CN104528966B - 一种铝制换热器的缓蚀阻垢方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝制换热器的缓蚀阻垢方法，属于水处理领域。本发明中用到的缓蚀阻垢剂由聚天冬氨酸、硅酸钠、邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、聚二烯基丙二甲基氯化铵、六次甲基四胺、双（羟甲基）咪唑烷基脲、甲基异噻唑啉酮、海藻糖、三羟甲基氨基甲烷和水组成，经过合适的工艺流程制备得到的缓蚀阻垢剂具有耐储存、组分安全环保、对环境无污染等优点，对铝制换热器具有优异的缓蚀效果，其制备方法简单、设计合理、易于制造，具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于水处理领域，更具体地说，涉及一种铝制换热器的缓蚀阻垢方法。
背景技术
由于淡水资源的日益短缺，工业上循环冷却水处理药剂越来越受到人们的重视，循环冷却水伴随着生产的全过程，占总用水量的70-80%，循环冷却水在使用过程中不断蒸发和浓缩，使得冷却水管道结垢、腐蚀的现象比较严重，容易滋生菌藻，以致影响设备的传热效果和缩短设备的使用寿命，为解决这些问题，必须对循环冷却水进行水质处理。有机膦酸是目前广泛使用的一类水处理剂，它是国外60年代中期开发，70年代被确认的一类水处理剂，具有良好的化学稳定性、耐高温性且兼具用量少、缓蚀和阻垢作用等特点。此外，有机膦酸对许多金属离子具有优异的螯合能力，它们解决了***产生碳酸钙垢的问题，C-P键存在使其化学性能稳定、较耐高温，有明显“溶限效应”和“协同效应”。其缺陷是有机膦酸不能有效地抑制磷系和磷锌系水处理配方中产生的磷酸钙垢、锌垢和氧化铁沉积问题，含磷废水排放造成水体富营养化和海洋赤潮问题。国外已实施限磷或禁磷措施，我国也大力提倡低磷和无磷产品的开发。共聚物阻垢剂是进入80年代后开发的一种新型水处理剂，其性能优越、复配性好、无磷污染、发展前景广阔，但其价格高，单独使用不能满足水处理需要，故需加入其他组分复配后使用。
经检索，中国专利申请公开号CN 101560022 B公开了一种复合缓蚀阻垢剂，该缓蚀阻垢剂由有机膦酸15%～30%、丙烯酸或丙烯酸共聚物10%～20%、聚马来酸2%～10%、唑类衍生物1%～3%、多元有机胺磺酸盐15%～30%、二甲基甲酰胺或酒精2%～6%、水20%～35%质量配比的原料制成，该发明复合缓蚀阻垢剂用于中水作为循环冷却水的***，能够解决中水循环水对设备造成的腐蚀，但是该复合缓蚀阻垢剂中含磷量较高且组分复杂，只适用于中水作为循环冷却水的***，应用受到限制。中国专利申请公开号CN
102897925 A公开了一种缓蚀阻垢剂，其原料及其重量配比为：钼酸盐8-12％，亚硝酸盐12-15％，唑类衍生物4-6％，丙烯酸钠-甲基丙烯酸羟乙酯-丙烯酸甲酯共聚物10-15％，其余为浓度为4-5wt%碱溶液，该发明缓蚀阻垢剂为无锌、碱性、钼系配方，适用于软化水闭路循环***，但是缓蚀剂组分中的钼酸盐和亚硝酸盐均为有毒物质，会对环境造成污染。因此，为了满足目前的水处理需要，急需研发出一种毒性低，对环境、人体和作物没有危害，且缓蚀阻垢效率高、成本低的缓蚀阻垢剂。铝具有材质轻、导热好、易于加工以及在中性、近中性的水和大气中十分耐蚀等特点，广泛用于制造铝板式冷换设备、冷凝器、空冷器、结晶器、反应器、干燥器、贮槽、槽车及配管等，在建筑、交通运输、轻工与民用等行业也有大量的应用，铝冷换设备在使用一段时间后，灰尘、油污、工作介质等很容易在设备表面形成污垢，污垢下面铝材腐蚀的同时还形成较大的热阻，严重影响设备制冷作用，因此需要研究一种铝制换热器的缓蚀阻垢方法。
发明内容
1.
