(0～6℃)和高温(60～80℃)条件下的阻垢缓蚀效果较为显著，具有分散作用可有效防止金属设备的腐蚀。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
一种无磷阻垢缓蚀剂，以重量计，为以下原料：聚天冬氨酸15％、水解聚马来酸酐10％、马来酸-丙烯酸共聚物5％、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物10％、羟丙基-β-环糊精2％，其余为水。以和权利要求对应。
实施例2
一种无磷阻垢缓蚀剂，以重量计，为以下原料：聚天冬氨酸15％、水解聚马来酸酐8％、马来酸-丙烯酸共聚物4％、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物4％、羟丙基-β-环糊精2％、苯并三氮唑2％，其余为水。
实施例3
一种无磷阻垢缓蚀剂，以重量计，为以下原料：聚天冬氨酸20％、水解聚马来酸酐10％、马来酸-丙烯酸共聚物5％、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物5％、羟丙基-β-环糊精2％、苯并三氮唑2％，其余为水。
实施例4
一种无磷阻垢缓蚀剂，以重量计，为以下原料：聚天冬氨酸15％、水解聚马来酸酐6％、马来酸-丙烯酸共聚物8％、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物8％、羟丙基-β-环糊精1％、苯并三氮唑1％，其余为水。
实施例5
一种无磷阻垢缓蚀剂，以重量计，为以下原料：聚天冬氨酸18％、水解聚马来酸酐6％、马来酸-丙烯酸共聚物5％、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物5％、羟丙基-β-环糊精3％、苯并三氮唑3％，其余为水。
实施例6
一种无磷阻垢缓蚀剂，以重量计，为以下原料：聚天冬氨酸18％、水解聚马来酸酐10％、马来酸-丙烯酸共聚物6％、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物6％、羟丙基-β-环糊精2％、苯并三氮唑2％，其余为水。
为进一步说明本发明的性能及各组分协同配合产生的有益效果，以实施例5中的配比为基础，特设计如下对比例：
对比例1
以重量计，包括以下原料：聚天冬氨酸18％、水解聚马来酸酐6％、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物5％、羟丙基-β-环糊精3％、苯并三氮唑3％，其余为水。
对比例2
以重量计，包括以下原料：聚天冬氨酸25％、水解聚马来酸酐20％、马来酸-丙烯酸共聚物15％、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物15％、羟丙基-β-环糊精5％，其余为水。
对比例3
以重量计，包括以下原料：聚天冬氨酸18％、水解聚马来酸酐6％、马来酸-丙烯酸共聚物5％、羟丙基-β-环糊精3％、苯并三氮唑3％，其余为水。
对比例4
以重量计，包括以下原料：聚天冬氨酸18％、水解聚马来酸酐6％、马来酸-丙烯酸共聚物5％、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物5％、苯并三氮唑3％，其余为水。
对比例5
以重量计，包括以下原料：聚天冬氨酸18％、马来酸-丙烯酸共聚物5％、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物5％、羟丙基-β-环糊精3％、苯并三氮唑3％，其余为水。
以上述实施例1-6和对比例1-5制备得来的无磷阻垢缓蚀剂，设定试验条件如下：补充水pH值为7.5、温度分别为5±1℃和75±1℃、钙硬+总碱度为800mg/L，参照中华人民共和国国家标准GB/T16632-2008“水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法”，分别进行了缓蚀阻垢试验，在同样的使用条件下，测试缓蚀阻垢率结果如表1和表2。
表1(5±1)℃的低温循环冷却水
表2(75±1)℃的高温循环冷却水
从表1和表2可以知道，本发明中的实施例的阻垢率和缓释率均较好，能够说明本发明在低温(0～6℃)和高温(60～80℃)条件下的阻垢缓蚀效果较为显著，可有效防止金属设备的腐蚀。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种无磷阻垢缓蚀剂，其特征在于，以重量计，包括以下原料：聚天冬氨酸15-20％、水解聚马来酸酐6-15％、马来酸-丙烯酸共聚物3-8％、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物3-8％、羟丙基-β-环糊精1-3％，其余为水。
2.根据权利要求1所述的无磷阻垢缓蚀剂，其特征在于，以重量计，聚天冬氨酸和水解聚马来酸酐的重量比为1.8-3:1。
3.根据权利要求2所述的无磷阻垢缓蚀剂，其特征在于，以重量计，聚天冬氨酸和水解聚马来酸酐的重量比为2:1。
4.根据权利要求1-3任一项所述的无磷阻垢缓蚀剂，其特征在于，以重量计，水解聚马来酸酐和羟丙基-β-环糊精的重量比为3:1。
5.根据权利要求1所述的无磷阻垢缓蚀剂，其特征在于，以重量计，还包括苯并三氮唑1～3％。
6.根据权利要求5所述的无磷阻垢缓蚀剂，其特征在于，以重量计，由以下原料组成：聚天冬氨酸15-20％、水解聚马来酸酐6-15％、马来酸-丙烯酸共聚物3-8％、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物3-8％、羟丙基-β-环糊精1-3％，苯并三氮唑1～3％，其余为水。
7.一种无磷阻垢缓蚀剂在0～80℃循环冷却水中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，一种无磷阻垢缓蚀剂在0～6℃的低温循环冷却水中的应用。
9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，一种无磷阻垢缓蚀剂在60～80℃的高温循环冷却水中的应用。
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