CN101037273A

CN101037273A - 一种工业水处理剂及其制备方法

Info

Publication number: CN101037273A
Application number: CN 200710020676
Authority: CN
Inventors: 王平
Original assignee: Nanjing Forestry University
Current assignee: Nanjing Forestry University
Priority date: 2007-03-21
Filing date: 2007-03-21
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2027-03-21
Also published as: CN100462313C

Abstract

本发明公开了一种工业水处理剂，其由改性磺化木质素、2－膦酸丁烷－1，2，4三羧酸、葡萄糖酸锌、苯骈三氮唑、酒精和水组成，各组分的质量比为：改性磺化木质素10～20、2－膦酸丁烷－1，2，4三羧酸40～50、葡萄糖酸锌40～50、苯骈三氮唑1～2、酒精2～5、水30～40。本发明具有缓蚀、阻垢和抑制藻类生长的作用，生产过程无“三废”排放，并解决了制浆造纸厂的黑液污染问题。本发明处理工艺简单、用药量少、效果好，水处理成本低，具有良好的经济效益和广泛的社会效益。

Description

一种工业水处理剂及其制备方法

技术领域

本发明属于化工领域，具体的说涉及一种用于工业冷却水系统的缓蚀阻垢水处理剂及其制备方法。

背景技术

木质素是造纸工业的副产品，极少被利用，每年约有260万吨碱木素排入江河，造成木质素资源的极大浪费，同时又严重污染环境，破坏生态平衡。为消除污染，变废为宝，从造纸黑液中提取碱木素，以碱木素为原料进一步化学改性制备工业水处理剂。目前，国内外均进行了一些研究，提出一系列新的“绿色”水处理剂及其制备方法。中国专利公开了CN 1341568“改性木素磺酸盐多功能水处理剂及其制备方法”、CN 200410066828“一种用于工业冷却水系统的缓蚀阻垢剂”、CN 200410066823“一种用于空调系统的缓蚀阻垢剂及其使用方法”、CN 98113264“一种复合水处理剂”、CN 94117281“多维聚羧酸盐水处理剂及其制备方法和用途”以及CN 96106784“木质素季铵盐阳离子絮凝剂合成工艺”等等。这些专利技术各有其特点和应用方向。但是，由于工业冷却循环水水质的复杂性和多变性，现有的水处理剂还远远不能满足环境保护的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种将木质素重新利用而得到的工业水处理剂。

本发明的另一目的是提供一种上述工业水处理剂的制备方法。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种工业水处理剂，由改性磺化木质素、2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸、葡萄糖酸锌、苯骈三氮唑、酒精和水组成，各组分的质量比为：改性磺化木质素10～20，2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸40～50，葡萄糖酸锌40～50，苯骈三氮唑1～2，酒精2～5，水30～40。

各组分最佳的质量比为：改性磺化木质素15，2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸45，葡萄糖酸锌45，苯骈三氮唑1，酒精2，水35。

其中上述酒精为普通的工业酒精。

一种制备上述工业水处理剂的方法，依次包括以下步骤：

(1)取上述各组分，将水置于反应釜内，依次缓缓加入2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸、葡萄糖酸锌、改性磺化木质素，搅拌，混匀；

(2)再加入已溶解苯骈三氮唑的酒精溶液，继续搅拌；

(3)在连续搅拌条件下，将反应釜温控调至65～85℃，恒温1.5～3.5小时，即得本发明一种工业水处理剂。

其中反应釜优选温控调至70±2℃，恒温2小时。

其中改性磺化木质素可以由造纸黑液(即制浆造纸厂排放的无用的黑液)制得，具体的制备方法依次包括以下步骤：

(1)在造纸黑液中加入少量聚铁(重量比2000∶1)，加酸调节pH值为3～4，控制温度60～70℃，黑液絮凝分层、过滤后，滤饼恒温烘干，研碎，即得到木质素。

(2)取买到的或上述步骤得到的木质素和亚硫酸钠，其中木质素∶亚硫酸钠(Na₂SO₃)＝4∶3，再加入质量分数为10％的氢氧化钠(NaOH)使木质素溶解，调节pH值为7～8，置于反应器，控制温度60～70℃，反应4小时，冷却，取出，离心分离，即得改性磺化木质素。