要解决的问题
针对现有技术中没有适合于铝制换热器的高效缓蚀阻垢方法以及缓蚀阻垢剂存在含磷量高、对环境、人体和作物不友好等问题，本发明提供一种铝制换热器的缓蚀阻垢方法，本发明的缓蚀阻垢剂具有不含磷、组分安全环保、生产工艺简单，阻垢效率高、缓蚀性能好等优点，属于环境友好型缓蚀剂。
2.
技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种铝制换热器的缓蚀阻垢方法，其步骤为：
（a）制备缓释阻垢剂，缓释阻垢剂的组成成分和各组分的质量份数为：10-15份聚天冬氨酸、20-30份硅酸钠、10-15份邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、15-20份聚二烯基丙二甲基氯化铵、8-15份六次甲基四胺、10-18份双（羟甲基）咪唑烷基脲、5-10份甲基异噻唑啉酮、5-10份海藻糖、8-12份三羟甲基氨基甲烷、60-80份水；
（b）将步骤（a）中制备的缓释阻垢剂加入循环冷却水中，其中缓释阻垢剂在循环冷却水中的浓度为500-800 ppm；
（c）将铝制换热器中通入步骤（b）中含有缓释阻垢剂的循环冷却水，进行换热工艺。
优选地，步骤（a）中的缓释阻垢剂的各组分的质量份数为：10份聚天冬氨酸、25份硅酸钠、15份邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、15份聚二烯基丙二甲基氯化铵、8份六次甲基四胺、16份双（羟甲基）咪唑烷基脲、10份甲基异噻唑啉酮、5份海藻糖、10份三羟甲基氨基甲烷、68份水。
优选地，所述的步骤（a）中的缓释阻垢剂的制备方法为：
（1）按质量份数称取聚天冬氨酸10-15份、硅酸钠20-30份、15-20份聚二烯基丙二甲基氯化铵、三羟甲基氨基甲烷4-6份和20-25份水搅拌均匀，得到缓蚀阻垢剂的A液；
（2）按质量份数称取三羟甲基氨基甲烷4-6份、邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯10-15份、海藻糖5-10份和20-25份水搅拌均匀，并加热至30-40℃保温0.5-1 h，得到缓蚀阻垢剂的B液；
（3）按质量份数称取六次甲基四胺8-15份、双（羟甲基）咪唑烷基脲10-18份、甲基异噻唑啉酮5-10份和20-30份水搅拌均匀，得到缓蚀阻垢剂的C液；
（4）将步骤（1）中得到的缓蚀阻垢剂A液与步骤（3）中得到的缓蚀阻垢剂C液搅拌混合均匀，得到缓蚀阻垢剂的D液；
（5）当步骤（2）中的缓蚀阻垢剂的B液冷却至20-25℃后，在搅拌的条件下将步骤（4）中得到的缓蚀阻垢剂D液滴加入B液中；
（6）步骤（5）中的D液滴加完毕后升温至30-40℃，搅拌保温0.5-1 h后得到权利要求1所述的缓蚀阻垢剂。
优选地，所述的步骤（1）、步骤（2）和步骤（3）中的搅拌速度为110-150 rpm。
优选地，所述的步骤（5）中搅拌速度为220-240 rpm。
优选地，所述的步骤（5）中缓蚀阻垢剂D液的滴加速度为25-40 g/min。
3.
