CN112174342B - 一种缓蚀阻垢剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种缓蚀阻垢剂及其制备方法，主要由按重量份数计的以下原料制得：聚环氧琥珀酸3‑8份、水溶性氧化性无机金属盐5‑8份、羧酸‑磺酸‑丙烯酸酯三元共聚物15‑20份，葡萄糖酸钠7‑10份；烷基环氧羧酸钠10‑15份；水解聚马来酸酐5‑9份；聚天冬胺酸20‑25份；金属缓蚀剂1‑4份；锌盐5‑8份和适量纯水。本发明的缓蚀阻垢剂适用范围广，可用于含有高浓度氯离子、高温、高pH和光热的环境下，适用于工业循环冷却水系统和反渗透膜水处理系统，对氯离子的侵蚀，有较强的阻碍作用，具有优异的缓蚀、阻垢效果，且因产品含磷量低，减少了磷的排放，具有较好的环保性。

Description

一种缓蚀阻垢剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及水处理领域，具体而言，涉及一种缓蚀阻垢剂及其制备方法。

背景技术

随着工业的发展，企业已普遍用循环水代替直流水，并通过提高循环冷却水的浓缩倍数，最大限度地节省水资源，但随着浓缩倍数的增加，水中腐蚀性离子(氯离子)及成垢盐类亦成倍增加，带来严重的腐蚀及结垢问题。如不及时采取相应措施，会造成设备腐蚀、结垢，出现换热率下降甚至无法冷却，温度过高出现烧穿的现象，造成设备损坏、停产等严重后果，造成严重的经济损失。现在最常用的减缓腐蚀、防止结垢的方法是加入相应缓蚀阻垢剂。

目前，市场上的缓蚀阻垢剂主要有以下缺点：

1、同一种药剂难以适应在各种水质环境下的使用。

2、市场上经营的缓蚀阻垢剂绝大多数含磷较高，不环保，产品在使用过程中会分解产生磷酸盐，对环境造成污染；

3、产品的缓蚀和阻垢效果差，产品在使用过程中，投加浓度大，使用成本高，不利于推广应用。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种缓蚀阻垢剂，该缓蚀阻垢剂适用范围广，可用于含有高浓度氯离子、高温、高pH和光热的环境下，适用于工业循环冷却水系统和反渗透膜水处理系统，对氯离子的侵蚀，有较强的阻碍作用，具有优异的缓蚀、阻垢效果，且因产品含磷量低，减少了磷的排放，具有较好的环保性。

本发明的第二目的在于提供上述缓蚀阻垢剂的制备方法，该制备方法操作简单，成本较低，制备出的缓蚀阻垢剂具有针对性强、无毒性、耐氯化物、成本低、环境友好、安全高效等优点。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种缓蚀阻垢剂，主要由按重量份数计的以下原料制得：聚环氧琥珀酸3-8份、水溶性氧化性无机金属盐5-8份、羧酸-磺酸-丙烯酸酯三元共聚物15-20份，葡萄糖酸钠7-10份；烷基环氧羧酸钠10-15份；水解聚马来酸酐5-9份；聚天冬胺酸20-25份；金属缓蚀剂1-4份；锌盐5-8份和适量纯水。

优选地，所述缓蚀阻垢剂主要由按重量份数计的以下原料制得：聚环氧琥珀酸4-7份、水溶性氧化性无机金属盐6-7份、羧酸-磺酸-丙烯酸酯三元共聚物17-18份、葡萄糖酸钠8-9份、烷基环氧羧酸钠12-13份、水解聚马来酸酐7-8份、聚天冬胺酸22-23份、金属缓蚀剂2-3份、锌盐6-7份和适量纯水。

优选地，所述缓蚀阻垢剂主要由按重量份数计的以下原料制得：聚环氧琥珀酸5份、水溶性氧化性无机金属盐7份、羧酸-磺酸-丙烯酸酯三元共聚物18份、葡萄糖酸钠9份、烷基环氧羧酸钠13份、水解聚马来酸酐8份、聚天冬胺酸23份、金属缓蚀剂3份、锌盐7份和适量纯水。

