CN100475722C

CN100475722C - 中央空调冷却水复合水处理剂

Info

Publication number: CN100475722C
Application number: CNB2005100268904A
Authority: CN
Inventors: 王炜
Original assignee: SHANGHAI EMPEROR OF CLEANING HI-TECH Co Ltd
Current assignee: Shanghai Emperor of Cleaning Tech Co., Ltd.
Priority date: 2005-06-17
Filing date: 2005-06-17
Publication date: 2009-04-08
Anticipated expiration: 2025-06-17
Also published as: CN1880244A

Abstract

本发明公开了一种中央空调冷却水复合水处理剂，其包括下列重量份数的组分：1～10份的聚环氧琥珀酸；1～10份的膦酸盐；以钼酸根离子计，1～10份的钼酸盐；0.1～10份的稀土元素的盐；1～5份的铜缓蚀剂；以锌离子计，0～3份的锌盐。本发明为低磷、环保型配方，阻垢、缓蚀性能优异，且原料易得，开发了稀土元素在水处理中的应用范围，对于发展我国的稀土事业具有非常积极的意义。

Description

中央空调冷却水复合水处理剂

技术领域

本发明涉及一种复合水处理剂，特别涉及一种中央空调冷却水复合水处理剂。

背景技术

中央空调水系统中由于循环冷却水的蒸发、浓缩和灰尘杂物的进入，以及设备结构和材料等因素的综合作用，整个系统会产生腐蚀和结垢现象，尤以腐蚀问题为重，从而影响设备使用寿命和换热效率，造成能源浪费，严重的会导致空调主机高压运行和跳机。因此有必要在中央空调冷却水中投加有效的水处理药剂，目前的循环冷却水系统中使用最多的缓蚀阻垢剂是有机膦系列复合水稳剂，循环水中磷含量一般为1.35-2.50mg/L。我国对污水磷的排放GB8978-1996作出限制(＜1.0mg/L)[刘明、邓建利、李克景、王建娜、王杰。环保型水稳剂的研制与应用.化肥工业，30(3)：24-26]，由于磷酸盐产生的水体富营养化问题使得研究一种高效、低磷的环保型水处理剂的呼声越来越高。

聚环氧琥珀酸(PESA)是一种无磷无氮和生物降解性好的兼有阻垢缓蚀双重功能的“绿色”水处理药剂(参见美国专利US 4 654 159，1987)，适用于高碱度、高硬度、高温条件，但是单一PESA作为药剂时缓蚀性能不高，且稳定锌盐的能力不强[熊蓉春，周庆，魏刚.绿色阻垢剂聚环氧琥珀酸的缓蚀协同效应.化工学报，2003，54(9)：1323-1325]。

因此研制高效、环保的水处理药剂成为目前水处理领域的热点，越来越多的药剂被开发应用到水处理复配配方中来，稀土元素在水处理中的研究、应用目前并不多见，有人将稀土永磁材料与环保型高分子聚合物——聚天冬氨酸相结合研究其阻垢效果，结果表明，此两种水处理工艺具有很好的协同增效阻垢作用，可以使聚天冬氨酸的阻垢效果提高20％，但该配方的缓蚀效果并没做讨论[刘振法、王延吉、郭茹辉、张利辉、张彦河。稀土永磁材料与聚天冬氨酸系统阻垢研究，水处理技术，2005，31(2)：55-57]。还有人研究了盐酸介质中，稀土铈(IV)离子和钼酸钠对冷轧钢的缓蚀协同效应。研究结果表明，稀土铈(IV)离子和钼酸钠对冷轧钢产生了明显的缓蚀协同效应，最大缓蚀率可达90％左右[木冠南、李向红、屈庆、周俊。稀土铈离子和钼酸钠在盐酸溶液中对冷轧钢的缓蚀协同效应，化学学报，2004，62(24)：2386-2390]。上述两种文献仅对含稀土元素的特定复配配方在水处理中的阻垢或缓蚀的单一方面应用效果作了初步理论研究，尚需进一步研究兼具缓蚀和阻垢双重增效效果的含稀土元素的其它复合配方以利于实际产业上应用，特别是研发针对中央空调冷却水的水处理剂复合配方。而循环冷却水水处理药剂的研究主要的难点是配方的研发，即在现有众多的阻垢、缓蚀剂中选择搭配各种组分，并对各个组分不同浓度进行摸索，还考虑一些诸如非水溶性药剂在水相中的分散等问题，以使配方能达到所定场合、水质所要求的水处理效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题即是上述课题，提供一种新型的复合水处理剂，特别是一种中央空调冷却水复合水处理剂。