有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
（1）本发明的缓蚀阻垢剂不含磷、组分安全环保、生产工艺简单，阻垢效率高、缓蚀性能好，与现有技术中的缓蚀阻垢剂相比，对铝制换热器的缓蚀阻垢效果提高了30%以上；
（2）本发明的缓蚀阻垢剂组分中的双（羟甲基）咪唑烷基脲与甲基异噻唑啉酮配合使用具有抑制冷却水中微生物滋生的作用，能显著提高缓蚀阻垢剂的使用效果；
（3）本发明的缓蚀阻垢剂组分中的聚二烯基丙二甲基氯化铵单独使用时缓蚀阻垢效果一般，但是在组分中添加海藻糖后，聚二烯基丙二甲基氯化铵与海藻糖能在铝制换热器的内表面形成一层保护膜，这层保护膜能有效阻止冷却水中的离子及其他物质对铝制换热器的腐蚀作用；
（4）本发明的缓蚀阻垢剂的制备方法简单，在30-40℃条件下制备的缓蚀阻垢剂B液分散均匀，在220-240 rpm搅拌速度下，将缓蚀阻垢剂D液滴加入B液中并保温0.5-1 h，此条件下得到的缓蚀阻垢剂效果显著，易于制造，具有很好的产业化应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例
1
一种铝制换热器的缓蚀阻垢方法，其步骤为：
（a）制备缓释阻垢剂，缓释阻垢剂的组成成分和各组分的质量份数为：10份聚天冬氨酸、25份硅酸钠、15份邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、15份聚二烯基丙二甲基氯化铵、8份六次甲基四胺、16份双（羟甲基）咪唑烷基脲、10份甲基异噻唑啉酮、5份海藻糖、10份三羟甲基氨基甲烷、68份水；
（b）将步骤（a）中制备的缓释阻垢剂加入循环冷却水中，其中缓释阻垢剂在循环冷却水中的浓度为500 ppm；
（c）将铝制换热器中通入步骤（b）中含有缓释阻垢剂的循环冷却水，进行换热工艺。
其中，步骤（a）中制备缓蚀阻垢剂的步骤为：
（1）按质量份数称取聚天冬氨酸10份、硅酸钠25份、15份聚二烯基丙二甲基氯化铵、三羟甲基氨基甲烷6份和20份水在110 rpm速度下搅拌均匀，得到缓蚀阻垢剂的A液；
（2）按质量份数称取三羟甲基氨基甲烷4份、邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯15份、海藻糖5份和25份水在110 rpm速度下搅拌均匀，并加热至30℃保温1 h，得到缓蚀阻垢剂的B液；
（3）按质量份数称取六次甲基四胺8份、双（羟甲基）咪唑烷基脲16份、甲基异噻唑啉酮10份和23份水在110 rpm速度下搅拌均匀，得到缓蚀阻垢剂的C液；
（4）将步骤（1）中得到的缓蚀阻垢剂A液与步骤（3）中得到的缓蚀阻垢剂C液搅拌混合均匀，得到缓蚀阻垢剂的D液；
（5）当步骤（2）中的缓蚀阻垢剂的B液冷却至20℃后，在220 rpm的搅拌速度下将步骤（4）中得到的缓蚀阻垢剂D液滴加入B液中，滴加速度为25 g/min；
（6）步骤（5）中的D液滴加完毕后升温至30℃，搅拌保温1 h后得到权利要求1所述的缓蚀阻垢剂。
本实施例制备的高效缓蚀阻垢剂水处理效果好，耐储存，在无光照的情况下密封保存2年，液体的性能和各项指标未发生明显变化。经检测，本实施中的缓蚀阻垢剂的浓度为500 ppm时，对铝制换热器的缓蚀率为97.5%，阻垢效率为96.7%。
实施例
2
一种铝制换热器的缓蚀阻垢方法，其步骤为：
