CN101525185A - 一种无磷缓蚀阻垢剂及制备方法 - Google Patents

一种无磷缓蚀阻垢剂及制备方法 Download PDF

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Abstract

一种无磷缓蚀阻垢剂及其制备方法，涉及水处理，无磷缓蚀阻垢剂包括聚环氧琥珀酸、丙烯酸类共聚物、唑类、钼酸盐、pH值调节剂以及水。各组分的重量百分比为：聚环氧琥珀酸25～40％，丙烯酸类共聚物18～40％，唑类5～15％，钼酸盐1～3％，pH调节剂2～6％，其余为水；其制备方法是将水、pH值调节剂、聚环氧琥珀酸、丙烯酸类共聚物、钼酸盐、唑类按比例依次加入容器内，在室温下搅拌1－1.5小时，即得产品。该无磷缓蚀阻垢剂制备工艺简单，制备时间短，具有优良的缓蚀、阻垢性和良好的环保性。

Description

一种无磷缓蚀阻垢剂及制备方法
技术领域
本发明涉及水处理，具体说是一种无磷缓蚀阻垢剂及制备方法。
背景技术
我国被列为世界上贫水的国家之一，特别是北方、西部广大地区缺水特别严重。我国东南地区由于地面水资源污染引起水质性缺水情况也很严重。目前，中国缺水在千亿立方米以上。不少地区人均水资源已同世界闻名的缺水国家以色列相近。在全国670座大中城市中，有400座城市不同程度的缺水。其中110座城市严重缺水。面对如此缺水的严峻形势，我国工业用水量却浪费惊人。主要是工业用水重复利用率低。工业用水重复利用率只有20-30％。仅为发达国家的三分之一。如生产1吨钢，中国耗水量是国际先进水平的1-6倍以上，生产1吨纸中国所耗水量是国际先进水平的3倍以上。其他工业方面也同样存在水资源浪费的情况。随着水资源的日益紧张，用水量的多少、水污染物排放量的增减不仅对各企业的综合经济效益产生重大影响，而且对缓解所在地区缺水矛盾、改善地表水环境状况有举足轻重的作用。
工业生产中的循环冷却水系统，冷却水在循环系统中不断循环使用，由于水温升高、流速变化、蒸发、各种无机离子和有机物质的浓缩，冷却塔和冷却水池在室外受到阳光照射、风吹雨淋、灰尘杂物的进入等多种因素的综合作用，会产生结垢、腐蚀等问题，影响设备的运行和寿命。使用高效缓蚀阻垢剂来抑制这些问题的产生，是保持循环冷却水系统良好运行的关键。
近年来，有机磷酸类缓蚀阻垢剂发展极为迅速，它们具有化学性能稳定、能耐较高温度和pH值、有明显的溶限效和协同效应等优点，但是磷是细菌和藻类的营养源，含磷类阻垢剂易造成环境水域的富营养化，促进菌藻的生长形成赤潮而引起水源污染。因此，开发无磷、生物降解性能好的新型绿色缓蚀阻垢剂已成为21世纪水处理剂的发展方向，是目前研究的难点和热点。
目前无磷缓蚀阻垢剂及制备方法，如国家知识产权局2007年10月31日公开的名称为一种无磷环保型缓蚀阻垢剂及其制备方法，专利申请号为200710022984.3的发明专利，其组分是为磺酸胺类聚环氧琥珀酸或盐，即SA/PESA；其制备方法为N2气氛下，称取环氧琥珀酸盐溶解于去离子水里，室温下加入磺酸胺类单体，混合均匀，滴加浓度为0.1～60％的碱性水溶液调pH值至7.0～13.0，加入引发剂，升温至70～100℃温度下，聚合反应0.5～6h后，冷却至室温，过滤得无色至黄色粘稠状磺酸胺类聚环氧琥珀酸盐液体，其固含量为10％～80％；将上述盐液体与离子交换容量为200～500mmol/100g聚苯乙烯系的氢型阳离子交换树脂在室温下交换0.5～3h得到磺酸胺类聚环氧琥珀酸液体。
本发明提供的无磷缓蚀阻垢剂与上述相比具有更好的阻CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4等垢的性能和缓蚀性能，以及良好的环保性。
发明内容
本发明解决的技术问题是，提供一种无磷缓蚀阻垢剂，具有良好的控制CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4、CaF2、SiO2等垢的性能；又具有良好的缓蚀效果；且对环境友好的绿色新型无磷缓蚀阻垢剂及其制备方法。
本发明的技术方案是，无磷缓蚀阻垢剂包括各组分的重量百分比为：
聚环氧琥珀酸      25～40％，
丙烯酸类共聚物    18～40％，
唑类        5～15％，
钼酸盐      1～3％，
pH调节剂    2～6％，
其余为水。
丙烯酸类共聚物为马来酸-丙烯酸共聚物(MA-AA)，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(AA/AMPS)、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐三元共聚物的一种；
唑类为甲基苯并三氮唑或巯基苯并噻唑中的一种；
钼酸盐为钼酸钾或钼酸钠中的一种；
pH调节剂为氢氧化钾或氢氧化钠中的一种；
其制备方法是：将水、pH值调节剂、聚环氧琥珀酸、丙烯酸类共聚物、钼酸盐、唑类按比例依次加入容器内，在室温下搅拌1-1.5小时，即得产品。
本发明的有益效果是：对钙和碱容忍度高，耐高浓度的Cl-和SO4 2-的腐蚀，适应pH值范围广，使循环水可以在高浓缩倍数、低排污量的条件下运行；可避免由于磷的存在而导致循环水系统磷酸钙垢的沉积，提高换热设备的换热系数，降低能量消耗；可避免由于磷的排放引起的水质富营养化问题，减轻环境污染，具有良好的环保性。
实施方式
实施例1：
按重量百分比选取原料
聚环氧琥珀酸                    25％，
马来酸-丙烯酸共聚物(MA-AA)      18％，
甲基苯并三氮唑                  5％，
钼酸钾      3％，
氢氧化钾    6％，
其余为水。
将水、氢氧化钾、聚环氧琥珀酸、马来酸-丙烯酸共聚物(MA-AA)、钼酸钾、甲基苯并三氮唑按比例依次加入容器内，在室温下搅拌1-1.5小时，即得产品。
实施例2：
按重量百分比选取原料
聚环氧琥珀酸                                     40％，
丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(AA/AMPS)    35％，
甲基苯并三氮唑                                   15％，
钼酸钠                                           1％，
氢氧化钠                                         2％，
其余为水。
将水、氢氧化钠、聚环氧琥珀酸、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(AA/AMPS)、钼酸钠、甲基苯并三氮唑按比例依次加入容器内，在室温下搅拌1-1.5小时，即得产品。
实施例3：
按重量百分比选取原料
聚环氧琥珀酸                        30％，
丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐三元共聚物    25％，
巯基苯并噻唑                        8％，
钼酸钠                              2％，
氢氧化钾    3％，
其余为水。
将水、氢氧化钾、聚环氧琥珀酸、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐三元共聚物、钼酸钠、巯基苯并噻唑按比例依次加入容器内，在室温下搅拌1-1.5小时，即得产品。
应用试验及结果
1.试验样品来源：见表1
表1试验样品来源
    药剂来源     药剂名称
    本发明产品实施例1     AE 3057①
    本发明产品实施例2     AE 3057②
    本发明产品实施例3     AE 3057③
2.阻碳酸钙试验
2.1试验用水：配水：Ca2+400ppm，HCO3 -1220ppm。
2.2试验条件：水温：80±1℃，时间：10h，药剂用量：4ppm。
2.3试验方法：见GB16632-1996
2.4试验计算公式：阻垢率＝(C-C0)/(C1-C0)×100％
                 C：试验结束后实测Ca2+的浓度，mg/L；
                 C1：空白样的Ca2+的浓度，mg/L；
                 C0：原水中的Ca2+的浓度，mg/L；
2.5试验结果：见表2。
3.阻硫酸钙试验
3.1试验用水：配水：Ca2+400ppm，SO4 -667ppm。
3.2试验条件：水温：80±1℃，时间：10h，药剂用量：4ppm。
3.3试验方法：按GB16632-1996阻碳酸钙方法来做
3.4试验计算公式：阻垢率＝(C-C0)/(C1-C0)×100％
                 C：试验结束后实测Ca2+的浓度，mg/L；
                 C1：空白样的Ca2+的浓度，mg/L；
                 C0：原水中的Ca2+的浓度，mg/L；
3.5试验结果：见表2。
4.缓蚀性能试验
4.1试验用水：配水：Ca2+400ppm，HCO3 -1220ppm。
4.2试验条件：水温：40±1℃，时间：72h，药剂用量：100ppm。
4.3试验方法：见GB181752-2000。
4.4试验计算公式：腐蚀率＝8760×10×(m-m0)/s×ρ×t
                 m：试验质量损失，g；
                 m0：试验酸洗空白实验的质量损失平均值，g；
                 s：锡黄铜(HSn70)I型试片的表面积，cm2；
                 ρ：锡黄铜(HSn70)I型试片的密度，g/cm3；
                 t：实验时间，h；
                 87600：与一年相当的小时数，h/a；
                 10：与1cm相当的毫米数，mm/cm。
4.5试验结果：见表2。
表2试验结果
  药剂名称   碳酸钙阻垢率(％)   硫酸钙阻垢率(％)   腐蚀率(mm/a)
  AE 3057①   95   99.67   0.002
  AE 3057②   98   99.35   0.001
  AE 3057③   93   98.82   0.003
从上表可以看出，本发明的实施例1、实施例2、实施例3的产品AE 3057的实际应用效果，完全达到了本发明对循环水系统阻垢性和缓蚀性的要求。

