CN101746904A - 一种低磷水处理组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低磷水处理组合物，所述低磷水处理组合物包含以下重量份的组分：膦羧酸盐1～3重量份，阻垢分散剂1～30重量份，杀菌灭藻剂1～5重量份。当浓缩倍数为2-6时，可使碳钢和铜管路的循环冷却水系统腐蚀率及垢沉积速率均小于循环水水质监测控制指标，节约工业用水，减少环境污染，广泛适用于化工、石化、钢铁、电力等同类循环冷却水系统，具有相当大的社会经济效益和推广价值。
Description
技术领域
本发明属于化工领域，具体涉及一种低磷水处理组合物，是一种广泛适用于化工、石化、钢铁、电力等同类循环冷却水系统的复合缓蚀阻垢剂。
背景技术
在循环冷却水系统中，主要存在结垢、腐蚀和微生物危害三方面问题。防止系统结垢和腐蚀最方便且有效的方法是在循环冷却水中投加缓蚀阻垢剂。目前国内常用于循环冷却水处理的配方多为膦系配方，其主剂为膦酸基(-PO3H2)直接与碳原子相连的缓蚀阻垢剂，常称之为有机膦酸。它们主要包括：羟基乙叉二膦酸(HEDP)、氨基三甲叉膦酸(ATMP)、乙二胺四甲叉膦酸(EDTMP)、二乙烯三胺五甲叉膦酸(DETPMP)等。
有机膦酸自上世纪六十年代后期被开发并应用于循环冷却水处理以来，使水处理技术和工艺有了长足的进展。与早期磷系配方中的无机聚磷酸盐相比，有机膦酸具有良好的化学稳定性、不易水解、可耐较高温度、药剂用量小，且兼具缓蚀和阻垢双重功能。有机膦酸是一类阴极型缓蚀剂，同时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Ca2+、Mg2+、Cu2+、Zn2+等都具有良好的螯合能力，甚至对一些金属的无机盐类如CaCO3、CaSO4、MgSiO3等也有较好的去活化作用。但常用有机膦不能有效地抑制磷酸钙垢和锌垢以及解决氧化铁沉淀的问题，且本身易形成磷酸钙垢，大大降低了系统的传热效率。
另外，含磷化合物对水体的污染及导致的富营养化问题使人们逐渐认识到控制含磷化合物排放的重要性。许多国家的环保部门已经出台了相应的法规来限制含磷化合物的排放，我国已要求磷的排放≤0.5mg/L(DB12/356-2008)，而常用的有机膦配方在循环水中磷的含量一般在4-10mg/L，因此常用有机膦的应用必将受到限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种符合环保要求的低磷水处理组合物，其具有优良的阻CaCO3垢功能，还有良好的稳定水中的Zn2+的能力和缓蚀性能，同时能降低常用有机磷药剂因磷含量较大而对环境的危害，满足日益严格的环保要求。
本发明的目的是通过以下方式实施的：
一种低磷水处理组合物，该组合物包含以下重量量的组分：
膦羧酸盐1～3重量份，阻垢分散剂1～30重量份，杀菌灭藻剂1～5重量份。所述的膦羧酸盐可以为2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸或2-羟基膦酸基乙酸中的一种或两种以任意比例混合。上述低磷水处理组合物，其特征在于该组合物包含以下重量份的组分：
膦羧酸盐1～3重量份，阻垢分散剂1～30重量份，杀菌灭藻剂1～5重量份。
所述的阻垢分散剂优选为含羧酸基聚合物，所述的含羧酸基聚合物可以为聚丙烯酸、聚天冬氨酸和/或聚马来酸酐、丙烯酸/丙烯酸羟丙酯共聚物、丙烯酸/丙烯酸羟丙酯/丙烯酸羟甲酯共聚物、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐中的一种或几种以任意比例混合。其中，聚天冬氨酸的分子量优选为2000-5000。
所述阻垢分散剂还可含有锌盐，所述锌盐优选为硫酸锌或氯化锌。所述的杀菌灭藻剂优选为二氧化氯或二氯异氰尿酸或异噻唑啉酮。
相对于在待处理水中的有效投加浓度为：膦羧酸盐为1-3mg/L，阻垢分散剂(特别是含羧酸基聚合物)为1-30mg/L。
待处理水中锌盐的有效投加浓度以Zn2+计为0.1-1.5mg/L，相对于待处理水溶液总量杀菌剂的有效投加浓度为1-100mg/L。