本发明得到的工业水处理剂可用于化工、电力、冶金和油气田的敞开式循环冷却水系统以抑制冷却水结垢及水对金属设备的腐蚀。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：(1)加入循环水系统后能有效地起到缓蚀、阻垢和抑制藻类生长的效果，对工业冷却水系统起到了良好的保护作用；(2)整个生产过程无“三废”排放，并解决了制浆造纸厂的黑液污染问题；(3)处理工艺简单、用药量少、效果好，水处理成本低；(4)本发明产品制备工艺是一个清洁化、环境友好工艺，具有很好的经济效益和广泛的社会效益。

具体实施方式

制备例1 制备改性磺化木质素

在造纸黑液中加入少量聚铁(重量比2000∶1～2)，加酸调节pH值为3～4，控制温度60～70℃，黑液絮凝分层、过滤后，滤饼恒温烘干，研碎，即得到木质素。取木质素∶亚硫酸钠(Na₂SO₃)＝4∶3，再加入质量分数为10％的氢氧化钠(NaOH)使木质素溶解，调节pH值为7～8，置于反应器，控制温度60～70℃，反应4小时，冷却，取出，离心分离，即得改性磺化木质素。

实施例1

取35kg水置于反应釜内，依次缓缓加入45kg 2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸、45kg葡萄糖酸锌、15kg改性磺化木质素，搅拌，混匀；再加入2kg已溶解1kg苯骈三氮唑的酒精溶液，继续搅拌；在连续搅拌条件下，将反应釜温控调至70±2℃，恒温2小时，即得本发明水处理剂。

实施例2

取30kg水置于反应釜内，依次缓缓加入43kg 2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸、50kg葡萄糖酸锌、13kg改性磺化木质素，搅拌，混匀；再加入2kg已溶解1kg苯骈三氮唑的酒精溶液，继续搅拌；在连续搅拌条件下，将反应釜温控调至70±2℃，恒温2小时，即得。

实施例3

取30kg水置于反应釜内，依次缓缓加入40kg 2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸、40kg葡萄糖酸锌、10kg改性磺化木质素，搅拌，混匀；再加入2kg已溶解1kg苯骈三氮唑的酒精溶液，继续搅拌；在连续搅拌条件下，将反应釜温控调至70±2℃，恒温2小时，即得。

实施例4

取40kg水置于反应釜内，依次缓缓加入50kg 2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸、50kg葡萄糖酸锌、20kg改性磺化木质素，搅拌，混匀；再加入5kg已溶解2kg苯骈三氮唑的酒精溶液，继续搅拌；在连续搅拌条件下，将反应釜温控调至70±2℃，恒温2小时，即得。

对比例1

除不加葡萄糖酸锌外，其他同实施例1。

对比例2

除不加2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸外，其他同实施例1。

对比例3

除不加改性磺化木质素外，其他同实施例1。

实验1 产品质量测试

将实施例1所得到的水处理剂与其他同类产品进行多项性能指标测试，结果见表1所示。

其中同类产品(1)为：DCI-04复合缓蚀阻垢剂；生产企业：南京化工研究所。同类产品(2)为：DCI-01复合缓蚀阻垢剂；生产企业：武进精细化工厂。M-03为：木素型复合缓蚀阻垢剂(根据：从造纸黑液中提取木质素制备工业水处理剂M-03，王平，工业水处理剂所述的方法制备)。

本发明一种工业水处理剂具有良好的分散作用，由于改性磺化木质素与葡萄糖酸锌和2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸有相互协同作用，使得本发明产品比未加改性磺化木质素的药剂和M-03阻垢、缓蚀性能好。实验结果显示，本发明的有机膦含量、阻垢率和缓蚀率均优于同类水处理药剂。

表1本发明产品质量指标实测数据

水处理药剂	外观	粘度/(Pa·s)	密度/(g·cm^-3)	pH/(1％)	有机膦/(mg·L^-1)	无机磷/(mg·L^-1)	锌/(mg·L^-1)	阻垢率/％	缓蚀率/％
水处理药剂	外观	粘度/(Pa·s)	密度/(g·cm^-3)	pH/(1％)	有机膦/(mg·L^-1)	无机磷/(mg·L^-1)	锌/(mg·L^-1)	阻垢率/％	缓蚀率/％	本发明同类产品(1)同类产品(2)M-03	黄褐色液体黄褐色液体黄褐色液体黄褐色液体	18-19171618	1.17511.08721.05441.1720	2.202.262.302.25	5.845.255.015.51	0.150.210.270.17	3.503.303.443.54	89.279.673.083.4	85.479.064.280.7

