JP4070551B2 - 水系スケール防止剤と防止方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水系のスケール防止剤に係り、特に冷却水系におけるスケールの付着を防止するスケール防止剤と防止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開平５−５００９５号公報
【特許文献２】
特開平７−４８５９８号公報
冷却水系のスケール防止においては、ポリアクリル酸やポリマレイン酸、あるいはホスホン酸やポリリン酸塩を含有する薬剤による処理が一般的であり、これらは通常水溶液としてポンプ注入されている。
一方、小型の設備においては、薬注設備がいらない徐溶解性の固形薬剤が用いられており、このような薬剤には、ポリアクリル酸やポリマレイン酸、あるいはホスホン酸やポリリン酸塩を錠剤化したものが多く用いられている。固形薬剤は、薬注設備が必要なく、経済性に優れているが、いずれも水への溶解度が高いことから、溶解速度を一定に制御することが困難であり、特殊な容器に入れたり、不織布に包むなどの改善案が考案されているが、なお長期にわたって安定した効果を得ることが困難であった。
また、固形のポリリン酸塩等も用いられているが、排水中に含まれるリンが富栄養化の原因となるため、排水規制の厳しい地域では使用できない状況であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題を解決するもので、冷却水系において薬注設備を用いることなく、長期にわたって安定したスケール付着防止効果を得ることができるスケール防止剤とそれを用いる防止方法を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、下記式（１）のポリサクシイミドで、分子量が５００〜５０００ｇ／モルの範囲にある固体状の化合物と、５−クロロー２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン（以下、ＣＭＩＴ）、１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オン（以下、ＢＩＴ）、メチレンビスチオシアネート（以下、ＭＴＣ）、テトラキスヒドロキシメチルホスホニウムサルフェート（以下、ＴＨＰＳ）、オルソフタルアルデヒド（以下、ＯＰＡ）、２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−プロパンジオール（以下、ＢＮＰ）、２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミド（以下、ＤＢＮＰＡ）、１−ブロモ−３−クロロ−５，５−ジメチルヒダントイン（以下、ＢＣＤＭＨ）、１，３−ジブロモ−５，５−ジメチルヒダントイン（以下、ＤＢＤＭＨ）、グルタルアルデヒド、ピリチオン、塩素化イソシアヌル酸又は次亜塩素酸カルシウムから選ばれた一つ以上の化合物、及び／又は、アクリル酸重合体及び共重合体、マレイン酸重合体及び共重合体、アクリルアミド重合体及び共重合体、リン含有化合物又はアゾール化合物から選ばれた一つ以上の化合物とを含有することを特徴とする水系スケール防止剤としたものである
。
【化２】
式（１）：