（a）制备缓释阻垢剂，缓释阻垢剂的组成成分和各组分的质量份数为： 15份聚天冬氨酸、20份硅酸钠、13份邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、20份聚二烯基丙二甲基氯化铵、12份六次甲基四胺、10份双（羟甲基）咪唑烷基脲、5份甲基异噻唑啉酮、10份海藻糖、8份三羟甲基氨基甲烷、60份水。
（b）将步骤（a）中制备的缓释阻垢剂加入循环冷却水中，其中缓释阻垢剂在循环冷却水中的浓度为700 ppm；
（c）将铝制换热器中通入步骤（b）中含有缓释阻垢剂的循环冷却水，进行换热工艺。
其中，步骤（a）中制备缓蚀阻垢剂的步骤为：
（1）按质量份数称取聚天冬氨酸15份、硅酸钠20份、20份聚二烯基丙二甲基氯化铵、三羟甲基氨基甲烷4份和20份水在120 rpm速度下搅拌均匀，得到缓蚀阻垢剂的A液；
（2）按质量份数称取三羟甲基氨基甲烷4份、邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯13份、海藻糖10份和20份水在120 rpm速度下搅拌均匀，并加热至35℃保温0.8 h，得到缓蚀阻垢剂的B液；
（3）按质量份数称取六次甲基四胺12份、双（羟甲基）咪唑烷基脲10份、甲基异噻唑啉酮5份和20份水在120 rpm速度下搅拌均匀，得到缓蚀阻垢剂的C液；
（4）将步骤（1）中得到的缓蚀阻垢剂A液与步骤（3）中得到的缓蚀阻垢剂C液搅拌混合均匀，得到缓蚀阻垢剂的D液；
（5）当步骤（2）中的缓蚀阻垢剂的B液冷却至25℃后，在230 rpm的搅拌速度下将步骤（4）中得到的缓蚀阻垢剂D液滴加入B液中，滴加速度为30 g/min；
（6）步骤（5）中的D液滴加完毕后升温至35℃，搅拌保温0.8 h后得到权利要求1所述的缓蚀阻垢剂。
本实施例制备的缓蚀阻垢剂水处理效果好，耐储存，在无光照的情况下密封保存3年，液体的性能和各项指标未发生明显变化。经测试，当缓蚀剂的浓度为700 ppm时，对铝制换热器的缓蚀率为98.2%，阻垢效率为94.7%。
实施例
3
一种铝制换热器的缓蚀阻垢方法，其步骤为：
（a）制备缓释阻垢剂，缓释阻垢剂的组成成分和各组分的质量份数为： 12份聚天冬氨酸、30份硅酸钠、10份邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、18份聚二烯基丙二甲基氯化铵、15份六次甲基四胺、18份双（羟甲基）咪唑烷基脲、8份甲基异噻唑啉酮、7份海藻糖、12份三羟甲基氨基甲烷、80份水。
（b）将步骤（a）中制备的缓释阻垢剂加入循环冷却水中，其中缓释阻垢剂在循环冷却水中的浓度为800 ppm；
（c）将铝制换热器中通入步骤（b）中含有缓释阻垢剂的循环冷却水，进行换热工艺。
其中，步骤（a）中制备缓蚀阻垢剂的步骤为：
（1）按质量份数称取聚天冬氨酸12份、硅酸钠30份、18份聚二烯基丙二甲基氯化铵、三羟甲基氨基甲烷6份和25份水在150 rpm速度下搅拌均匀，得到缓蚀阻垢剂的A液；
（2）按质量份数称取三羟甲基氨基甲烷6份、邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯10份、海藻糖7份和25份水在150 rpm速度下搅拌均匀，并加热至40℃保温0.5 h，得到缓蚀阻垢剂的B液；
（3）按质量份数称取六次甲基四胺15份、双（羟甲基）咪唑烷基脲18份、甲基异噻唑啉酮8份和30份水在150 rpm速度下搅拌均匀，得到缓蚀阻垢剂的C液；
（4）将步骤（1）中得到的缓蚀阻垢剂A液与步骤（3）中得到的缓蚀阻垢剂C液搅拌混合均匀，得到缓蚀阻垢剂的D液；
（5）当步骤（2）中的缓蚀阻垢剂的B液冷却至23℃后，在240 rpm的搅拌速度下将步骤（4）中得到的缓蚀阻垢剂D液滴加入B液中，滴加速度为40 g/min；
