JP2003159597A - 水処理剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水分の影響により生じる腐食およびスケール
の生成を抑制するための薬剤に関する。 【解決手段】 水処理剤は、水分の影響により生じる
腐食およびスケールの生成を抑制するための薬剤であ
り、シリカとｐＨ調整剤とスケール抑制剤とを含んでい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、水処理剤，とく
に水分の影響によりボイラ系統，たとえばボイラの水管
やエコノマイザの水管等の伝熱面に生じる腐食およびス
ケールの生成を抑制するための水処理剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ボイラ系統の腐食を引き起こす主
な要因としては、給水あるいは缶水が、溶存酸素濃度
が高い、ｐＨの適正範囲（１１．０〜１１．８）から
外れている、塩化物イオンや硫酸イオン等の有害イオ
ン濃度が高い、の３点が挙げられる。

【０００３】まず、溶存酸素を除去する方法は、脱気装
置または脱酸素剤を用いて行っている。脱気装置として
は、真空脱気装置，加熱脱気装置，膜式脱気装置等が挙
げられる。脱気装置を用いて脱気することにより、ボイ
ラ系統の腐食要因である酸素を確実に除去できる。ま
た、脱酸素剤としては、ヒドラジン，亜硫酸塩等が挙げ
られる。しかし、ヒドラジンは、反応速度が遅いという
欠点があり、また亜硫酸塩は、腐食性因子を増加させる
という欠点がある。

【０００４】つぎに、ｐＨを適正範囲にする方法は、ｐ
Ｈ調整剤を用いて行っているが、一定濃度以上のＭアル
カリ度を有するボイラ給水の場合であれば、Ｍアルカリ
度を示す成分（主として炭酸水素塩）がボイラの缶内で
熱分解され、炭酸イオン，水酸化物イオン等を生じて缶
水のｐＨを高める作用がある。また、ボイラの缶内で不
揮発性成分である炭酸イオン，水酸化物イオン等も濃縮
されｐＨを高める作用がある。したがって、ボイラ給水
に含まれるＭアルカリ成分が一定濃度以上であれば、ｐ
Ｈ調整剤は用いなくても、ｐＨを適正範囲にすることが
できる。しかし、Ｍアルカリ度が低い場合には、ｐＨ調
整剤の投入が必要になる。

【０００５】また、有害イオンを一定濃度以下にする方
法は、缶水をブローすることにより行っている。このブ
ローを制御することにより、缶水の濃縮による有害イオ
ンの濃度上昇を防止している。

【０００６】さらに、ボイラ系統の腐食を防止する方法
としては、皮膜形成型の防食剤を給水に注入することが
挙げられる。この防食剤の皮膜形成により、水管が直接
缶水と接触しないため、溶存酸素，ｐＨ，有害イオンに
関係なく防食効果を示す。しかし、皮膜形成型の防食剤
として用いられているモリブデン酸塩，タンニン，リグ
ニン，糖類，有機酸塩，リン酸塩等は、防食効果を発揮
させるのに必要な濃度が高くなり、また溶存酸素除去，
ｐＨ調整，有害イオンの低濃度化を行う方法に比べて、
排水処理に手間がかかる。

【０００７】ボイラ系統にスケール生成を引き起こす主
な要因としては、給水あるいは缶水に含まれている硬度
成分およびシリカによるスケール化に起因して、水蒸気
や水と接触する伝熱面にスケールが生成しやすい。この
ようなスケールの生成は、装置の性能低下や故障の原因
になったり、装置の寿命を短縮する可能性があり、その
ようなスケールの生成を抑制する方法が種々検討されて
いる。

【０００８】水分の影響により伝熱面にスケールが生成
することを有効に抑制するためには、水分中から硬度成
分を除去する方法がある。水分中から硬度成分を除去す
る方法としては、軟水装置により軟水化処理して硬度成
分を除去する機械的除去方法が行われているが、軟水装
置が硬度もれを起こした場合、スケールの生成を抑制す
ることは困難である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、前記課題
に鑑み、排水処理の問題が生じず、水分の影響により生
じる腐食およびスケールの生成を抑制する水処理剤を提
供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、前記課題を
解決するためになされたもので、水分の影響によりに生
じる腐食およびスケールの生成を抑制するための薬剤で
あって、シリカと、ｐＨ調整剤と、スケール抑制剤とを
含んでいる。また、ｐＨ調整剤としては、たとえばアル
カリ金属の水酸化物である。さらに、スケール抑制剤と
しては、たとえばエチレンジアミン四酢酸およびその塩
である。

