CN104891684B

CN104891684B - 用于苦咸水循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂及其制备方法

Info

Publication number: CN104891684B
Application number: CN201510271658.0A
Authority: CN
Inventors: 邱振华; 王明祥
Original assignee: Zibo Huanuo Water Treatment Co Ltd; Shandong Inlen Chemical Technology Co Ltd
Current assignee: Zibo Huanuo Water Treatment Co Ltd; Shandong Inlen Chemical Technology Co Ltd
Priority date: 2015-05-25
Filing date: 2015-05-25
Publication date: 2016-11-02
Anticipated expiration: 2035-05-25
Also published as: CN104891684A

Abstract

本发明涉及一种用于苦咸水循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂及其制备方法，属于水处理技术领域。本发明所述用于苦咸水循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂，由以下重量百分含量的原料制成：钼酸钠5～20％，乌洛托品5～20％，聚环氧琥珀酸10～30％，唑类衍生物1～5％，水解聚马来酸酐5～20％，丙烯酸‑丙烯酸酯‑磺酸盐三元共聚物5～15％，腐植酸钠5～15％，荧光示踪剂0.1～1％，片碱0.5～2％，余量为去离子水。所述用于苦咸水循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂，与其他水处理剂不产生干扰，不含磷、锌等对环境有害的成分，能有效解决用苦咸水时高盐分、高pH下***的腐蚀、结垢的问题；同时本发明提供了一种简单便捷的制备方法。

Description

用于苦咸水循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于苦咸水循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂及其制备方法，属于水处理技术领域。

背景技术

随着我国工业的发展，淡水耗量急速增加，许多地区面临严重的水危机。城市用水中，工业用水约占用水量的60～80％，而工业冷却水用量占整个工业用水量的70～80％。我国东南沿海地区地位重要，水资源短缺形势更加严峻，已严重制约了工业的发展。而且沿海地区由于靠近大海，很多地表水及地下水中含盐量很高，称之为“苦咸水”。如果直接用于循环冷却水***后，结垢、黏泥，特别是腐蚀问题非常严重，给水处理工作带来很大的问题，所以目前利用率非常低，造成了水资源的极大浪费。

目前国内常用的缓蚀阻垢剂都为含磷配方，大部分由有机磷酸盐及锌盐等组成。首先其不能有效解决高含盐量、高pH条件下锌盐沉积、***结垢腐蚀等问题，特别是高Cl-含量水造成碳钢及不锈钢的腐蚀问题。同时含磷循环水排放到环境中，会使环境水域富营养化，促进菌藻的生长繁殖，形成“赤潮”，使本来已经恶化的沿海环境更加恶劣。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于苦咸水循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂，其与其他水处理剂不产生干扰，不含磷、锌等对环境有害的成分，是一种绿色环保型缓蚀阻垢剂，特别适用于东南沿海地区苦咸水做循环冷却水的***，能有效解决用苦咸水时高盐分、高pH下***的腐蚀、结垢的问题；同时本发明提供了一种简单便捷的制备方法。

所述用于苦咸水循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂，由以下重量百分含量的原料制成：钼酸钠5～20％，乌洛托品5～20％，聚环氧琥珀酸10～30％，唑类衍生物1～5％，水解聚马来酸酐5～20％，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐三元共聚物5～15％，腐植酸钠5～15％，荧光示踪剂0.1～1％，片碱0.5～2％，余量为去离子水。

优选地，由以下重量百分含量的原料制成：钼酸钠10～15％，乌洛托品8～17％，聚环氧琥珀酸15～27％，唑类衍生物2～5％，水解聚马来酸酐10～15％，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐三元共聚物7～12％，腐植酸钠10～15％，荧光示踪剂0.2～0.5％，片碱1～2％，余量为去离子水。

所述钼酸钠为二水钼酸钠。

所述唑类衍生物为苯骈三氮唑或甲基苯骈三氮唑。

所述荧光示踪剂为1,3,6,8-芘四磺酸钠。

所述水解聚马来酸酐分子量为400～800。

所述用于苦咸水循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂的制备方法，包括以下步骤：依次将聚环氧琥珀酸、水解聚马来酸酐和丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐三元共聚物在20-40℃下加入反应设备中，搅拌过程中再依次加入钼酸钠、腐植酸钠、乌洛托品和荧光示踪剂，再将已溶于去离子水的唑类衍生物和片碱加入反应设备中，搅拌均匀后静置，即得用于苦咸水循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂。