本发明的技术方案为：一种中央空调冷却水复合水处理剂，其包括下列重量份数的组分：1～10份的聚环氧琥珀酸；1～10份的膦酸盐；以钼酸根离子计，1～10份的钼酸盐；0.1～10份的稀土元素的盐；1～5份的铜缓蚀剂；以锌离子计，0～3份的锌盐。

本发明所说的中央空调冷却水是指其循环冷却水。

在本发明一较佳实施例中，该复合水处理剂包括下列重量份数的组分：3～7份的聚环氧琥珀酸；2～5份的膦酸盐；以钼酸根离子计，3～8份的钼酸盐；1～2份的稀土元素的盐；1～2份的铜缓蚀剂；以锌离子计，1份的锌盐。

其中，本发明所说的聚环氧琥珀酸是一种无磷、非氮并具有良好生物降解性的绿色水处理剂，具有很强的抗碱性，与氯的相容性好，阻垢性能不受氯浓度的影响，由于在结构中引入了氧原子，从而使聚环氧琥珀酸更容易生成稳定的五元环螯合物。根据《水处理化学品手册》(何铁林主编，化学工业出版社，2000年5月第一版)的推荐，本发明优选的聚环氧琥珀酸的分子量为400～800道尔顿，因该范围内的PESA阻垢性能最好。

上述的膦酸盐即指有机膦酸和膦羧酸化合物，其是一类阴极型缓蚀剂，又是一类非化学当量阻垢剂，具有明显的溶限效应，它们对许多金属离子(如钙、镁、铜、锌等)具有优异的螯合能力，甚至对这些金属的无机盐类如硫酸钙、碳酸钙、硅酸钙、硅酸镁等也有较好的去活化作用，含磷量低且能起到稳定锌盐的作用。本发明的膦酸盐选自氨基三甲叉膦酸(ATMP)、乙二胺四甲叉膦酸(EDTMP)、1-羧基次乙基-1，1-二膦酸(HEDP)，2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸(PBTCA)及其盐，如钾盐、钠盐和铵盐等中的一种或几种，本发明优选2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸。

其中PESA与PBTCA复配可以达到高效的阻垢性能，弥补了单独使用PBTCA含磷量高的缺陷。

上述的钼酸盐可为任何含有钼酸根离子(MoO₄ ^2-)的化合物，其经化学测试属于阳极型缓蚀剂，可以在铁阳极上生成铁-氧化铁-钼氧化物的络合型钝化膜，从而具有缓蚀效果。本发明的钼酸盐优选钼酸铵或钼酸钠。

本发明中添加的稀土类物质与以上药剂复配时具有很好的协同增效作用，参与钢铁表面的成膜反应，能在钢铁表面形成致密的稀土元素转化膜，防止其腐蚀，进而降低其他药剂的投加浓度，大大提高复合药剂的缓蚀性能，ECH稀土元素同时具有用量少，适用水质范围广泛等特点。本发明选用稀土元素的盐，其中稀土元素优选自镧系元素，如铈、镧及镨等；其盐可为任何含有上述稀土元素离子的化合物，优选其硝酸盐。