【００１１】この水処理剤は、通常、シリカを０．１２
質量％以上、ｐＨ調整剤を０．２質量％以上、スケール
抑制剤を０．０３質量％以上それぞれ含んでいる。

【００１２】

【発明の実施の形態】この発明の水処理剤は、水分の影
響により生じる腐食およびスケールの生成を抑制するた
めのものであり、シリカ，ｐＨ調整剤およびスケール抑
制剤とを含んでいる。

【００１３】この発明に用いられるシリカは、伝熱面の
表面に対し、水分による腐食を抑制するための皮膜を形
成するための成分である。具体的には、水分に含まれる
腐食促進因子である溶存酸素や塩化物イオン等の影響に
より、伝熱面から溶出する成分にシリカが作用し、伝熱
面の水分との接触面側に耐食性の皮膜（いわゆる防食皮
膜）を形成する。とくに、溶存酸素や塩化物イオンは、
伝熱面に局部的なアノードを発現させ、これにより腐食
が進行する場合があるが、水分中に含まれるシリカは、
アニオンまたは負電荷のミセルとして存在しているた
め、そのようなアノードに吸着しやすく、当該部分で選
択的に防食皮膜を形成しやすい。

【００１４】また、シリカは、ケイ酸の他、ケイ酸の塩
（すなわち、ケイ酸塩）も含むものを意味している。ケ
イ酸の塩には、オルトケイ酸塩（ｎＳｉＯ₂・（ｎ＋
１）Ｍ（Ｉ）₂Ｏ）や，ポリケイ酸塩（ｎＳｉＯ₂・ｎＭ
（Ｉ）₂Ｏ，ｎＳｉＯ₂・（ｎ−１）Ｍ（Ｉ）₂Ｏおよび
ｎＳｉＯ₂・（ｎ−２）Ｍ（Ｉ）₂Ｏ）もしくはこれらの
水和物が含まれる。塩の化学式において、Ｍ（Ｉ）はア
ルカリ金属やアルカリ土類金属等の金属元素を示してお
り、金属元素がＭ（II）の場合は、Ｍ（Ｉ）の分子数が
半分になる。また、ポリケイ酸塩の化学式において、ｎ
は、２よりも大きい。以下、シリカという場合は、前記
のような塩も含む概念を意味する場合がある。ここにお
いて、シリカは、２種類以上のものが併用されていても
よい。

【００１５】この発明の水処理剤において、シリカの割
合は、通常、全質量の０．１２質量％以上に設定されて
いるのが好ましく、０．６質量％以上に設定されている
のがより好ましい。この含有量が０．１２質量％未満の
場合は、伝熱面に対して腐食防止用の所要の皮膜を形成
するのが困難になる可能性がある。

【００１６】また、この発明の腐食抑制剤中のシリカと
しては、粉末のものを用いてもよく、水溶液のものを用
いてもよい。

【００１７】この発明で用いられるｐＨ調整剤は、伝熱
面を腐食しにくいｐＨ域に調整するために、水分のｐＨ
を上昇させる成分である。ここで利用可能なｐＨ調整剤
の種類は、とくに限定されるものではなく、アルカリ金
属の水酸化物やアルカリ土類金属の水酸化物等の各種の
ものがある。これらは、適宜２種以上のものが併用され
てもよい。このうち、この発明では、アルカリ金属の水
酸化物を用いるのがとくに好ましい。アルカリ金属の水
酸化物は、カルシウムやマグネシウム等の硬度成分を含
まない薬剤であるため、スケールの生成を促進しないも
のとして適用することができる。

【００１８】この発明の水処理剤において、ｐＨ調整剤
の割合は、通常、全質量の０．２質量％以上に設定され
ているのが好ましく、１．０質量％以上に設定されてい
るのがより好ましい。この含有量が０．２質量％未満の
場合は、ｐＨ上昇機能が不十分になる可能性がある。

【００１９】この発明で用いられるスケール抑制剤は、
伝熱面の水との接触面側に生じるスケールを生成させる
原因となる硬度成分，たとえば水分中に含まれるカルシ
ウムイオンやマグネシウムイオンをキレート化するため
の機能を発揮するためのキレート剤とスケールの結晶核
の成長を抑制する機能を発揮するためのポリマー薬剤と
がある。ここで利用可能なキレート剤の種類は、とくに
限定されるものではなく、クエン酸，エチレンジアミン
四酢酸およびその塩等の各種のものがある。また、ここ
で利用可能なポリマー薬剤としては、とくに限定される
ものではなく、ポリアクリル酸，ポリマレイン酸等の各
種のものがある。そして、これらは、適宜２種以上のも
のが併用されてもよい。このうち、この発明では、アル
カリ金属のエチレンジアミン四酢酸塩を用いるのがとく
に好ましい。アルカリ金属のエチレンジアミン四酢酸塩
は、カルシウムやマグネシウム等の硬度成分を含まない
薬剤であるため、スケールの生成を促進しないものとし
て適用することができる。