在上述原料中，葡萄糖酸钠具有明显的协同效应，与其他有机缓蚀剂复配，可大大提高缓蚀性能，且葡萄糖酸钠在较高的温度条件下仍具有较高的缓蚀效率。聚环氧琥珀酸与聚天冬胺酸具有协同阻垢作用，能够提高药剂对碳酸钙、硫酸钙以及硫酸钡垢的阻垢能力。

聚天冬氨酸的主要作用是阻垢和分散，兼有缓蚀作用。作为阻垢剂，特别适合于抑制冷却水、锅炉水及反渗透处理中的碳酸钙垢、硫酸钙垢、硫酸钡垢和磷酸钙垢的形成。对碳酸钙的阻垢率可达100％。同时，其具有分散作用并可有效防止金属设备的腐蚀。聚天冬氨酸与烷基环氧羧酸钠复配具有良好的协同效应，大大地增强了水处理剂的阻垢性能。

烷基环氧羧酸钠是一种新型的无毒、能耐氯、耐温无磷绿色缓蚀阻垢剂，阻碳酸钙垢性能优于磷酸盐。对卤素稳定，钙容忍度较高。当与锌盐复配时,还有具有缓蚀作用。对碳钢有缓蚀作用，这是本方明的特有优势之一。

水解聚马来酸酐无毒，易溶于水，化学稳定性及热稳定性高，分解温度在330℃以上。由于水解聚马来酸酐阻垢性能和耐高温性能优异，因此在海水淡化的闪蒸装置中和低压锅炉及工业循环冷却水中得到广泛使用。另外水解聚马来酸酐有一定的缓蚀作用，与锌盐复配缓蚀效果更好。

羧酸-磺酸-丙烯酸酯三元共聚物是一种新型的含有多种官能团的聚电解质阻垢分散剂。由于在共聚物的分子链上同时含有强酸、弱酸与非离子基团，本产品在高温、高pH、高硬与高碱条件下具有较高的钙容忍度，对水中的碳酸钙、磷酸钙、锌垢、氧化铁以及泥沙等污垢的沉积，具有优良的抑制作用和分散性能。AA-AMPS-HPA三元共聚物与聚磷酸盐、锌盐、有机膦酸盐等常用水处理剂配伍性能良好，尤其是可与锌盐大剂量复配，稳锌率高，从而提高了药剂对碳钢的缓蚀率。

对于本发明的缓蚀阻垢剂来说，现有技术中的配方主剂一般都是采用聚环氧琥珀酸、葡萄糖酸钠或者磷酸盐，存在的缺点在于主剂成分比较单一，阻垢效果差，本发明通过将上述组分进行复配后，由于主剂采用了复合型的烷基环氧羧酸钠、聚天冬氨酸和羧酸-磺酸-丙烯酸酯三元共聚物等，其阻垢效果提升，尤其是在用量上来说，主剂里面的羧酸-磺酸-丙烯酸酯三元共聚物用量最大，这是由于其与锌盐大剂量复配，稳锌率高，能够极大提高药剂对碳钢的缓蚀率。

优选地，所述水溶性氧化性无机金属盐为钼酸钠、钼酸钾、钼酸铵、钨酸钠、钨酸钾和钨酸铵中的至少一种。水溶性氧化性无机金属盐在pH值为7以下的循环水中更易于在容器表面形成氧化膜，并可以与无机锌盐形成的沉积膜共同起到很好地缓蚀作用，能够有效抑制循环水系统腐蚀。

优选地，所述锌盐为七水硫酸锌、氯化锌和硝酸锌中的任意一种或几种。进一步的，所述锌盐为七水硫酸锌。锌盐能够与水解聚马来酸酐和烷基环氧羧酸钠复配，从而提高缓蚀作用。

优选地，所述金属缓蚀剂为苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑或巯基苯骈噻唑的任意一种或几种。金属缓蚀剂能够有效缓解水体对金属的腐蚀尤其是对铜的腐蚀。

本发明还提供了一种上述缓蚀阻垢剂的制备方法，包括如下步骤：

（A）将聚环氧琥珀酸、水溶性氧化性无机金属盐、羧酸-磺酸-丙烯酸酯三元共聚物、水解聚马来酸酐、烷基环氧羧酸钠、锌盐、葡萄糖酸钠、聚天冬胺酸和纯水混合均匀，得到混合液；