2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸和2-羟基膦酸基乙酸含磷量低，由于它具有膦酸和羧酸的结构特性，使其具有良好的阻垢和缓蚀性能，能提高锌的溶解度，耐氯的氧化性能好，复配协同性好。广泛应用于循环冷却水系统和油田注水系统的缓蚀阻垢，特别适合与锌盐或共聚物等其它水处理剂复配使用，也是锌盐的优良稳定剂。
本发明所述的低磷水处理组合物，因其中2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸或2-羟基膦酸基乙酸磷含量低且用量较少，可使低磷水处理组合物在循环水中总磷(以PO4 3-计)含量小于等于2mg/L。
本发明所述的低磷水处理组合物适用于工业循环冷却水处理。
本发明所用原料均为市售工业产品，制备方法为一种常规的物理混合方法，各组分加料次序并不重要，复配时可在常温下将各组分按比例置于水中，搅拌混合均匀即可。
本发明的低磷水处理组合物与现有的阻垢缓蚀剂相比具有以下优点：
1、本发明属于低磷配方，使用过程中不易形成磷酸钙垢。
2、本发明的组合物在提高浓缩倍数时，无需加酸处理，采用自然PH值运行，既节约了设备投资，简化了操作程序；有利于保证系统的安全运行。传统的处理方法是依靠加酸来提高浓缩倍数，然而加酸处理存在腐蚀设备的隐患，还有加酸系统泄露和加酸过程中可能带来安全隐患。
3、本发明组合物同时具有净化水质的功能，使循环水能更清洁的运行，对环境保护也有很大的促进作用。
4、本发明组合物配制简单，使用方便，使用量少，成本低，有利于降低循环水运行成本和强循环水的管理。
具体实施方式：
下面的实施例中的实验方法均按照中国石油化工总公司生产部和发展部编写的《冷却水分析和实验方法》(1993年，安庆石油化工总厂信息中心出版)中“碳酸钙沉积法和旋转挂片失重法”进行静态阻垢试验和旋转挂片腐蚀试验。
实施例1
将重量百分比13.33％的2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸、20％的聚天冬氨酸(分子量：2000～5000)、20％聚丙烯酸、20％的丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐、9.93％的硫酸锌、2％的杀菌灭藻剂二氧化氯和14.74％的去离子水在室温下，置于容器中搅拌均匀，即得本发明的低磷水处理组合物。
在下列水质情况下进行实验：Ca2+90.17mg/L、Cl-9.54mg/L、SO42-41.62mg/L、总碱度143.745mg/L、电导率290μs/cm、PH 7.75。
将上述低磷水处理组合物10mg/L投入上述水质，当浓缩倍数达5时，静态阻垢率达93.24％；旋转挂片实验20#碳钢腐蚀速率0.0139mm/a。
实施例2
将重量百分比13.33％的2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸、16.67％聚丙烯酸、16.67％的丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐、9.93％的硫酸锌、2％的杀菌灭藻剂二氯异氰尿酸和41.40％的去离子水在室温下，置于容器中搅拌均匀，即得本发明的低磷水处理组合物。
在下列水质情况下进行实验：Ca2+90.17mg/L、Cl-9.54mg/L、SO42-41.62mg/L、总碱度143.745mg/L、电导率290μs/cm、PH 7.75。
将上述低磷水处理组合物10mg/L投入上述水质，当浓缩倍数达5时，静态阻垢率达92.67％；旋转挂片实验20#碳钢腐蚀速率0.0286mm/a。
实施例3
将重量百分比13.33％的2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸、20％的聚马来酸酐、18％聚丙烯酸、20％的丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐、9.93％的氯化锌、2％的杀菌灭藻剂异噻唑啉酮和16.74％的去离子水在室温下，置于容器中搅拌均匀，即得本发明的低磷水处理组合物。
