CN102225809A - 抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂及制备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于工业冷却循环冷却水的抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂。该缓蚀阻垢剂由马来酸化合物、丙烯酸三元共聚物、抗坏血酸、氨基磺酸化合物、锌盐、葡萄糖酸盐和蒸馏水复合而成。本发明的抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂对碳钢型设备有较好的缓蚀和阻垢效果,在碱度低于400mg.L-1、硬度低于500mg.L-1、pH<8.2、电导控制在0μs.cm-1~2400μs.cm-1工业冷却循环水中,本无磷缓蚀阻垢剂投加量为20mg.L-1~50mg.L-1,经大量实验测的对A3碳钢年腐蚀率低于0.04mm.a-1,阻碳酸钙率达98%以上。使用本产品所排放的废水不会对水体造成磷带来的富营养化污染,环境友好,处理每吨水药剂成本不足0.12元,产品制造工艺简便。
Description
技术领域
本发明涉及一种抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂及制备,是一种适合工业循环冷却水处理系统的无磷、可生物降解的环保型缓蚀阻垢剂。
背景技术
进入21世纪以来,可持续发展战略已成为世界各国的共识。当今社会可持续发展面临的三大问题,人口膨胀、资源短缺、环境恶化。要实现人与自然的和谐发展,必须节约资源减少因腐蚀造成的资源浪费。用缓蚀阻垢剂是一种较好的防腐蚀阻垢方法,在保护资源、减少材料损失方面大有作为。
近三十年来我国经济得到了快速的发展,其中以化工和钢铁行业发展尤为迅速,这样就造成了工业循环冷却水用水和工业污水量的不断增加,对设备的腐蚀和结垢已成为影响工业生产的重要因素。工业循环冷却水有以下特点:(1)工业循环冷却水中离子浓缩倍数一般是4~5倍,结垢性离子Ca2+、Mg2+、HCO3 -等大量增加,这样就容易造成设备结垢,影响设备的导热,容易造成生产事故;(2)腐蚀性离子的浓度也不断增加,对设备的腐蚀作用就会增强,影响设备的使用寿命。
随着环境保护和安全意识的加强,一些有害有毒的缓蚀阻垢剂将被限制和禁止使用。如铬酸盐、砷酸盐、锡酸盐、汞盐等。有机磷酸盐、聚多磷酸盐、磷酸盐是一类较好的缓蚀阻垢水处理剂,但含磷化合物易引起水源的富营养化,近几年我国沿海一些海域发生大面积的赤潮危害和湖泊藻类大量繁殖及水质恶化,均因含磷化合物所致。因此,开发低磷或无磷、生物降解性能好的缓蚀阻垢剂成为21世纪水处理剂发展的重点和难点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有良好的缓蚀和阻垢效果,价格低廉,生物降解性好,环境友好的抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂及其制备方法。
为了实现上述目的,本发明提供的抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂,用于工业冷却水系统,该缓蚀阻垢剂由缓蚀组份、阻垢组份和蒸馏水配制而成,缓蚀组份由锌盐、葡萄糖酸盐、抗坏血酸化合物、氨基磺酸化合物中一种以上的物质组成;阻垢组份由马来酸化合物、丙烯酸三元共聚物中的一种以上的物质组成;蒸馏水作为溶剂;所述缓蚀阻垢剂中缓蚀组份的质量百分比为25%~35%,阻垢组份的质量百分比为22%~32%,蒸馏水余量。
其中所述的锌盐选自硝酸锌、硫酸锌、钼酸锌、硼酸锌或氯化锌一种或二种以上的混合物。
所述的葡萄糖酸盐选自葡萄糖酸钾、葡萄糖酸纳、D-葡萄糖酸钠、D-葡萄糖酸钾、葡萄糖酸锌、葡萄糖酸锰中一种或二种以上的混合物。
所述的氨基磺酸化合物选自氨基磺酸铵、对氨基苯磺酸钠、氨基磺酸一种或二种以上的混合物。
所述的马来酸化合物选自苯乙烯马来酸、二甲基马来酸酐、水解聚马来酸、马来酸酐接枝聚乙烯一种或二种以上的混合物。
所述的丙烯酸三元共聚物选自丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸-丙烯酸脂-磺酸盐三元共聚物、苯乙烯-马来酸酐-丙烯酸十二酯三元共聚物、丙烯酸-AMPS-丙烯酸羟丙酯三元共聚物一种或二种以上的混合物。
本发明的抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂的制备方法:按所述的组成质量百分比取各物料,然后将马来酸化合物、丙烯酸三元共聚物、葡萄糖酸盐、锌盐、抗坏血酸、氨基磺酸化和蒸馏水,按上述顺序依次加入容器中搅拌,搅拌时间为0.5h~1h,待混合液澄清且无不溶性杂质时即得产品。
