CN103449618B - 一种适用于工业循环冷却水的无磷复合缓蚀阻垢剂 - Google Patents
一种适用于工业循环冷却水的无磷复合缓蚀阻垢剂 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种适用于工业循环冷却水的无磷复合缓蚀阻垢剂。所述阻垢剂由萘磺酸钠甲醛缩合物（SNF）、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物（AA/AMPS）、聚环氧琥珀酸（PESA）、锌盐、唑类化合物和水组成。各组分所占的重量百分比为萘磺酸钠甲醛缩合物25%~45%，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物5%~15%，聚环氧琥珀酸10%~20%，锌盐8%~30%，唑类化合物0.5%~2%，其余为水。本发明的无磷缓蚀阻垢剂使用在循环冷却水中无磷、无氮，排放不存在环境问题，是一种高效环保型缓蚀阻垢剂。
Description
技术领域
本发明涉及工业循环冷却水处理，特别适用于碳钢及多种金属材质，具体的是一种无磷复合缓蚀阻垢剂。
背景技术
无磷缓蚀阻垢剂因为没有磷的排放，在一定程度上避免了引起环境水域的富营养化，促成菌藻的过度繁殖，从而防止造成赤潮等危害而引起水源污染。无磷缓蚀阻垢剂由于不含磷，减少了循环水***中微生物的繁殖，减少了杀菌灭藻剂、粘泥剥离剂的用量，会降低排污处理费用。因此，开发无磷的新型缓蚀阻垢剂已成为现今水处理界的发展方向，也是研究的难点和热点。
目前国内无磷配方的缓蚀阻垢剂相继出现。中国专利（03137272.4）提供的由葡萄酸钠、锌盐、（氨基磺酸+聚天冬氨酸+有机碱+马来酸酐）反应产物为主要成分的无磷缓蚀阻垢剂，但其最终组成存在一定的不确定性，且应用于碳钢材质时需要先进行预膜处理。中国专利（20110443253.2）提供了一种由钼酸钠、锌盐、柠檬酸、三乙醇胺、苯并三氮唑、聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、丙烯酸磺酸三元共聚物、固态碱和水组成的无磷配方；中国专利(201210531513.6)提供了一种由聚天冬氨酸、聚丙烯酸钠、钼酸钠、葡萄糖酸盐、水杨酸钠和蒸馏水混合而成的无磷缓蚀阻垢剂。但钼酸钠相对昂贵的价格阻碍了其推广。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于工业循环冷却水***的无磷复合缓蚀阻垢剂。该无磷缓蚀阻垢剂具有优异的缓蚀阻垢能力，且成本低，对环境友好。
实现本发明的技术方案为：
一种适用于工业循环冷却水的无磷复合缓蚀阻垢剂，其特征在于：所述阻垢剂由萘磺酸钠甲醛缩合物、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、聚环氧琥珀酸、锌盐、唑类化合物和水组成，其中所占的重量百分比萘磺酸钠甲醛缩合物25%~ 45%，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物5%~ 15%，聚环氧琥珀酸10%~ 20%，锌盐8%~ 30%，唑类化合物0.5%~ 2%，余量为水。
其中，锌盐选自氯化锌或者七水硫酸锌，折合成七水硫酸锌。唑类化合物选自苯骈三氮唑、甲基苯骈三氮唑或者巯基苯骈噻唑中的一种。
本发明所述的萘磺酸钠甲醛缩合物是一种特殊的阴离子表面活性剂，特定分子量范围的缩合物是应用非常广泛的萘系高效减水剂。它的分散状态及分散稳定性是颗粒、分散剂、分散介质等组分间相互作用共同决定的。市场上该产品的种类很多，价格便宜，根据聚合度不同分别作用不同的分散剂。n为3~ 6时作为一般分散剂，本发明中则选择n≤6，即分子量小于1500的萘磺酸钠甲醛缩合物作为分散剂；当n为6~ 14时用作高效的水泥减水剂，其特点是水的硬度和pH值对它没有太大影响。尤其萘磺酸钠甲醛缩合物特殊的分散作用及价格优势，它是本发明缓蚀阻垢剂的关键组分之一，其在无磷复合药剂中的重量百分比为25%~ 45%。
本发明所述的聚环氧琥珀酸是一种有效的螯合剂，能使得金属离子保持较长时间的溶解状态，并且具有螯合多价金属离子的性能。对高温、高碱度、高硬度、高pH值水质的阻垢能力仍优于有机磷系药剂。当投加浓度达到9ppm时则可以使得晶型发生转换，改变垢离子分子排列从而达到抑制垢的形成。聚环氧琥珀酸分子中不含N、P，阻垢效果不受氯浓度的影响，属于绿色环保药剂，其在无磷复合药剂中的重量百分比为10%~ 20%。
本发明所述的丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(AA/AMPS)是一种良好的阻垢分散剂，由丙烯酸及2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚而成，特别适合高pH、高碱度、高硬度的水质，是实现高浓缩倍数运行的最理想的阻垢分散剂之一。可以与锌盐复合使用，因此这里也作为良好的锌稳定剂，其在复合药剂中所占重量比为5%~ 15%。