在下列水质情况下进行实验：Ca2+90.17mg/L、Cl-9.54mg/L、SO42-41.62mg/L、总碱度143.745mg/L、电导率290μs/cm、PH 7.75。
将上述低磷水处理组合物50mg/L投入上述水质，当浓缩倍数达5时，静态阻垢率达92.32％；旋转挂片实验20#碳钢腐蚀速率0.0628mm/a。
实施例4
将重量百分比3.33％的2-羟基膦酸基乙酸、23％的聚马来酸酐、23％聚丙烯酸、24％的丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐和14.74％的去离子水和11.93％的杀菌灭藻剂异噻唑啉酮在室温下，置于容器中搅拌均匀，即得本发明的低磷水处理组合物。
在下列水质情况下进行实验：Ca2+90.17mg/L、Cl-9.54mg/L、SO42-41.62mg/L、总碱度143.745mg/L、电导率290μs/cm、PH 7.75。
将上述低磷水处理组合物50mg/L投入上述水质，当浓缩倍数达5时，静态阻垢率达90.43％；旋转挂片实验20#碳钢腐蚀速率0.0578mm/a。
实施例5
将重量百分比20％的2-羟基膦酸基乙酸、10％的2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸、10％的聚天冬氨酸、5％的聚马来酸酐、15％聚丙烯酸、15％的丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐和14.5％的去离子水和10.5％的杀菌灭藻剂异噻唑啉酮在室温下，置于容器中搅拌均匀，即得本发明的低磷水处理组合物。
在下列水质情况下进行实验：Ca2+90.17mg/L、Cl-9.54mg/L、SO42-41.62mg/L、总碱度143.745mg/L、电导率290μs/cm、PH 7.75。
将上述低磷水处理组合物10mg/L投入上述水质，当浓缩倍数达5时，静态阻垢率达90.43％；旋转挂片实验20#碳钢腐蚀速率0.0555mm/a。
Claims (10)
1.一种低磷水处理组合物，其特征在于该组合物包含以下重量份的组分：
膦羧酸盐1～3重量份，阻垢分散剂1～30重量份，杀菌灭藻剂1～5重量份。
2.根据权利要求1所述的低磷水处理组合物，其特征在于所述的膦羧酸盐为2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸或2-羟基膦酸基乙酸中的一种或两种以任意比例混合。
3.根据权利要求1所述的低磷水处理组合物，其特征在于所述的阻垢分散剂为含羧酸基聚合物。
4.根据权利要求3所述的低磷水处理组合物，其特征在于所述的含羧酸基聚合物为聚丙烯酸、聚天冬氨酸和/或聚马来酸酐、丙烯酸/丙烯酸羟丙酯共聚物、丙烯酸/丙烯酸羟丙酯/丙烯酸羟甲酯共聚物、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐中的一种或几种以任意比例混合。
5.根据权利要求4所述的低磷水处理组合物，其特征在于所述的聚天冬氨酸的分子量为2000～5000。
6.根据权利要求1或3所述的低磷水处理组合物，其特征在于所述阻垢分散剂还含有锌盐。
7.根据权利要求6所述的低磷水处理组合物，其特征在于所述锌盐为硫酸锌或氯化锌。
8.根据权利要求1所述的低磷水处理组合物，其特征在于所述的杀菌灭藻剂为二氧化氯或二氯异氰尿酸或异噻唑啉酮。
9.根据权利要求1或2所述的低磷水处理组合物，其特征在于相对于在待处理水中的有效投加浓度为：膦羧酸盐为1-3mg/L。
10.根据权利要求5或6所述的低磷水处理组合物，其特征在于待处理水中锌盐的有效投加浓度以Zn2+计为0.1-1.5mg/L。
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