本发明的优选技术方案是:抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂组成,按质量百分比计:水解聚马来酸15%~20%,丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸10%~15%,抗坏血酸0.6%~1%,氨基磺酸0.5%~1%,硝酸锌或硫酸锌10%~15%,D-葡萄糖酸钠或D-葡萄糖酸钾10%~15%,其余为蒸馏水。
根据上述的优选技术方案,所述的水解聚马来酸的质量百分比浓度为16%~18%;所述的丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的质量百分比浓度为11%~14%;所述的抗坏血酸的质量百分比浓度为0.7%~.1.0%;所述的氨基磺酸的质量百分比浓度为0.5%~0.8%;所述的硝酸锌或硫酸锌的质量百分比浓度为10%~13%;所述的D-葡萄糖酸钠或D-葡萄糖酸钾的质量百分比浓度为10%~14%。
根据上述的优选技术方案,本发明的抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂的制备方法,按所述的质量百分组成取各物料,然后将水解聚马来酸,丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸,D-葡萄糖酸钠或D-葡萄糖酸钾,硝酸锌或硫酸锌,抗坏血酸,氨基磺酸以及蒸馏水,按上述顺序依次加入容器中搅拌,搅拌时间为0.5h~1h,待混合液澄清且无不溶性杂质时即得产品。
本发明的抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂的应用,适用于碱度低于400mg.L-1、硬度低于500mg.L-1、pH=7.5~9.2、电导控制在0μs.cm-1~2400μs.cm-1工业冷却循环水,对这样的水质直接进行处理,本抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂投加量为20mg.L-1~50mg.L-1。试验结果显示,本抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂对A3碳钢年腐蚀率低于0.04mm.a-1,阻碳酸钙率达98%以上。
本发明具有以下特点:
1.本发明提供的抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂配方不含磷系化合物,不会造成因磷的排放而引起的水体富营养化。
2.本发明提供的抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂原料来源广泛,产品成本低,处理每吨水所投加的药剂成本不足0.12元,生产工艺简单。
3.本发明提供的抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂与唑类化合物以及各种杀菌剂有很好的兼容性,能有效的减少微生物对设备的粘附或腐蚀等作用。
4.本发明提供的抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂所用的高分子化合物为生物科降解物,对环境的污染少,属于环境友好产品。
5.本发明提供的抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂在使用前不需要对设备进行预膜。
6.本发明提供的抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂利用-COOH、-CONH2和磺酸基等的协同和分散作用,降低腐蚀电流,阻断金属表面的原电池作用,降低碳钢的被腐蚀速率,经测试采用本发明的抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂后年腐蚀率低于0.04mm.a-1,阻碳酸钙率达98%以上。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂的组成及使用效果作进一步说明,但本发明所保护的范围不局限于实施例的范围。
说明:本发明中所使用的药品均为市售产品或实验室常规药品。
实施例1
制备抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂
按下述组成质量百分比取料,水解聚马来酸15%~20%,丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸10%~15%,抗坏血酸0.6%~1%,氨基磺酸0.5%~1%,硝酸锌或硫酸锌10%~15%,D-葡萄糖酸钠10%~15%,其余为蒸馏水,然后将水解聚马来酸,丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸,抗坏血酸,氨基磺酸,硝酸锌或硫酸锌,D-葡萄糖酸钠或D-葡萄糖酸钾,以及蒸馏水,按上述顺序依次加入容器中搅拌,搅拌时间为0.5h~1h,待混合液澄清且无不溶性杂质时即得产品。
实施例2