【００２０】この発明の水処理剤において、スケール抑
制剤の割合は、通常、全質量の０．０３質量％以上に設
定されているのが好ましく、０．１５質量％以上に設定
されているのがより好ましい。この含有量が０．０３質
量％未満の場合は、水分中に含まれる硬度成分のキレー
ト化の促進やスケール結晶核の成長抑制がしにくくなる
可能性がある。

【００２１】ここにおいて、この発明の水処理剤は、前
記必須成分の他、必要に応じて各種の添加剤を含んでい
てもよい。添加剤としては、たとえばニトリロトリ酢酸
（ＮＴＡ）およびその塩等の金属イオン封鎖剤を挙げる
ことができる。

【００２２】この発明の水処理剤は、水分による伝熱面
の腐食およびスケールの生成を抑制するために用いられ
る。より具体的には、たとえばボイラの水管等の水蒸気
を発生する装置において、蒸気を発生させる伝熱管（伝
熱面の一例）およびその他の伝熱面の水分による腐食お
よびスケールの生成を抑制するために用いる。

【００２３】この発明の水処理剤を用いてボイラの蒸気
発生用の伝熱管の腐食およびスケールの生成を抑制する
場合は、ボイラへ給水を供給する給水路内にこの発明の
水処理剤を注入する。給水路に注入された水処理剤は、
給水路内で混合され、給水とともにボイラへ流入され
る。これにより、水処理剤中のｐＨ調整剤が水分のｐＨ
を上昇させ、また水処理剤中のシリカが伝熱管の水分と
の接触面側に皮膜を形成し、さらに水処理剤中のスケー
ル抑制剤が水分中の硬度成分のキレート化を促進する
か，あるいはスケールの結晶核の成長を抑制する。この
結果、ボイラの伝熱管およびその他の伝熱面は、水分に
よる腐食およびスケールの生成が効果的に抑制されるこ
とになる。

【００２４】ここにおいて、前記のような給水路に対す
るこの発明の水処理剤の注入量は、通常、水分中におけ
るシリカ，ｐＨ調整剤およびスケール抑制剤の合計の濃
度が１．７５mg／リットル以上になるよう設定するのが
好ましく、８．７５mg／リットル以上になるように設定
するのがより好ましい。因みに、前記水処理剤は、シリ
カ，ｐＨ調整剤およびスケール抑制剤の合計の濃度が前
記のようになるのであれば、給水路に対して連続的に注
入されてもよいし、断続的に注入されてもよい。

【００２５】この発明の水処理剤は、水分中において前
記のような濃度付近に希釈された場合、通常、ｐＨが９
〜１２．５程度の塩基性を示す。さらに、この水処理剤
は、亜硫酸ナトリウムやタンニン等の水処理剤と併用す
ることもできる。

【００２６】

【実施例】実施例１〜３ ケイ酸ナトリウム，水酸化ナトリウムおよびエチレンジ
アミン四酢酸−２ナトリウムの混合物へ蒸留水を滴下し
ながら攪拌した。これにより、目的とする水処理剤が得
られた。ここにおいて、この水処理剤中に含まれる各成
分の割合は、表１のとおりである。

【００２７】実施例４ ケイ酸，水酸化カリウムおよびポリアクリル酸の混合物
へ蒸留水を滴下しながら攪拌した。これにより、目的と
する水処理剤が得られた。ここにおいて、この水処理剤
中に含まれる各成分の割合は、表１のとおりである。

【００２８】実施例５および６ ケイ酸カリウム，水酸化ナトリウムおよびエチレンジア
ミン四酢酸の混合物へ蒸留水を滴下しながら攪拌した。
これにより、目的とする水処理剤が得られた。ここにお
いて、この水処理剤中に含まれる各成分の割合は、表１
のとおりである。

【００２９】実施例７ ケイ酸ナトリウム，水酸化ナトリウムおよびエチレンジ
アミン四酢酸−４ナトリウムの混合物へ蒸留水を滴下し
ながら攪拌した。これにより、目的とする水処理剤が得
られた。ここにおいて、この水処理剤中に含まれる各成
分の割合は、表１のとおりである。

【００３０】実施例８ ケイ酸，水酸化カリウムおよびエチレンジアミン四酢酸
−２ナトリウムの混合物へ蒸留水を滴下しながら攪拌し
た。これにより、目的とする水処理剤が得られた。ここ
において、この水処理剤中に含まれる各成分の割合は、
表１のとおりである。

【００３１】実施例９ ケイ酸，水酸化ナトリウムおよびポリアクリル酸の混合
物へ蒸留水を滴下しながら攪拌した。これにより、目的
とする水処理剤が得られた。ここにおいて、この水処理
剤中に含まれる各成分の割合は、表１のとおりである。