（B）将金属缓蚀剂溶解于所述混合液中，搅拌均匀。

优选地，所述B步骤的搅拌速度为75-90r/min，搅拌时间为80-95min，搅拌温度为20-25℃。通过采用这种搅拌速度、时间以及温度，保证了制得的缓蚀阻垢剂的有效率。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

（1）本发明的缓蚀阻垢剂不含磷，避免了因磷的排放而引起的水质富营养化问题，减轻了环境污染，具有良好的环保性；

（2）通过聚天冬氨酸与烷基环氧羧酸钠复配具有良好的协同效应，大大地增强了水处理剂的阻垢性能；

（3）通过水解聚马来酸酐与锌盐复配提高了缓蚀效果；

（4）通过聚环氧琥珀酸与聚天冬胺酸的协同阻垢作用，提高了对碳酸钙、硫酸钙以及硫酸钡垢的阻垢能力；

（5）通过添加羧酸-磺酸-丙烯酸酯三元共聚物，提高了药剂对高温、高pH、高硬与高碱条件下的钙容忍度，对水中的碳酸钙、磷酸钙、锌垢、氧化铁以及泥沙等污垢的沉积，也有优良的抑制作用和分散性能；且其可与锌盐大剂量复配，稳锌率高，能够有效提高药剂对碳钢的缓蚀率。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

天平称量原料，各个原料的具体质量如下：聚环氧琥珀酸为3g、水溶性氧化性无机金属盐为5g、羧酸-磺酸-丙烯酸酯三元共聚物为15g、葡萄糖酸钠为7g、烷基环氧羧酸钠为10g、水解聚马来酸酐为5g、聚天冬胺酸为20g、金属缓蚀剂为1g、锌盐为5g，纯水为50g。

上述水溶性氧化性无机金属盐为钨酸钠。

上述锌盐为七水硫酸锌。

上述金属缓蚀剂为苯并三氮唑。

称量完成后，将聚环氧琥珀酸、水溶性氧化性无机金属盐、羧酸-磺酸-丙烯酸酯三元共聚物、水解聚马来酸酐、烷基环氧羧酸钠、锌盐、葡萄糖酸钠、聚天冬胺酸和纯水在反应釜中混合均匀，得到混合液；然后将金属缓蚀剂溶解于所述混合液中，放入搅拌器中搅拌均匀即制得缓蚀阻垢剂。搅拌器的搅拌速度设定为75r/min，搅拌时间为80min，搅拌温度为20℃。

实施例2

天平称量原料，各个原料的具体质量如下：聚环氧琥珀酸为4g、水溶性氧化性无机金属盐为6g、羧酸-磺酸-丙烯酸酯三元共聚物为17g、葡萄糖酸钠为8g、烷基环氧羧酸钠为12g、水解聚马来酸酐为7g、聚天冬胺酸为22g、金属缓蚀剂为2g、锌盐为6g，纯水为40g。

上述水溶性氧化性无机金属盐为钨酸钠。

上述锌盐为七水硫酸锌。

上述金属缓蚀剂为苯并三氮唑。

称量完成后，将聚环氧琥珀酸、水溶性氧化性无机金属盐、羧酸-磺酸-丙烯酸酯三元共聚物、水解聚马来酸酐、烷基环氧羧酸钠、锌盐、葡萄糖酸钠、聚天冬胺酸和纯水在反应釜中混合均匀，得到混合液；然后将金属缓蚀剂溶解于所述混合液中，放入搅拌器中搅拌均匀即制得缓蚀阻垢剂。搅拌器的搅拌速度设定为80r/min，搅拌时间为85min，搅拌温度为22℃。

实施例3

天平称量原料，各个原料的具体质量如下：聚环氧琥珀酸为5g、水溶性氧化性无机金属盐为7g、羧酸-磺酸-丙烯酸酯三元共聚物为18g、葡萄糖酸钠为9g、烷基环氧羧酸钠为13g、水解聚马来酸酐为8g、聚天冬胺酸为23g、金属缓蚀剂为3g、锌盐为7g，纯水为35g。

