CN102139966A - 无磷缓蚀剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

无磷缓蚀剂及其制备方法和应用，属环境保护技术领域。是依据设备材质不同，由四硼酸钠、乙二胺、苯甲酸酯、苯并三氮唑、氢氧化钠、荧光剂及去离子水复合配制成不同配方的无磷缓蚀剂，本发明在循环水中投加浓度按补充水量计为50～80mg/L，可广泛地适用于碳钢、不锈钢、铝材、铜材设备中；缓蚀性能能够满足GB 50050-2007工业循环水设计规范规定要求，具有无磷、环保、抗氧化性强，适用于自动加药控制使用方便等优点。

Description

无磷缓蚀剂及其制备方法和应用

技术领域：本发明属于环境保护技术领域，涉及一种处理循环冷却水的无磷水处理药剂及其定制化生产工艺及成套应用技术。

背景技术：在工业用水的重复使用率上发达国家已达到80％-90％，水的浓缩倍率已达到6-8倍。而我国水的利用率平均不到50％，循环冷却水的浓缩倍率绝大多数在2-3倍的水平，从节能节水来说，这无疑是资源的巨大浪费。为了节约水资源需要提供水的重复利用率，而在水的重复利用过程中会产生结垢、腐蚀、菌藻和粘泥繁殖等问题，一次必须投加一定量的水质稳定剂，如阻垢缓蚀剂、杀菌灭藻剂。而目前国内循环冷却水处理常用的阻垢缓蚀剂有聚磷酸盐、磷酸酯、有机磷酸盐和丙烯酸类共聚物等。其中，有机磷酸盐类药剂以其高效兼有缓蚀与阻垢双重功能而被应用的最为普遍，但由于其含磷量高，排污时会有大量的磷酸盐排入环境，易造成水系富磷而形成“赤潮”，使水中缺氧，影响水生物的生存。为此目前我国已对磷的排放作出了严格的控制(废水排放一级标准P＜0.5mg/L，二级标准P＜1.0mg/L)。因此，从九十年代初一些发达的国家就开始研究水处理剂的低磷和无磷化处理技术，特别是无磷化处理，有利于减少循环水中细菌、微生物的营养源，减少杀菌剂用量。

发明内容：本发明的目的就是提出一种符合环保废水一级排放标准要求的前提下，处理循环冷却水的无磷水处理制剂，并在工业应用中真正能做到无磷、环保、高效、易生产、易控制。

本发明的无磷缓蚀剂，是依据设备材质不同，由四硼酸钠、乙二胺、苯甲酸酯(钠)、苯并三氮唑、氢氧化钠、荧光剂及去离子水复合配制成不同配方的无磷缓蚀剂，一般的本缓蚀剂的组成(以质量百分比为基准)为：0.5％～6％四硼酸钠、1％～30％乙二胺、10％～50％苯甲酸酯(钠)、1％～2％苯并三氮唑和去离子水组成，缓蚀剂中还可以加入0.1％～0.5％氢氧化钠作为稳定剂，4％～10％的荧光剂作为示踪剂。一般地，所述的示踪剂为丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物，其可由含有丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯中的一种或几种的混合物与含羟基吡啶衍生物在催化剂作用下合成得到的含羟基吡啶衍生物修饰的丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物，它具有荧光性、水溶性和分散性，它与各水处理剂有优良的协同效应。

该缓蚀剂的理化性能为：(以下％皆为质量百分比)

外观                 透明液体，无沉淀

密度(20℃)，g/cm³    1.00～1.50

pH值(1％水溶液)      ≥7.0

固体含量，％         ≥20.0

唑类含量，％         ≥0.8

本发明的无磷缓蚀剂所用的原料要求均符合国家相关的产品标准，为本领域技术人员所公知的，市场上均可以很方便的得到，配比计量是以质量百分比计量。

本发明一般地的生产方法是：在反应器中加入适量去离子水，启动搅拌器，一边搅拌，一边按下列次序分别加入0.5％～6％四硼酸钠、1％～30％乙二胺、10％～50％苯甲酸酯(钠)、0.1％～0.5％氢氧化钠、1％～2％苯并三氮唑、4％～10％的荧光剂，原料加完后补足去离子水至定量，搅拌后过滤，过滤的清液包装。搅拌可在30-50℃进行，搅拌时间在0.1小时以上，最好为1小时以上。

本发明的无磷缓蚀剂按照GB/T18175-2000《水处理药剂缓蚀性能的测定旋转挂片法》进行缓蚀性能正交评定试验确定配方中各单体最佳投加比例。

本发明的无磷缓蚀剂可广泛地适用于碳钢、不锈钢、铝材、铜材设备。

本发明的无磷缓蚀剂在循环水中投加浓度按补充水量计为50～80mg/L，循环水中控制药剂投加浓度3～4mg/L(以荧光强度计)，为了精确控制循环水中本发明的药剂浓度，药剂中添加了4％～10％的示踪剂，通过循环水中荧光强度的变化，配合荧光示踪监测控制仪的控制，能够直接反映水处理药剂在循环水中的浓度，便于实现在线自动化加药，大大提高了水处理药剂浓度的监测稳定性的可控制性和科学、经济的管理。