本发明所述的锌盐选自氯化锌或者七水硫酸锌，折合成七水硫酸锌，在复合药剂中所占重量比8%~ 30%。所述的唑类化合物选自苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑或者巯基苯并噻唑中的一种，在复合药剂中所占重量比为0.5%~ 2%。
上述阻垢剂的制备方法如下：将水、萘磺酸钠甲醛缩合物、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、聚环氧琥珀酸、锌盐及唑类化合物按比例依次加入容器中，在室温下搅拌1~ 2小时即得到无磷复合缓蚀阻垢剂。
本发明与现有的技术相比，其显著优点是：
1. 本发明的无磷缓蚀阻垢剂不含磷系化合物，杜绝了因磷的排放引起的水体富营养化，无毒无污染；
2. 该发明配方中所使用的萘磺酸钠甲醛缩合物是高效减水剂，在特定聚合度时具有特殊的分散作用，且价格优惠，是本发明缓蚀阻垢剂的关键组分之一；
3. 阻垢效果优于或等同于通常的磷系复合水处理剂，且因为原料来源广泛，制备工艺简单，成本低，不增加用户设备投资；
4. 该发明的不同配方可以防止碳钢及多种金属材质在不同环境下的腐蚀，具有优良的缓蚀和阻垢效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的无磷缓蚀阻垢剂的组成及应用效果作进一步说明。在以下实施例中所使用的实验所用的补水水质指标如表1所示。
表1 实验所用的补水水质
实施例1：
按重量百分比选取原料
萘磺酸钠甲醛缩合物(SNF) 45%，
丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(AA/AMPS) 5%，
聚环氧琥珀酸(PESA) 10%，
锌盐(ZnSO4·7H2O) 9.5%，
苯并三氮唑(BTA) 0.7%，
其余为水。
将水、萘磺酸钠甲醛缩合物、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、聚环氧琥珀酸、锌盐及唑类化合物按比例依次加入容器中，在室温下搅拌2小时即得到无磷复合缓蚀阻垢剂。
上述的一种无磷缓蚀阻垢剂配方1应用于表1中的河南焦作万方补水，进行腐蚀、阻垢实验。
实施例2：
按重量百分比选取原料
萘磺酸钠甲醛缩合物(SNF) 28%，
丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(AA/AMPS) 15%，
聚环氧琥珀酸(PESA) 10%，
锌盐(ZnSO4·7H2O) 11%，
苯并三氮唑(BTA) 0.5%，
其余为水。
将水、萘磺酸钠甲醛缩合物、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、聚环氧琥珀酸、锌盐及唑类化合物按比例依次加入容器中，在室温下搅拌1小时即得到无磷复合缓蚀阻垢剂。
上述的一种无磷缓蚀阻垢剂配方2应用于表1中的山东滕州地表水I，进行腐蚀、阻垢实验。
实施例3：
按重量百分比选取原料
萘磺酸钠甲醛缩合物(SNF) 27%，
丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(AA/AMPS) 6%，
聚环氧琥珀酸(PESA) 20%，
锌盐(ZnSO4·7H2O) 8%，
苯并三氮唑(BTA) 1.0%，
其余为水。
将水、萘磺酸钠甲醛缩合物、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、聚环氧琥珀酸、锌盐及唑类化合物按比例依次加入容器中，在室温下搅拌1.5小时即得到无磷复缓蚀阻垢剂。
上述的一种无磷缓蚀阻垢剂配方3应用于表1中的山东滕州地表水II，进行腐蚀、阻垢实验。
实施例4：
按重量百分比选取原料
萘磺酸钠甲醛缩合物(SNF) 26%，
丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(AA/AMPS) 6%，
聚环氧琥珀酸(PESA) 10%，
锌盐(ZnSO4·7H2O) 30%，
苯并三氮唑(BTA) 0.5%，
其余为水。
将水、萘磺酸钠甲醛缩合物、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、聚环氧琥珀酸、锌盐及唑类化合物按比例依次加入容器中，在室温下搅拌2小时即得到无磷复合缓蚀阻垢剂。
上述的一种无磷缓蚀阻垢剂配方4应用于表1中的无锡锡兴钢铁补水，进行腐蚀、阻垢实验。
实施例5：
按重量百分比选取原料
萘磺酸钠甲醛缩合物(SNF) 25%，
丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(AA/AMPS) 5%，
聚环氧琥珀酸(PESA) 12%，
锌盐(ZnSO4·7H2O) 12%，
苯并三氮唑(BTA) 2%，
其余为水。
将水、萘磺酸钠甲醛缩合物、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、聚环氧琥珀酸、锌盐及唑类化合物按比例依次加入容器中，在室温下搅拌2小时即得到无磷复合缓蚀阻垢剂。
上述的一种无磷缓蚀阻垢剂配方5应用于表1中的无锡锡兴钢铁三钢补水，进行腐蚀、阻垢实验。
实施例6：
按重量百分比选取原料
萘磺酸钠甲醛缩合物(SNF) 30%，
丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(AA/AMPS) 5%，
聚环氧琥珀酸(PESA) 15%，
锌盐(ZnSO4·7H2O) 10%，
苯并三氮唑(BTA) 1.0%，
其余为水。
将水、萘磺酸钠甲醛缩合物、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、聚环氧琥珀酸、锌盐及唑类化合物按比例依次加入容器中，在室温下搅拌2小时即得到无磷复合缓蚀阻垢剂。
上述的一种无磷缓蚀阻垢剂配方6应用于表1中的江苏阚山补水I，进行腐蚀、阻垢实验。
实施例7：
按重量百分比选取原料
萘磺酸钠甲醛缩合物(SNF) 30%，
丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(AA/AMPS) 10%，
聚环氧琥珀酸(PESA) 10%，
锌盐(ZnSO4·7H2O) 15%，
苯并三氮唑(BTA) 1.0%，
其余为水。
将水、萘磺酸钠甲醛缩合物、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、聚环氧琥珀酸、锌盐及唑类化合物按比例依次加入容器中，在室温下搅拌2小时即得到无磷复合缓蚀阻垢剂。
上述的一种无磷缓蚀阻垢剂配方7应用于表1中的江苏阚山补水II，进行腐蚀、阻垢实验。
腐蚀实验：投加药剂量30mg/L（按循环水计），采用旋转挂片法，按照HG/T2159-91标准组装。实验条件：温度控制在40±1℃，转速为70r/min，浓缩3倍后投加药剂开始实验，继续浓缩至6倍并保持72h。实验挂片采用碳钢A3标准试片，尺寸50mm×25mm×2mm，试片表面积28cm2。
阻垢实验：投加药剂量30mg/L（按循环水计），采用静态阻垢法，按照GB/T16632-2008《水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法》，实验条件：温度控制在80±1℃，水浴10h。
对应上述实施例测得的实验结果如下表2所示：
表2 实验结果分析
| 实施例 | 药剂投加量(mg/L) | 腐蚀率(mm/a) | 阻垢率(%) |
| 1 | 30 | 0.0368 | 95 |
| 2 | 30 | 0.0373 | 96 |
| 3 | 30 | 0.0369 | 96 |
| 4 | 30 | 0.0349 | 98 |
| 5 | 30 | 0.0323 | 97 |
| 6 | 30 | 0.0316 | 98 |
| 7 | 30 | 0.0355 | 97 |
结果表明，本发明的无磷复合缓蚀阻垢剂对A3碳钢的腐蚀率不超过0.04mm/a，低于国标0.075mm/a，阻垢率都可达到95%。
Claims (2)
1.一种适用于工业循环冷却水的无磷复合缓蚀阻垢剂，其特征在于：所述阻垢剂由萘磺酸钠甲醛缩合物、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、聚环氧琥珀酸、锌盐、唑类化合物和水组成，其中所占的重量百分比萘磺酸钠甲醛缩合物25％～45％，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物5％～15％，聚环氧琥珀酸10％～20％，锌盐8％～30％，唑类化合物0.5％～2％，余量为水；锌盐选自氯化锌或者七水硫酸锌，折合成七水硫酸锌；唑类化合物选自苯骈三氮唑、甲基苯骈三氮唑或者巯基苯骈噻唑中的一种；所述萘磺酸钠甲醛缩合物为特定聚合度区间内的混合物，聚合度n≤6即分子量M＜1500。
2.根据权利要求1所述的无磷复合缓蚀阻垢剂，其特征在于：所述阻垢剂的制备方法如下：将水、萘磺酸钠甲醛缩合物、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、聚环氧琥珀酸、锌盐及唑类化合物按比例依次加入容器中，在室温下搅拌1～2小时即得到无磷复合缓蚀阻垢剂。
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