上述水溶性氧化性无机金属盐为钼酸钠、钼酸钾和钨酸钠按质量比1:2:1进行混合得到。

上述锌盐为七水硫酸锌和氯化锌按质量比1:1进行混合得到。

上述金属缓蚀剂为苯并三氮唑和甲基苯并三氮唑按质量比1:1进行混合得到。

称量完成后，将聚环氧琥珀酸、水溶性氧化性无机金属盐、羧酸-磺酸-丙烯酸酯三元共聚物、水解聚马来酸酐、烷基环氧羧酸钠、锌盐、葡萄糖酸钠、聚天冬胺酸和纯水在反应釜中混合均匀，得到混合液；然后将金属缓蚀剂溶解于所述混合液中，放入搅拌器中搅拌均匀即制得缓蚀阻垢剂。搅拌器的搅拌速度设定为85r/min，搅拌时间为90min，搅拌温度为23℃。

实施例4

天平称量原料，各个原料的具体质量如下：聚环氧琥珀酸为8g、水溶性氧化性无机金属盐为8g、羧酸-磺酸-丙烯酸酯三元共聚物为20g、葡萄糖酸钠为10g、烷基环氧羧酸钠为15g、水解聚马来酸酐为9g、聚天冬胺酸为25g、金属缓蚀剂为4g、锌盐为8g，纯水为30g。

上述水溶性氧化性无机金属盐为钨酸钠。

上述锌盐为七水硫酸锌。

上述金属缓蚀剂为苯并三氮唑。

称量完成后，将聚环氧琥珀酸、水溶性氧化性无机金属盐、羧酸-磺酸-丙烯酸酯三元共聚物、水解聚马来酸酐、烷基环氧羧酸钠、锌盐、葡萄糖酸钠、聚天冬胺酸和纯水在反应釜中混合均匀，得到混合液；然后将金属缓蚀剂溶解于所述混合液中，放入搅拌器中搅拌均匀即制得缓蚀阻垢剂。搅拌器的搅拌速度设定为90r/min，搅拌时间为95min，搅拌温度为25℃。

实施例5

本实施例与实施例2的区别仅在金属缓蚀剂成分上选用的为甲基苯并三氮唑。

实施例6

本实施例与实施例2的区别仅在金属缓蚀剂成分上选用的为巯基苯骈噻唑。

实施例7

本实施例与实施例2的区别仅在锌盐成分上选用的为氯化锌。

实施例8

本实施例与实施例2的区别仅在锌盐成分上选用的为硝酸锌。

实施例9

本实施例与实施例2的区别仅在金属缓蚀剂成分上选用的为钼酸钠。

实施例10

本实施例与实施例2的区别仅在金属缓蚀剂成分上选用的为钼酸钾。

比较例1

其他步骤与实施例2操作一致，只是不添加水溶性氧化性无机金属盐。

比较例2

其他步骤与实施例2操作一致，只是添加的羧酸-磺酸-丙烯酸酯三元共聚物为5g。

比较例3

其他步骤与实施例2操作一致，只是添加的羧酸-磺酸-丙烯酸酯三元共聚物为30g。

比较例4

市售产品：TH-619B型缓蚀阻垢剂

测试结果

上述实施例与比较例中的组份原料均为市售工业品。

将上述实施例1-10、比较例1-3以及市售某有机磷药剂进行对比试验，本次实验采用国家标准GB16632-2008T水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法测试阻垢性能，实验水温80℃。采用国家标准GB/T18175旋转挂片法进行缓蚀性能测试，实验水温80℃，转速75转/分，运行72小时。

本实验用水为某企业循环冷却水的补充水。

上述实施例1-10、比较例1-3以及市售某有机磷药剂的效果对比实验结果见表1。

表1 实验结果

通过表1的数据可以看出，经过合理的成分质量比，本发明高效缓蚀阻垢剂阻垢剂、缓蚀率均远远高于市面上采购的缓蚀阻垢剂的阻垢率和缓蚀率。且本发明的实施例2所采用的配比产生的效果最为优异。

