CN101353204A - 用于除盐水循环冷却系统的硅钨磷缓蚀剂 - Google Patents
用于除盐水循环冷却系统的硅钨磷缓蚀剂 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种用于除盐水循环冷却系统的硅钨磷缓蚀剂，其化学成分由硅酸盐、钨酸盐、磷酸盐、铜缓蚀剂复合构成，重量配比为：硅酸盐12－86％，钨酸盐4.3－49％，磷酸盐4.3－56％，铜缓蚀剂0.86－7.9％，丙烯酸共聚物4.3－39％。本发明之缓蚀剂适用于除盐水循环冷却系统缓蚀处理，具有高效、低剂量、无毒、无污染的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于循环冷却水系统的硅钨磷缓蚀剂，特别适用于除盐水循环冷却系统缓蚀处理。
背景技术
在工业生产中有大量工艺过程需要用水冷却。随着社会城市化和工业生产的不断发展，水资源越来越紧张，为了节约用水，工业循环水冷却系统的浓缩倍数不断提高，达到4倍以上。由于浓缩倍数提高，水中的钙镁离子不断增加，造成循环水冷却系统结垢严重。为解决此问题，除盐水循环冷却系统越来越多被采用。但在使用除盐水的循环冷却系统，水中钙镁离子很低，不能形成水垢。由于没有垢层的保护，水中溶解氧直接与金属接触，管道的腐蚀非常严重。因此在除盐水循环冷却系统必须投加有效的缓蚀剂，才能保证冷却设备和管道不被腐蚀。
过去在水循环冷却系统的浓缩倍数不高，使用除盐水系统的较少，用于除盐水循环冷却系统的缓蚀剂发展较慢。现在可用在除盐水循环冷却系统的缓蚀剂有铬酸盐缓蚀剂，钼酸盐缓蚀剂，硅酸盐缓蚀剂，亚硝酸盐缓蚀剂。铬酸盐缓蚀剂是一种较老的铬酸盐缓蚀剂，缓蚀效果优良，具有毒性，又是环境污染物质，现已很少使用。钼酸盐缓蚀剂毒性小，成本高，使用较少。硅酸盐缓蚀剂具有无毒性、无污染特点，但对水质要求高，计量不足易产生点蚀，控制不好还会形成硅酸盐垢，因此较少使用。如美国Betz公司的硅缓蚀剂，其配方为硅酸钠10ppm、羟基乙叉二磷酸10ppm、羧甲基纤维素20ppm、苯并三氮唑3ppm，该缓蚀剂只适用于工业水循环冷却系统，不能用于除盐水循环冷却系统。首钢总公司2007申请的专利“用于除盐水循环冷却系统的硅钨缓蚀剂”(200710099354.6)，其配比为二氧化硅60-200ppm∶钨酸盐5-30ppm∶三乙醇胺5-20ppm∶铜缓蚀剂1-3ppm。该缓蚀剂硅酸钠浓度相对较高，用于除盐水循环冷却系统可避免产生硅垢，如果系统排水进入工业水系统，有造成硅垢的倾向。
发明内容
本发明的目的是克服上术技术的不足，提供一种硅酸盐、钨酸盐、磷酸盐复合型缓蚀剂，该缓蚀剂硅酸盐含量更低，可避免硅垢的形成和对其它水系统带来硅垢危害，适用于除盐水循环冷却系统，有效防止除盐水循环冷却系统的腐蚀。
本发明所采用的技术方案是：用于除盐水循环冷却系统的硅钨缓蚀剂化学成分由硅酸盐、钨酸盐、三乙醇胺、铜缓蚀剂复合构成，各组分按重量配比为：硅酸盐12-86％，钨酸盐4.3-49％，磷酸盐4.3-56％，铜缓蚀剂0.86-7.9％，丙烯酸共聚物4.3-39％。其中硅酸盐是硅酸钠、硅酸钾其中一种；钨酸盐是钨酸钠、钨酸钾、钨酸铵其中一种；磷酸盐是磷酸钠、六偏磷酸钠其中一种；铜缓蚀剂是苯并三氮唑、巯基苯并噻唑其中一种。