Claims (6)

1、一种无磷缓蚀阻垢剂，其特征是：包括聚环氧琥珀酸、丙烯酸类共聚物、唑类铜缓蚀剂、钼酸盐、pH值调节剂以及水。各组分的重量百分比为：
聚环氧琥珀酸        25～40％，
丙烯酸类共聚物      18～40％，
唑类                5～15％，
钼酸盐              1～3％，
pH调节剂            2～6％，
其余为水。
2、如权利要求1所述的无磷缓蚀阻垢剂，其特征是：所说的丙烯酸类共聚物为马来酸-丙烯酸共聚物(MA-AA)，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(AA/AMPS)、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐三元共聚物的一种。
3、如权利要求1所述的无磷缓蚀阻垢剂，其特征是：所说的唑类为甲基苯并三氮唑或巯基苯并噻唑中的一种。
4、如权利要求1所述的无磷缓蚀阻垢剂，其特征是：所说的钼酸盐为钼酸钾或钼酸钠中的一种。
5、如权利要求1所述的无磷缓蚀阻垢剂，其特征是：所说的pH调节剂为氢氧化钾或氢氧化钠中的一种。
6、如权利要求1所述的无磷缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征是：将水、pH值调节剂、聚环氧琥珀酸、丙烯酸类共聚物、钼酸盐、唑类按比例依次加入容器内，在室温下搅拌1-1.5小时，即得产品。
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