实验2 协同试验

与对比例之间的协同试验结果证明，本发明产品中葡萄糖酸锌、改性磺化木质素和2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸之间的协同效应，能抑制冷却水循环管路的结垢和腐蚀。试验结果见表2所示。

表2葡萄糖酸锌、改性磺化木质素和2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸之间的协

同试验

水处理药剂	浊度(NTU)	阻垢率/％	缓蚀率/％	挂片腐蚀率/(mm·a^-1)
水处理药剂	浊度(NTU)	阻垢率/％	缓蚀率/％	挂片腐蚀率/(mm·a^-1)	未加药剂前冷却循环水对比例1对比例2对比例3实施例1	8.572.102.336.461.28	60.431.763.183.4	58.327.250.880.7	0.04110.13280.07710.0053

实验3 现场应用试验

从2006年4月10号开始在钢铁厂冷却水系统中现场应用本发明实施例1所得的产品，根据试验室的实测数据，确定现场投加药剂的质量浓度为5mg·L^-1，按钢铁厂冷却水系统原先的操作条件及控制指标进行运行。

经过半年的运行，循环水外观比处理前清澈度明显提高，除浊度率(NTU)＞85％，钢管道的管路腐蚀率为0.0030～0.0060mm·a^-1，而没有用本发明药剂实验的钢管道的管路腐蚀率为0.1669mm·a^-1。

实验证明，本发明产品改变了循环水运行状况，换热设备运行良好，保证了生产装置的连续运行。运行期间循环冷却水的水质指标及对比使用M-03的水质指标(根据：2004年4月20号开始M-03现场应用试验)如表3。

表3某钢铁厂循环冷却水水质指标

取样时间	pH	TFe总铁浓度/(mg·L^-1)	总硬度/(mmol·L^-1)	现场挂片腐蚀率/(mm·a^-1)
取样时间	pH	TFe总铁浓度/(mg·L^-1)	总硬度/(mmol·L^-1)	现场挂片腐蚀率/(mm·a^-1)	实施例1 05-10实施例1 06-10实施例1 07-10实施例1 08-10实施例1 09-10实施例1 10-10	9.109.109.209.209.109.10	14.27.455.804.603.223.10	0.150.120.130.090.080.11	0.00600.00600.00500.00500.00300.0030

M-03 05-20M-03 06-20M-03 07-20M-03 08-20M-03 09-20M-03 10-20

9.309.309.309.209.209.20

11.04.854.853.803.252.95

0.100.100.100.090.090.09

0.00750.00650.00500.00550.00300.0035

现场应用表明：本发明产品集优良的缓蚀、阻垢和分散铁离子的性能于一体，同时还具有耐高温、高硬度、高pH和不易分解等特点。在投加质量浓度为5mg·L^-1时，本发明产品中葡萄糖酸锌、改性磺化木质素和2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸之间的协同效应，能抑制冷却水循环管路的结垢和腐蚀。

Claims

1、一种工业水处理剂，由改性磺化木质素、2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸、葡萄糖酸锌、苯骈三氮唑、酒精和水组成，各组分的质量比为：

改性磺化木质素 10～20；

2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸 40～50；

葡萄糖酸锌 40～50；

苯骈三氮唑 1～2；

酒精 2～5；

水 30～40。

2、根据权利要求1所述的工业水处理剂，其特征在于所述的工业水处理剂各组分的质量比为：

改性磺化木质素 15；

2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸 45；

葡萄糖酸锌 45；

苯骈三氮唑 1；

酒精 2；

水 35。

3、一种制备权利要求1或2所述的工业水处理剂的方法，依次包括以下步骤：

(1)取权利要求1或2所述的各组分，将水置于反应釜内，依次缓缓加入2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸、葡萄糖酸锌、改性磺化木质素，搅拌，混匀；

(2)再加入已溶解苯骈三氮唑的酒精溶液，继续搅拌；

(3)在连续搅拌条件下，将反应釜温控调至65～85℃，恒温1.5～3.5小时，得到本发明的工业水处理剂。