该缓蚀剂在除盐水循环冷却系统中的使用计量为：硅酸盐以二氧化硅计，钨酸盐、磷酸盐、铜缓蚀剂、丙烯酸共聚物以工业品有效成分重量计，其浓度配比为：二氧化硅20-100ppm∶钨酸盐5-30ppm∶磷酸盐5-40ppm∶铜缓蚀剂1-3ppm∶丙烯酸共聚物5-20ppm。
本发明缓蚀剂为一种氧化膜沉淀膜混合型缓蚀剂。氧化膜型缓蚀剂又叫钝化膜型缓蚀剂。它能使金属表面氧化，形成一层致密的耐腐蚀的钝化膜而防止腐蚀。一般是通过氧化剂在溶液中使碳钢表面生成一层γ-Fe2O3金属氧化物的膜，由于它的存在，改变了金属的腐蚀电势，并通过钝化现象降低腐蚀反应的速度。
硅酸盐是一种沉淀膜型缓蚀剂，但加药浓度较高，加药量不足，还将引起严重的点蚀。硅酸盐、磷酸盐与钨酸盐形成硅钨杂多酸和磷钨杂多酸，具有一定氧化特性。利用这一特性，结合硅酸盐和磷酸盐缓蚀性形成复配增效作用。丙烯酸共聚物为一种阻垢剂，可进一步防止硅垢的生成。选用苯并三氮唑或巯基苯并噻唑作为铜的特效缓蚀剂，防止铜部件的腐蚀。
具体实施方式
实施例1
缓蚀剂由硅酸钠、钨酸钠、磷酸钠、苯并三氮唑、丙烯酸共聚物复合构成，其重量配比为硅酸钠70％、钨酸钠9.1％、磷酸钠10％、苯并三氮唑0.90％、丙烯酸共聚物10％。
实施例2
缓蚀剂由硅酸钠、钨酸钠、磷酸钠、苯并三氮唑、丙烯酸共聚物复合构成，其重量配比为硅酸钠40％、钨酸钠9.1％、磷酸钠40％、苯并三氮唑0.90％、丙烯酸共聚物10％。
实施例3
缓蚀剂由硅酸钠、钨酸钠、磷酸钠、苯并三氮唑、丙烯酸共聚物复合构成，其重量配比为硅酸钠45％、钨酸钠9.1％、磷酸钠35％、苯并三氮唑0.90％、丙烯酸共聚物10％。
实施例4
缓蚀剂由硅酸钠、钨酸铵、磷酸钠、苯并三氮唑、丙烯酸共聚物复合构成，其重量配比为硅酸钠50％、钨酸钠8.9％、磷酸钠25％、苯并三氮唑1.1％、丙烯酸共聚物15％。
实施例5
缓蚀剂由硅酸钾、钨酸钠、磷酸钠、苯并三氮唑、丙烯酸共聚物复合构成，其重量配比为硅酸钾45％、钨酸钠9.1％、磷酸钠35％、苯并三氮唑0.9％、丙烯酸共聚物10％。
实施例6
缓蚀剂由硅酸钠、钨酸钠、磷酸钠、巯基苯并噻唑、丙烯酸共聚物复合构成，其重量配比为硅酸钠40％、钨酸钠9.1％、磷酸钠40％、巯基苯并噻唑1.9％、丙烯酸共聚物8％。
实施例7
缓蚀剂由硅酸钠、钨酸钾、六偏磷酸钠、苯并三氮唑、丙烯酸共聚物复合构成，其重量配比为硅酸钠55％、钨酸钾7％、六偏磷酸钠25％、苯并三氮唑1％、丙烯酸共聚物12％。
实施例8
缓蚀剂由硅酸钠、钨酸钾、六偏磷酸钠、苯并三氮唑、丙烯酸共聚物复合构成，其重量配比为硅酸钠30％、钨酸钾20％、六偏磷酸钠30％、苯并三氮唑1％、丙烯酸共聚物11％。
下面以具体实例来说明该缓蚀剂使用效果：用于冷轧敞开式循环冷却水系统A，该系统使用除盐水作为系统补充水，除盐水由中水采用超滤加一级反渗透处理工艺制得。系统供水水温33℃，回水水温38℃，冷却设备使用玻璃钢冷却塔。缓蚀剂配方由硅酸钠、钨酸钠、磷酸钠、苯并三氮唑、丙烯酸共聚物复合构成，硅酸钠以二氧化硅计、钨酸钠、磷酸钠、苯并三氮唑、丙烯酸共聚物以工业品有效成分重量计，其配比为：硅酸钠(SiO2)∶钨酸钠∶磷酸钠∶苯并三氮唑∶丙烯酸共聚物＝20(ppm)∶10(ppm)∶20(ppm)∶1(ppm)∶10(ppm)。缓蚀剂的制备：称取钨酸钠10g溶解于1升除盐水中，然后依次加入丙烯酸共聚物10g、磷酸钠20g、苯并三氮唑1g和硅酸钠20g。