至于上述铜缓蚀剂是指能在铜表面形成保护膜，从而有效防止铜材料的腐蚀的物质。其可为现有技术中已知的任何铜缓蚀剂，例如氮唑类物质，如苯并三氮唑(BTA)、巯基苯并噻唑(MBT)或其钠盐以及甲基苯并三唑(TTA)或其混合物等，本发明优选苯并三氮唑。

本发明的锌盐是指任何含锌离子(Zn²⁺)的化合物，其是一种阴极型缓蚀剂，能在水介质的金属表面快速的成膜，与金属表面的阴极区产生的OH^-快速的形成氢氧化锌沉淀物，抑制阴极反应；而且与有机膦酸盐复配能使锌盐稳定，增大使用pH临界值。该锌盐选自氯化锌、硫酸锌及其水合物，如一水或七水合硫酸锌等。

上述本发明配方的水处理剂在正常处理时使用，其制备方法为一种常规的物理混合方法，使用时将上述各种份数物料置于1000000份水中，搅拌混合均匀即可。

本发明的中央空调冷却水复合水处理剂具有以下优点：①协同效应明显，PESA用量很低时就可完全抑制碳酸钙的生成；②阻垢、缓蚀性能优异，与氯的相容性好，阻垢性能不受氯浓度的影响，从而适用于高温、高碱、高氯根及高pH值的“四高”水质；③低磷、环保型配方，可大大降低排放磷含量；④提高锌盐的稳定性，与锌盐复配增效明显；⑤本发明使用的稀土元素属低毒物质，对人畜无害，对环境无污染，在我国具有丰富的资源，占世界稀土资源的80％，开发稀土元素在水处理中的应用范围，对于发展我国的稀土事业具有非常积极的意义。

具体实施方式

为了更好理解本发明的实质，下面结合实施例对本发明进行说明，但本发明不受其限制。

实施例1

复合水处理剂的制备：将5mg聚环氧琥珀酸(PESA)，8mg钼酸钠(以MoO₄ ^2-计)，5mg 2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸(PBTCA)，2mg苯并三氮唑(BTA)，1mg硝酸铈，1mg ZnSO₄·H₂O(以Zn²⁺计)和1L水置于搅拌容器中混合均匀，即为本发明的正常水处理剂。

实施例2

复合水处理剂的制备：将7mg聚环氧琥珀酸(PESA)，5mg钼酸钠(以MoO₄ ^2-计)，2mg 2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸(PBTCA)，1mg苯并三氮唑(BTA)，1mg硝酸镧，1mg ZnSO₄·H₂O(以Zn²⁺计)和1L水置于搅拌容器中混合均匀，即为本发明的正常水处理剂。

实施例3

复合水处理剂的制备：将3mg聚环氧琥珀酸(PESA)，5mg钼酸钠(以MoO₄ ^2-计)，5mg 2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸(PBTCA)，1mg苯并三氮唑(BTA)，1mg硝酸镨，1mg ZnSO₄·7H₂O(以Zn²⁺计)和1L水置于搅拌容器中混合均匀，即为本发明的正常水处理剂。

实施例4

复合水处理剂的制备：将5mg聚环氧琥珀酸(PESA)，3mg钼酸钠(以MoO₄ ^2-计)，5mg 2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸(PBTCA)，1mg甲基苯并三唑(TTA)，2mg硝酸镧，1mg氯化锌(以Zn²⁺计)和1L水置于搅拌容器中混合均匀，即为本发明的正常水处理剂。

实施例5

复合水处理剂的制备：将1mg聚环氧琥珀酸(PESA)，4mg钼酸钠(以MoO₄ ^2-计)，5mg 2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸(PBTCA)，1mg MBT，10mg硝酸铈和1L水置于搅拌容器中混合均匀，即为本发明的正常水处理剂。