本发明的无磷缓蚀剂与其他低磷或无磷配方产品相比具有如下一些优点：①适用范围广，可以广泛的适用于各种材质，仅需调节配方比例即可；②缓蚀性能强，可以有效的防止碳钢、不锈钢、铜等多种材质的腐蚀，在金属表面形成保护膜；。③抗氯离子腐蚀性能强，配方中选用了抗氯因子噻唑类化合物，循环水抗氯离子腐蚀性能，可以有效抗击1100mg/L以内的氯离子对金属的侵蚀；④可以实现智能化自动加药控制，配方中添加的荧光示踪剂，配合荧光检测设备实现精确加药、自动控制。

本发明无磷缓蚀剂用于循环冷却水处理，缓蚀性能能够满足GB 50050-2007工业循环水设计规范规定要求，适用水源水质范围广，具有无磷、环保、抗氯性强，适用于自动加药控制使用方便等等优点。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但这些实施例不限制本发明的保护范围。

下面的实施例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》以及GB/T18175-2000《水处理药剂缓蚀性能的测定旋转挂片法》进行缓蚀性能正交评定试验确定配方中各单体最佳投加比例。

实施例1：

水处理剂制备：1％四硼酸钠、20％乙二胺、50％苯甲酸酯(钠)、2％苯并三氮唑、0.5％氢氧化钠

实施例2：

水处理剂制备：1％四硼酸钠、20％乙二胺、50％苯甲酸酯(钠)、2％苯并三氮唑、0.5％氢氧化钠、6％的荧光剂，复合配制成的复配剂。

实施例3：

水处理剂制备：2％四硼酸钠、15％乙二胺、40％苯甲酸酯(钠)、1.7％苯并三氮唑、0.4％氢氧化钠、6％的荧光剂，复合配制成的复配剂。

实施例4：

水处理剂制备：4％四硼酸钠、10％乙二胺、20％苯甲酸酯(钠)、1.3％苯并三氮唑、0.2％氢氧化钠、6％的荧光剂，复合配制成的复配剂。

实施例5：

水处理剂制备：6％四硼酸钠、5％乙二胺、30％苯甲酸酯(钠)、1％苯并三氮唑、0.1％氢氧化钠、6％的荧光剂，复合配制成的复配剂。

实施例6：

本实施例为本发明缓蚀剂的性能评价，结果见表1.

试验条件：

水质：钙硬50mg/L，碱度50mg/L，氯根150mg/L，硫酸根30mg/L

温度：50℃

时间：72小时

未加药剂的腐蚀率为：碳钢，不锈钢，铜，铝

表1

通过实验，在腐蚀性水中，该产品能够满足GB 50050-2007工业循环水设计规范规定要求，适用材料广，对多金属的电偶腐蚀抑制效果明显.同时无磷、环保、抗氯性强，配有荧光示踪剂，适用于自动加药控制使用方便等等优点。

Claims (7)

1.无磷缓蚀剂，其特征在于以质量百分数为基准，其主要组成为：0.5％～6％四硼酸钠、1％～30％乙二胺、10％～50％苯甲酸酯或苯甲酸酯钠、1％～2％苯并三氮唑，余量为去离子水

2.如权利要求1所述的无磷缓蚀剂，其特征在于理化性能为：以下％皆为质量百分比

外观                 透明液体，无沉淀

密度(20℃)，g/cm³    1.00～1.50

pH值(1％水溶液)      ≥7.0

固体含量，％         ≥20.0

唑类含量，％         ≥0.8。

3.如权利要求1所述的无磷缓蚀剂，其特征在于缓蚀剂中加入0.1％～0.5％氢氧化钠和4％～10％的示踪剂。

4.如权利要求3所述的无磷缓蚀剂，其特征在于示踪剂为含羟基吡啶衍生物修饰的丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物。

5.如权利要求4所述的无磷缓蚀剂，其特征在于示踪剂含羟基吡啶衍生物修饰的丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物是由含有丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯中的一种或几种的混合物与含羟基吡啶衍生物在催化剂作用下合成得到的含羟基吡啶衍生物修饰的丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物，它具有荧光性、水溶性和分散性，它与及各水处理剂有优良的协同效应。

6.如权利要求1所述的无磷缓蚀剂的制备方法，其特征在于在反应器中加入适量去离子水，启动搅拌器，一边搅拌，一边按下列次序分别加入0.5％～6％四硼酸钠、1％～30％乙二胺、10％～50％苯甲酸酯或苯甲酸酯钠、0.1％～0.5％氢氧化钠、1％～2％苯并三氮唑、4％～10％的荧光剂，原料加完后补足去离子水至定量，搅拌可在30-50℃进行，搅拌时间在0.1小时以上，搅拌后过滤，过滤清液包装即得无磷缓蚀剂。

7.如权利要求1所述的无磷缓蚀剂的应用，其特征在于应用在碳钢、不锈钢、铝材、铜材质的设备中，在循环水中投加浓度按补充水量计为50～80mg/L，循环水中投加浓度以荧光强度计3～4mg/L。