【０００５】
また、本発明では、前記の水系のスケール防止剤を、冷却水系に溶解させることを特徴とする水系のスケール防止方法としたものであり、その際の冷却水系に溶解させるスケール防止剤の濃度は、２〜２００ｍｇ／Ｌの保持濃度とするのがよい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、前記式（１）のポリサクシイミドからなる固体状の化合物の粉末、顆粒又は錠剤を冷却水系に添加する。本薬剤は、冷却水中で徐々に溶解してスケール防止効果を示すが、微生物によって急速に分解されて効果が消失することがあるため、通常ＣＭＩＴ、ＢＩＴ、ＭＴＣ、ＴＨＰＳ、ＯＰＡ、ＢＮＰ、ＤＢＮＰＡ、ＢＣＤＭＨ、ＤＢＤＭＨ、グルタルアルデヒド、ピリチオン、塩素化イソシアヌル酸又は次亜塩素酸カルシウムから選ばれた一つ以上の化合物を合わせて添加する。これらの化合物もまた、通常粉末、顆粒又は錠剤の状態で併用されるが、液体であっても用いることができる。
また、従来から用いられていたアクリル酸重合体及び共重合体、マレイン酸重合体及び共重合体、アクリルアミド重合体及び共重合体、あるいはリン化合物やアゾール化合物等を合わせて添加することもできる。
【０００７】
次に、本発明の冷却水系において薬注設備を用いることなく、長期にわたって安定したスケール付着防止効果を得るための方法について説明する。
本発明におけるスケール付着防止方法では、前記式（１）のポリサクシイミド化合物を、粉末、顆粒又は錠剤の状態で循環水中に添加する。すると、冷却水中で徐々に薬剤が溶解し、スケールの原因となる硬度成分と結合してスケール防止効果を示す。このような水系スケール防止剤は、冷却水中に溶解した時の濃度が２〜２００ｍｇ／Ｌとなるように、剤形や投入量を調整する。
しかし、冷却水系のように、微生物が発生しやすい環境で用いる場合においては、急速に効果が消失することがあり、その原因は、微生物による分解であることが研究の結果明らかとなった。これに対応するため、本発明では、ＣＭＩＴ、ＢＩＴ、ＭＴＣ、ＴＨＰＳ、ＯＰＡ、ＢＮＰ、ＤＢＮＰＡ、ＢＣＤＭＨ、ＤＢＤＭＨ、グルタルアルデヒド、ピリチオン、塩素化イソシアヌル酸又は次亜塩素酸カルシウムから選ばれた一つ以上の化合物を合わせて添加する。これらの化合物も、通常粉末、顆粒又は錠剤の状態で冷却水に添加し、徐々に溶解することによって微生物の増殖を抑制し、その結果として、スケール防止効果の低下を最小限に抑えることができる。しかし、液体であっても、別途冷却水系に添加すれば、同様の効果が得られる。
【０００８】
また、従来用いられていたアクリル酸重合体及び共重合体、マレイン酸重合体及び共重合体、アタリルアミド重合体及び共重合体、あるいはリン化合物やアゾール化合物等を合わせて添加することもできる。
式（１）で示される化合物のポリサクシイミドは、粉末、顆粒又は錠剤のいずれも冷却水に添加して用いることができるが、長期間にわたって効果を持続させるためには錠剤が最も好ましい。
これに併用する微生物抑制剤としては、ＣＭＩＴ、ＢＩＴ、ＭＴＣ、ＴＨＰＳ、ＯＰＡ、ＢＮＰ、ＤＢＮＰＡ、ＢＣＤＭＨ、ＤＢＤＭＨ、グルタルアルデヒド、ピリチオン、塩素化イソシアヌル酸、次亜塩素酸カルシウム等を上げることができるが、ポリサクシイミドと反応して効果を低下させることが無く、固体で徐々に溶解することによって、長期間微生物の増殖を抑制することができるためには、ＣＭＩＴ、ＢＩＴ、ＭＴＣが好ましく、中でもＭＴＣが最も好ましい。
アクリル酸重合体及び共重合体、マレイン酸重合体及び共重合体、アクリルアミド重合体及び共重合体の併用は、懸濁物質の分散効果を、リン化合物やアゾール化合物の併用は、金属腐食の防止に効果が高いため、冷却水系で合わせて用いることが好ましい。中でも、ポリアクリル酸（平均分子量５０００〜５００００）、リン酸マグネシウム、ベンゾトリアゾールが、効果の持続性において優れている。
【０００９】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を示す。
実施例１〜１２及び比較例１〜６
本実施例は、図１に概略構成図を示す試験装置を用いて行った。
ポリサクシイミド粉末、ＭＴＣ粉末、ＣＭＩＴ粉末、ポリアクリル酸ナトリウム粉末、リン酸マグネシウム粉末、ベンゾトリアゾール粉末の所定量を、単独もしくは混合した後に布袋２に入れ、試験装置（全保有水量１０Ｌ）の冷却水槽１中に浸漬した。試水は、水道水４を冷却塔で濃縮し、ホモジナイズしたスライム１０ｍＬを添加して、表１のとおり調整した。循環ポンプ５を駆動して、循環水をヒーター部６で流速１ｍ／ｓとなるように調整した後、ヒーター７に通電して表面温度を６０℃に調整した。
【００１０】
【表１】

定期的にヒーター７を取り外し乾燥した後に重量を測定し、試験前後の重量差からスケール付着量を算出した。また、冷却水槽１に軟鋼及び銅の試験片３（いずれも５０×３０×１ｍｍ）を各１枚浸漬し、試験終了時に表面の腐食生成物をインヒビター入りの１Ｎ塩酸で取り除いて重量を測定、試験前との重量差から平均腐食速度を求めた。結果は、表２に示すとおりである。
【００１１】
【表２】