本发明所述配方中相关组分的性质和功效如下：

苯骈三氮唑：是白色或青白色针状结晶，与铜原子能形成共价键和配位键，相互交替成键状聚合体，在铜表面形成多层防护膜，使铜的表面不产生电化学反应，从而具有极好的缓蚀作用，对铝、钢等金属材料也同样有较好的防蚀作用。在循环水中，如与聚环氧琥珀酸、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸共聚物等复配，尤其在密闭循环冷却水***中缓蚀效果最佳。

钼酸钠：为白色菱形结晶体。钼酸钠属阳极氧化膜型缓蚀剂，在阳极形成一层亚铁-高铁-钼氧化物钝化膜而起缓释作用，与苯骈三氮唑等复配可提高缓蚀效果。

乌洛托品：学名六次甲基四胺，分子式(CH₂)N₄，白色至淡黄色结晶粉末，为有机高分子物质，能够很好地吸附在金属表面，形成一层保护膜，抑制金属的腐蚀。

丙烯酸-丙烯酸脂-磺酸盐三元共聚物：具有优异的阻垢分散性能，能阻止水中溶解盐以及悬浮粒子沉淀的性能，在高温阻垢性能方面远胜于有机磷，对碳酸钙等具有优异的抑制作用，还可以分散氧化铁，跟各种缓蚀阻垢剂有良好的协同增效作用，特别适用于高浓缩倍数的水质处理。

腐植酸钠：分子式为C₉H₈NA₂O₄，系采用天然含腐植酸的优质低钙低镁风化煤经化学提炼而成，它是多功能的高分子化合物，含有羟基、醌基、羧基等较多的活性基团，具有很大的内表面积，有较强的吸附、交换、络合、螯合能力。

聚环氧琥珀酸：是一种无氮、非磷有机化合物，兼具阻垢缓蚀双重功效，生物降解性能好并适用于高碱、高硬度、高温、高金属含量水系，高pH条件下有优良的阻垢分散效果，与氯相容性好，阻垢性能不受氯浓度影响，与其他药剂复配有明显的协同增效作用，是一种绿色水处理化学品。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)配方成分具有明显的协同增效作用，与其他水处理剂不产生干扰；

(2)配方中不含磷、锌等对环境有害的成分，是一种绿色环保型缓蚀阻垢剂；

(3)所述用于苦咸水循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂，特别适用于东南沿海地区苦咸水做循环冷却水的***，能有效解决用苦咸水时高盐分、高pH条件下***的腐蚀、结垢的问题，使碳钢、铜、不锈钢等的腐蚀速率、污垢热阻等指标都达到国家标准要求的碳钢腐蚀速率小于0.075mm/a、铜和不锈钢腐蚀速率小于0.005mm/a、污垢热阻小于3.44*10^-4m²*K/W；

(4)制备方法简单便捷，常温下将各原料组分按比例加入反应器中搅拌均匀即可，制得的产品稳定性好。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但其并不限制本发明的实施。

实施例1

依次将聚环氧琥珀酸、水解聚马来酸酐和丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐三元共聚物在20℃下加入反应设备中，搅拌过程中再依次加入钼酸钠、腐植酸钠、乌洛托品和荧光示踪剂，再将已溶于去离子水的苯骈三氮唑和片碱加入反应设备中，搅拌均匀后静置，即得用于苦咸水循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂。各原料的重量百分含量为：钼酸钠15％，乌洛托品15％，聚环氧琥珀酸22％，唑类衍生物3％，水解聚马来酸酐13％，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸钠三元共聚物12％，腐植酸钠5％，1,3,6,8-芘四磺酸钠0.3％，片碱1.5％，去离子水13.2％。

通过动态模拟试验，测定制得产品的使用性能。试验方法如下：

将一定量的苦咸水注入动态模拟试验装置内，按一定的流量进行循环，并将水温控制在40±5℃，控制补水流量，使装置内水位基本保持恒定，将试验片挂到***中，加入试验药剂，开始试验。试验过程中，定量定期取样进行分析测定总碱度、总硬度、pH、氯离子等指标，并检测水中荧光示踪剂的含量，以确定药剂用量，调整***的补充和排污水量，持续240小时，取出监测试片，根据重量变化计算出腐蚀速率。通过动态模拟试验装置的实验水的水流量、进水口温度、出水口温度、热介质温度的监测，由工业计算机处理计算出污垢热阻数据。实际测得数据：碳钢腐蚀速率：0.021mm/a，不锈钢腐蚀速率0.0009mm/a，铜腐蚀速率0.0011mm/a，污垢热阻2.85*10^-4m²*K/W。