【００３２】実施例１０ ケイ酸カリウム，水酸化カリウムおよびエチレンジアミ
ン四酢酸の混合物へ蒸留水を滴下しながら攪拌した。こ
れにより、目的とする水処理剤が得られた。ここにおい
て、この水処理剤中に含まれる各成分の割合は、表１の
とおりである。

【００３３】実施例１１ ケイ酸ナトリウム，水酸化カリウムおよびエチレンジア
ミン四酢酸−４ナトリウムの混合物へ蒸留水を滴下しな
がら攪拌した。これにより、目的とする水処理剤が得ら
れた。ここにおいて、この水処理剤中に含まれる各成分
の割合は、表１のとおりである。

【００３４】実施例１２ ケイ酸，水酸化ナトリウムおよびエチレンジアミン四酢
酸−２ナトリウムの混合物へ蒸留水を滴下しながら攪拌
した。これにより、目的とする水処理剤が得られた。こ
こにおいて、この水処理剤中に含まれる各成分の割合
は、表１のとおりである。

【００３５】

【表１】

【００３６】評価１ 実施例１〜３で得られた水処理剤を注入した場合と無薬
注の場合について、腐食抑制性を測定した。ここでは、
蒸発量１．３５kg／時間の貫流ボイラに、水処理剤を５
００mg／リットル添加した軟水を供給し、圧力が０．３
ＭPaの蒸気を連続的に発生させながら、ブロー率１０％
で当該ボイラを運転した。４８時間経過後の食孔（伝熱
管の水との接触面側に発生する厚さ方向の反対側へ向か
う孔状の腐食のことを云う。）の深さの最大値を調べ
た。その結果を表２に示す。ここにおいて、給水に用い
た軟水は、大阪市の軟化水を人工的に調製したものを用
いた。その水質はつぎのとおりである。

【００３７】ｐＨ：７．５ 電気伝導率：２５mS／m Ｍアルカリ度：２０mg−ＣａＣＯ₃／リットル

【００３８】

【表２】

【００３９】評価２ 実施例１〜３で得られた水処理剤を注入した場合と無薬
注の場合について、カルシウム溶解度の上昇量を測定し
た。ここでは、蒸発量２．８kg／時間の貫流ボイラに、
水処理剤を５００mg／リットル添加した軟水を供給し、
圧力が０．５ＭPaの蒸気を連続的に発生させながら、ブ
ロー率１０％で当該ボイラを運転した。４８時間経過後
のカルシウム溶解度の上昇量を調べた。その結果を表３
に示す。ここにおいて、給水に用いた軟水は、大阪市の
軟化水を人工的に調製したものを用いた。その水質はつ
ぎのとおりである。

【００４０】ｐＨ：７．５ 電気伝導率：２５mS／m Ｍアルカリ度：２０mg−ＣａＣＯ₃／リットル

【００４１】

【表３】

【００４２】表２より、実施例１〜３の水処理剤を注入
した場合は、無薬注の場合の結果に比べて腐食抑制性に
優れていることが分かる。表３より、実施例１〜３の水
処理剤は、無薬注の場合に比べてカルシウム溶解度が上
昇することが分かる。また、実施例４〜１２についても
同様の効果が得られた。

【００４３】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、水分
の影響により生じる腐食およびスケールの生成を抑制す
ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２２Ｂ 1/18 Ｆ２２Ｂ 1/18 Ｍ (72)発明者 野上 康雄 愛媛県松山市堀江町７番地 三浦工業株式 会社内 (72)発明者 加藤 潤一 愛媛県松山市堀江町７番地 三浦工業株式 会社内 (72)発明者 米加田 勇 愛媛県松山市堀江町７番地 三浦工業株式 会社内 Ｆターム(参考） 4K062 AA03 BA11 BB16 CA03 CA05 DA01 FA02 FA04 GA10

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水分の影響により生じる腐食およびスケー
   ルの生成を抑制するための薬剤であって、 シリカと、 ｐＨ調整剤と、 スケール抑制剤と、を含む水処理剤。
2. 【請求項２】前記ｐＨ調整剤が、アルカリ金属の水酸化
   物である、請求項１に記載の水処理剤。
3. 【請求項３】前記スケール抑制剤が、エチレンジアミン
   四酢酸およびその塩である、請求項１または２に記載の
   水処理剤。
4. 【請求項４】前記シリカを０．１２質量％以上、前記ｐ
   Ｈ調整剤を０．２質量％以上、前記スケール抑制剤を
   ０．０３質量％以上それぞれ含んでいる、請求項１〜３
   のいずれか１項に記載の水処理剤。