【００１２】
ポリサクシイミドを添加した実施例１から１２は、いずれも比較例よりスケール付着量が少なく、スケール防止効果が認められる。しかし、実施例１から４に見られるように、ポリサクシイミドを単独で添加したときには、早期に微生物による分解が始まるため、安定した効果を得るために、より多くの添加を必要とする。
一方、実施例５から６のように、微生物抑制剤を併用すると、９０日経過後も良好なスケール防止効果が保持される。さらに、微生物の付着に起因する腐食の発生も抑制されるため、腐食生成物が凝集沈殿する際に、スケール防止剤が共沈して濃度が低下することもない。
実施例７から１２は、ポリサクシイミドにポリアクリル酸ナトリウム（分散剤）、リン酸マグネシウム（鉄防食剤）、ベンゾトリアゾール（銅防食剤）を添加したものであるが、いずれも目的とした効果が十分得られており、併用可能であることが分かる。
【００１３】
実施例１３
本実施例は、図２に概略構成図を示す試験装置を用いて行った。
ポリサクシイミド粉末１ｋｇに硫酸カルシウム粉末０．３ｋｇを混合し、少量の水を加えて顆粒成形した後、打錠機で打錠して直径２５ｍｍ、厚さ５ｍｍ、平均３．８ｇの錠剤を作成した。また、同様にしてＭＴＣ１ｋｇに硫酸カルシウム粉末０．３ｋｇを混合し、少量の水を加えて顆粒成形した後、打錠機で打錠して直径２５ｍｍ、厚さ５ｍｍの錠剤を作成した。これらの所定量を布袋１２に入れ、試験装置（全保有水量２ｔ、平均ブロー水量３．６Ｌ／日）の冷却塔１１下部水槽に浸漬した後運転を開始し、３０日後及び１８０日後に熱交換器１６を開放して、銅チューブ１７を１本を抜き取り、乾燥させた後重量を測定し、さらに付着物を除去した後に重量を測定して、スケール付着速度を算出した。結果は、表３に示すとおりである。
【００１４】
【表３】

１８０日間連続運転した場合、ポリサクシイミド濃度を２ｍｇ／Ｌ以上に保持するようにすることで、十分なスケール防止効果が得られることが分かる。しかし、過剰に添加して、ポリサクシイミド濃度が常時２００ｍｇ／Ｌを越えると、微生物の栄養源となり、むしろ付着物量が増加する傾向が見られるため、２から２００ｍｇ／Ｌの範囲で保持することが好ましい。
【００１５】
【発明の効果】
以上のように、本発明のスケール防止剤を冷却水中に添加することで、薬注設備を必要とせず、長期間安定したスケール防止効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１〜１２に用いた試験装置の概略構成図。
【図２】実施例１３に用いた試験装置の概略構成図。
【符号の説明】
１：冷却水槽、２：薬剤入り布袋、３：試験片、４：冷却水、５：循環ポンプ、６：ヒーター部、７：ヒーター、８：電源、１１：冷却塔、１２：薬剤入り布袋、１３：補給水、１４：自動ブロー装置（冷却水の導電率を１５０ｍＳ／ｍにコントロール）、１５：ポンプ、１６：熱交換器、１７：銅チューブ、１８：シリコンオイル、１９：ヒーター

Claims (3)

1. 下記式（１）のポリサクシイミドで、分子量が５００〜５０００ｇ／モルの範囲にある固体状の化合物と、５−クロロ−２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン（以下、ＣＭＩＴ）、１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オン（以下、ＢＩＴ）、メチレンビスチオシアネート（以下、ＭＴＣ）、テトラキスヒドロキシメチルホスホニウムサルフェート（以下、ＴＨＰＳ）、オルソフタルアルデヒド（以下、ＯＰＡ）、２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−プロパンジオール（以下、ＢＮＰ）、２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミド（以下、ＤＢＮＰＡ）、１−ブロモ−３−クロロ−５，５−ジメチルヒダントイン（以下、ＢＣＤＭＨ）、１，３−ジブロモ−５，５−ジメチルヒダントイン（以下、ＤＢＤＭＨ）、グルタルアルデヒド、ピリチオン、塩素化イソシアヌル酸又は次亜塩素酸カルシウムから選ばれた一つ以上の化合物、及び／又は、アクリル酸重合体及び共重合体、マレイン酸重合体及び共重合体、アクリルアミド重合体及び共重合体、リン含有化合物又はアゾール化合物から選ばれた一つ以上の化合物とを含有することを特徴とする水系スケール防止剤。
   【化１】
   式（１）：
   

   
2. 請求項１記載の水系のスケール防止剤を、冷却水系に溶解させることを特徴とする水系のスケール防止方法。
3. 前記冷却水系に溶解させるスケール防止剤の濃度は、２〜２００ｍｇ／Ｌの保持濃度であることを特徴とする請求項２記載の水系のスケール防止方法。

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