实施例2

依次将聚环氧琥珀酸、水解聚马来酸酐和丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐三元共聚物在40℃下加入反应设备中，搅拌过程中再依次加入钼酸钠、腐植酸钠、乌洛托品和荧光示踪剂，再将已溶于去离子水的甲基苯骈三氮唑和片碱加入反应设备中，搅拌均匀后静置，即得用于苦咸水循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂。各原料的重量百分含量为：钼酸钠20％，乌洛托品12％，聚环氧琥珀酸18％，唑类衍生物2％，水解聚马来酸酐10％，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸钠三元共聚物10％，腐植酸钠8％，1,3,6,8-芘四磺酸钠0.2％，片碱1.0％，去离子水18.8％。

实验方法同实施例1，实际测得数据：碳钢腐蚀速率：0.016mm/a，不锈钢腐蚀速率0.0007mm/a，铜腐蚀速率0.0014mm/a，污垢热阻2.99*10^-4m²*K/W。

实施例3

依次将聚环氧琥珀酸、水解聚马来酸酐和丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐三元共聚物在25℃下加入反应设备中，搅拌过程中再依次加入钼酸钠、腐植酸钠、乌洛托品和荧光示踪剂，再将已溶于去离子水的苯骈三氮唑和片碱加入反应设备中，搅拌均匀后静置，即得用于苦咸水循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂。各原料的重量百分含量为：钼酸钠8％，乌洛托品18％，聚环氧琥珀酸25％，唑类衍生物2.0％，水解聚马来酸酐5％，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸钾三元共聚物10％，腐植酸钠15％，1,3,6,8-芘四磺酸钠0.2％，片碱1.0％，去离子水15.8％。

实验方法同实施例1，实际测得数据：碳钢腐蚀速率：0.034mm/a，不锈钢腐蚀速率0.0021mm/a，铜腐蚀速率0.0018mm/a，污垢热阻2.73*10^-4m²*K/W。

通过以上数据可知，所述用于苦咸水循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂，特别适用于东南沿海地区苦咸水做循环冷却水的***，能有效解决用苦咸水时高盐分、高pH条件下***的腐蚀、结垢的问题，使碳钢、铜、不锈钢等的腐蚀速率、污垢热阻等指标都达到国家标准要求的碳钢腐蚀速率小于0.075mm/a、铜和不锈钢腐蚀速率小于0.005mm/a、污垢热阻小于3.44*10^-4m²*K/W。

Claims

1.一种用于苦咸水循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂，其特征在于由以下重量百分含量的原料制成：钼酸钠5～20％，乌洛托品5～20％，聚环氧琥珀酸10～30％，唑类衍生物1～5％，水解聚马来酸酐5～20％，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐三元共聚物5～15％，腐植酸钠5～15％，荧光示踪剂0.2～0.5％，片碱0.5～2％，余量为去离子水。

2.根据权利要求1所述的用于苦咸水循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂，其特征在于由以下重量百分含量的原料制成：钼酸钠10～15％，乌洛托品8～17％，聚环氧琥珀酸15～27％，唑类衍生物2～5％，水解聚马来酸酐10～15％，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐三元共聚物7～12％，腐植酸钠10～15％，荧光示踪剂0.2～0.5％，片碱1～2％，余量为去离子水。

3.根据权利要求1所述的用于苦咸水循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂，其特征在于：钼酸钠为二水钼酸钠。

4.根据权利要求1所述的用于苦咸水循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂，其特征在于：唑类衍生物为苯骈三氮唑或甲基苯骈三氮唑。

5.根据权利要求1所述的用于苦咸水循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂，其特征在于：荧光示踪剂为1,3,6,8-芘四磺酸钠。

6.根据权利要求1所述的用于苦咸水循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂，其特征在于：水解聚马来酸酐分子量为400～800。

7.一种权利要求1-6任一所述用于苦咸水循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：依次将聚环氧琥珀酸、水解聚马来酸酐和丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐三元共聚物加入反应设备中，搅拌中再依次加入钼酸钠、腐植酸钠、乌洛托品和荧光示踪剂，再将已溶于去离子水的唑类衍生物和片碱加入反应设备中，搅拌、静置，即得用于苦咸水循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂。

8.根据权利要求7所述的用于苦咸水循环水的无磷复合缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于：依次将聚环氧琥珀酸、水解聚马来酸酐和丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐三元共聚物在20-40℃下加入反应设备中。