实施例6

复合水处理剂的制备：将10mg聚环氧琥珀酸(PESA)，1mg钼酸铵(以MoO₄ ^2-计)，1mg 2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸(PBTCA)，5mg甲基苯并三唑(TTA)，0.1mg硝酸镨和1L水置于搅拌容器中混合均匀，即为本发明的正常水处理剂。

对照实施例

去除硝酸铈，余同实施例1的配方。

上述实施例中的各组分均是常规市售产品，其中PESA分子量为400～800，而且其中的PBTCA可由上述其它膦酸盐替代。

为说明上述本发明实施例对中央空调循环冷却水的缓蚀、阻垢效果，下面用效果实施例来进一步说明之，其中，下述实验水质为模拟中央空调冷却水循环系统中浓缩倍数3～5倍时的上海自来水水质。

效果实施例1 A₃碳钢对比腐蚀试验

实验水质：Ca²⁺400mg/L(以CaCO₃计)，HCO₃ ^-350mg/L(以CaCO₃计)，pH＝8.5。

参照国家标准GB/T 18175-2000，采用上述实施例1～6及对照实施例的复合水处理剂和实验水质进行旋转挂片腐蚀试验，在恒温水浴锅中，40℃±1℃，转速75转/分，运行72小时进行腐蚀试验。实验结果见下表：

效果实施例2 静态阻垢实验

实验水质：Ca²⁺(CaCO₃计)500mg/L，Mg²⁺＝240mg/L，HCO₃ ^-(以CaCO₃计)350mg/l，pH＝8.6。

参照国家标准GB/T16632-1996，采用上述实施例4及对照实施例的复合水处理剂和实验水质进行静态阻垢试验，在恒温水浴锅中，80℃±1℃。恒温10小时。实验结果见下表：

效果实施例3 紫铜腐蚀试验

实验水质：Ca²⁺320mg/L(以CaCO₃计)，Mg²⁺50mg/L(以CaCO₃计)，HCO₃ ^-320mg/L(以CaCO₃计)，pH＝8.4。

参照旋转挂片法，国家标准GB/T 18175-2000，采用上述实施例1配方及对照实施例的复合水处理剂和水质进行旋转挂片腐蚀试验，在控温水浴锅中，40℃±1℃。恒温72小时，转速75转/分。结果见下表：

Claims

1、一种中央空调冷却水复合水处理剂，其包括下列重量份数的组分：1～10份的聚环氧琥珀酸；1～10份的膦酸盐；以钼酸根离子计，1～10份的钼酸盐；0.1～10份的稀土元素的盐；1～5份的铜缓蚀剂；以锌离子计，0～3份的锌盐。

2、如权利要求1所述的复合水处理剂，其特征在于其包括下列重量份数的组分：3～7份的聚环氧琥珀酸；2～5份的膦酸盐；以钼酸根离子计，3～8份的钼酸盐；1～2份的稀土元素的盐；1～2份的铜缓蚀剂；以锌离子计，1份的锌盐。

3、如权利要求1所述的复合水处理剂，其特征在于该膦酸盐为2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸，该钼酸盐为钼酸铵或钼酸钠。

4、如权利要求1所述的复合水处理剂，其特征在于该稀土元素选自镧系元素。

5、如权利要求4所述的复合水处理剂，其特征在于该镧系元素选自铈、镧或镨。

6、如权利要求1所述的复合水处理剂，其特征在于该稀土元素的盐为其硝酸盐。

7、如权利要求1所述的复合水处理剂，其特征在于该铜缓蚀剂选自苯并三氮唑、巯基苯并噻唑和甲基苯并三唑中的一种或几种。

8、如权利要求7所述的复合水处理剂，其特征在于该铜缓蚀剂为苯并三氮唑。

9、如权利要求1所述的复合水处理剂，其特征在于该锌盐选自氯化锌、硫酸锌、一水合硫酸锌或七水合硫酸锌。

10、如权利要求1所述的复合水处理剂，其特征在于该聚环氧琥珀酸的分子量为400～800道尔顿。