将表1中的实施例2与实施例5和实施例6进行对比，可以看出相同投加量，金属缓蚀剂为苯并三氮唑时的缓蚀阻垢效果最好。将表1中的实施例2与实施例7和实施例8进行对比，可以看出相同投加量，所用锌盐为七水硫酸钠时所得药剂的缓蚀阻垢效果最好。将表1中的实施例2与实施例9和实施例10进行对比，可以看出相同投加量，水溶性氧化性无机金属盐为钨酸钠时所制得的药剂的缓蚀阻垢效果最好。

将表1中的实施例2与比较例1进行对比，可以看出，相同投加量时，实施例2的药剂的缓蚀率明显高于比较例1。这说明添加了水溶性氧化性无机金属盐的药剂缓蚀效果明显提高，水溶性氧化性无机金属盐可以与无机锌盐形成的沉积膜共同起到很好地缓蚀作用，能够有效抑制循环水系统腐蚀。

将表1中的实施例2与比较例2和比较例3进行对比，发现当羧酸-磺酸-丙烯酸酯三元共聚物加量过高或过低时，均会影响药剂的缓蚀阻垢效果，由此可以看出，实施例1-10的羧酸-磺酸-丙烯酸酯三元共聚物的份数需要控制在合理范围内，才能够保证制得的药剂具有良好的缓蚀阻垢效果。

总之，本发明的缓蚀阻垢剂适用范围广，可用于含有高浓度氯离子、高温、高pH和光热的环境下，适用于工业循环冷却水系统和反渗透膜水处理系统，对氯离子的侵蚀，有较强的阻碍作用，具有优异的缓蚀、阻垢效果，且因产品含磷量低，减少了磷的排放，具有较好的环保性。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (3)

1.一种缓蚀阻垢剂，其特征在于，由按重量份数计的以下原料制得：聚环氧琥珀酸3-8份、水溶性氧化性无机金属盐5-8份、羧酸-磺酸-丙烯酸酯三元共聚物15-20份，葡萄糖酸钠7-10份；烷基环氧羧酸钠10-15份；水解聚马来酸酐5-9份；聚天冬胺酸20-25份；金属缓蚀剂1-4份；锌盐5-8份和适量纯水；

所述水溶性氧化性无机金属盐为钼酸钠、钼酸钾、钼酸铵、钨酸钠、钨酸钾和钨酸铵中的至少一种；

所述锌盐为七水硫酸锌、氯化锌和硝酸锌中的任意一种或几种；

所述金属缓蚀剂为苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑或巯基苯骈噻唑的任意一种或几种；

所述缓蚀阻垢剂的制备方法包括如下步骤：

(A)将聚环氧琥珀酸、水溶性氧化性无机金属盐、羧酸-磺酸-丙烯酸酯三元共聚物、水解聚马来酸酐、烷基环氧羧酸钠、锌盐、葡萄糖酸钠、聚天冬胺酸和纯水混合均匀，得到混合液；

(B)将金属缓蚀剂溶解于所述混合液中，搅拌均匀；

所述B步骤的搅拌速度为75-90r/min，搅拌时间为80-95min，搅拌温度为20-25℃。

2.根据权利要求1所述的缓蚀阻垢剂，其特征在于，主要由按重量份数计的以下原料制得：聚环氧琥珀酸4-7份、水溶性氧化性无机金属盐6-7份、羧酸-磺酸-丙烯酸酯三元共聚物17-18份、葡萄糖酸钠8-9份、烷基环氧羧酸钠12-13份、水解聚马来酸酐7-8份、聚天冬胺酸22-23份、金属缓蚀剂2-3份、锌盐6-7份和适量纯水。

3.根据权利要求1所述的缓蚀阻垢剂，其特征在于，主要由按重量份数计的以下原料制得：聚环氧琥珀酸5份、水溶性氧化性无机金属盐7份、羧酸-磺酸-丙烯酸酯三元共聚物18份、葡萄糖酸钠9份、烷基环氧羧酸钠13份、水解聚马来酸酐8份、聚天冬胺酸23份、金属缓蚀剂3份、锌盐7份和适量纯水。