（6）步骤（5）中的D液滴加完毕后升温至40℃，搅拌保温0.5 h后得到权利要求1所述的缓蚀阻垢剂。
本实施例制备的高效缓蚀阻垢剂水处理效果好，耐储存，在无光照的情况下密封保存3年，液体的性能和各项指标未发生明显变化。经测试，当缓蚀剂的浓度为800 ppm时，对铝制换热器的缓蚀率为96.9%，阻垢效率为97.7%。
Claims (6)
1.一种铝制换热器的缓蚀阻垢方法，其步骤为：
（a）制备缓释阻垢剂，缓释阻垢剂的组成成分和各组分的质量份数为：10-15份聚天冬氨酸、20-30份硅酸钠、10-15份邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、15-20份聚二烯基丙二甲基氯化铵、8-15份六次甲基四胺、10-18份双（羟甲基）咪唑烷基脲、5-10份甲基异噻唑啉酮、5-10份海藻糖、8-12份三羟甲基氨基甲烷、60-80份水；
（b）将步骤（a）中制备的缓释阻垢剂加入循环冷却水中，其中缓释阻垢剂在循环冷却水中的浓度为500-800
ppm；
（c）将铝制换热器中通入步骤（b）中含有缓释阻垢剂的循环冷却水，进行换热工艺。
2.根据权利要求1所述的一种铝制换热器的缓蚀阻垢方法，其特征在于：步骤（a）中的缓释阻垢剂的各组分的质量份数为：10份聚天冬氨酸、25份硅酸钠、15份邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、15份聚二烯基丙二甲基氯化铵、8份六次甲基四胺、16份双（羟甲基）咪唑烷基脲、10份甲基异噻唑啉酮、5份海藻糖、10份三羟甲基氨基甲烷、68份水。
3.根据权利要求1所述的一种铝制换热器的缓蚀阻垢方法，其特征在于：所述的步骤（a）中的缓释阻垢剂的制备方法为：
（1）按质量份数称取聚天冬氨酸10-15份、硅酸钠20-30份、15-20份聚二烯基丙二甲基氯化铵、三羟甲基氨基甲烷4-6份和20-25份水搅拌均匀，得到缓蚀阻垢剂的A液；
（2）按质量份数称取三羟甲基氨基甲烷4-6份、邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯10-15份、海藻糖5-10份和20-25份水搅拌均匀，并加热至30-40℃保温0.5-1 h，得到缓蚀阻垢剂的B液；
（3）按质量份数称取六次甲基四胺8-15份、双（羟甲基）咪唑烷基脲10-18份、甲基异噻唑啉酮5-10份和20-30份水搅拌均匀，得到缓蚀阻垢剂的C液；
（4）将步骤（1）中得到的缓蚀阻垢剂A液与步骤（3）中得到的缓蚀阻垢剂C液搅拌混合均匀，得到缓蚀阻垢剂的D液；
（5）当步骤（2）中的缓蚀阻垢剂的B液冷却至20-25℃后，在搅拌的条件下将步骤（4）中得到的缓蚀阻垢剂D液滴加入B液中；
（6）步骤（5）中的D液滴加完毕后升温至30-40℃，搅拌保温0.5-1 h后得到权利要求1所述的缓蚀阻垢剂。
4.根据权利要求3所述的一种铝制换热器的缓蚀阻垢方法，其特征在于：所述的步骤（1）、步骤（2）和步骤（3）中的搅拌速度为110-150 rpm。
5.根据权利要求3所述的一种铝制换热器的缓蚀阻垢方法，其特征在于：所述的步骤（5）中搅拌速度为220-240 rpm。
6.根据权利要求3所述的一种铝制换热器的缓蚀阻垢方法，其特征在于：所述的步骤（5）中缓蚀阻垢剂D液的滴加速度为25-40
g/min。
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