采用旋转挂片腐蚀试验，原水为超滤加一级反渗透处理后的除盐水，试验水温45℃，转速145转/分，试验总时长163小时，每隔24小时补水约300ml。试验测定结果，碳钢挂片腐蚀速度0.0364mm/a，满足国家标准小于0.125mm/a的要求。
用于除盐水循环冷却水系统B，系统使用除盐水作为系统补充水，除盐水采用超滤加一级反渗透处理工艺制得，系统供水水温33℃，回水水温38℃，冷却设备使用玻璃钢冷却塔。缓蚀剂配方由硅酸钠、钨酸钠、磷酸钠、苯并三氮唑、丙烯酸共聚物复合构成，硅酸钠以二氧化硅(SiO2)计、钨酸钠、磷酸钠、苯并三氮唑、丙烯酸共聚物以工业品有效成分重量计，其配比为：硅酸钠(SiO2)∶钨酸钠∶磷酸钠∶苯并三氮唑∶丙烯酸共聚物＝30(ppm)∶10(ppm)∶20(ppm)∶1(ppm)∶10(ppm)。缓蚀剂的制备：称取钨酸钠10g溶解于1升除盐水中，然后依次加入丙烯酸共聚物10g、磷酸钠20g、苯并三氮唑1g和硅酸钠30g。
采用旋转挂片腐蚀试验，原水为超滤加一级反渗透处理后的除盐水，试验水温45℃，转速145转/分，试验总时长163h，每隔24小时补水约300ml。试验测定结果，碳钢挂片腐蚀速度0.0209mm/a，满足国家标准小于0.125mm/a的要求。
缓蚀剂还可配加硫酸锌进一步提高配方缓蚀性能，如由硅酸钠、钨酸钠、磷酸钠、硫酸锌、苯并三氮唑、丙烯酸共聚物复合构成，其重量配比为硅酸钠40％、钨酸钠9.1％、磷酸钠35％、硫酸锌5％、苯并三氮唑0.90％、丙烯酸共聚物10％。
试验结果表明，采用本发明的缓蚀剂适用于除盐水循环冷却系统缓蚀处理，具有高效、低剂量、无毒、无污染的特点。硅酸盐含量比旧有药剂低3倍，可避免硅垢的形成和对其它水系统带来硅垢危害。
Claims (3)
1、一种用于除盐水循环冷却系统的硅钨磷缓蚀剂，其特征在于：硅钨磷缓蚀剂化学成分由硅酸盐、钨酸盐、磷酸盐、铜缓蚀剂、丙烯酸共聚物复合构成，各组分按重量配比为：硅酸盐12-86％，钨酸盐4.3-49％，磷酸盐4.3-56％，铜缓蚀剂0.86-7.9％，丙烯酸共聚物4.3-39％。
2、根据权利要求1所述的用于除盐水循环冷却系统的硅钨磷缓蚀剂，其特征在于：所述的硅酸盐是硅酸钠、硅酸钾其中一种，钨酸盐是钨酸钠、钨酸钾、钨酸铵其中一种，磷酸盐是磷酸钠、六偏磷酸钠其中一种，铜缓蚀剂是苯并三氮唑、巯基苯并噻唑其中一种。
3、根据权利要求1或2所述的用于除盐水循环冷却系统的硅钨磷缓蚀剂，其特征在于：该缓蚀剂在除盐水循环冷却系统中的使用计量为：硅酸盐以二氧化硅计，钨酸盐、磷酸盐、铜缓蚀剂、丙烯酸共聚物以工业品有效成分重量计，其浓度配比为：二氧化硅20-100ppm：钨酸盐5-30ppm：磷酸盐5-40ppm：铜缓蚀剂1-3ppm：丙烯酸共聚物5-20ppm。
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