CN101353204A - 用于除盐水循环冷却系统的硅钨磷缓蚀剂 - Google Patents
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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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