制备100g的抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂,制备过程:取50%水解聚马来酸16.8g,30%的丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸11g,ZnSO4.7H2O 12g,D-葡萄糖酸钠12.8g,抗坏血酸0.7g,氨基磺酸0.8,其余为蒸馏水,依次加入到洁净干燥的烧杯中,搅拌均匀,即得产品。
实施例3
制备100g的抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂,制备过程:取50%水解聚马来酸16.8g,30%的丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸12g,ZnSO4.7H2O 11.5g,D-葡萄糖酸钠13.4g,抗坏血酸0.7g,氨基磺酸0.7g,其余为蒸馏水,依次加入到洁净干燥的烧杯中,搅拌均匀,即得产品。
实施例4
制备100g的抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂,制备过程:取50%水解聚马来酸16.8g,30%的丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸13g,ZnSO4.7H2O 12.3g,D-葡萄糖酸钠14.0g,抗坏血酸0.8g,氨基磺酸0.6g,其余为蒸馏水,依次加入到洁净干燥的烧杯中,搅拌均匀,即得产品。
实施例5
制备100g的抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂,制备过程:取50%水解聚马来酸16.8g,30%的丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸14g,ZnSO4.7H2O 12.4g,D-葡萄糖酸钠12.5g,抗坏血酸0.9g,氨基磺酸0.5g,其余为蒸馏水,依次加入到洁净干燥的烧杯中,搅拌均匀,即得产品。
实施例6
制备100g的抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂,制备过程:取50%水解聚马来酸17.4g,30%的丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸11g,Zn(NO3)2.6H2O 13g,D-葡萄糖酸钠13.2g,抗坏血酸0.7g,氨基磺酸0.8g,其余为蒸馏水,依次加入到洁净干燥的烧杯中,搅拌均匀,即得产品。
实施例7
制备100g的抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂,制备过程:取50%水解聚马来酸17.4g,30%的丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸12g,Zn(NO3)2.6H2O 12.3g,D-葡萄糖酸钠13.8,抗坏血酸0.8g氨基磺酸0.7g,其余为蒸馏水,依次加入到洁净干燥的烧杯中,搅拌均匀,即得产品。
实施例8
制备100g的抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂,制备过程:取50%水解聚马来酸17.4g,30%的丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸12.5g,Zn(NO3)2.6H2O 14g,D-葡萄糖酸钠12.7g,抗坏血酸0.9g,氨基磺酸0.6g,其余为蒸馏水,依次加入到洁净干燥的烧杯中,搅拌均匀,即得产品。
实施例9
制备100g的抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂,制备过程:取50%水解聚马来酸17.4g,30%的丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸14g,Zn(NO3)2.6H2O12.9g,D-葡萄糖酸钠13.1g,抗坏血酸1.0g,氨基磺酸0.5g,其余为蒸馏水,依次加入到洁净干燥的烧杯中,搅拌均匀,即得产品。
实施例10
实施例2-9制备抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂应用效果试验
本实验用水为企业循环冷却水,采用旋转挂片失重法测定A3碳钢在冷却循环水中的腐蚀率,静态阻垢实验测试测定其阻垢碳酸钙率,其水中加实施例2-9制备抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂。
实验水质指标:
静态阻垢实验:实验温度为45℃,同时向容器底部通入0.5Lmin-1的氮气,浓缩倍数为6倍时停止实验。阻碳酸钙率ηk计算式:
ηk=(C2-C1)/(K×C0-C1)×100%
式中:C2为加药剂后实测的Ca2+质量浓度,mg.L-1;C1为不加药剂实测的Ca2+质量浓度,mg.L-1;C0为不加药剂的初始Ca2+质量浓度,mg.L-1;K为C2、C1测定条件下的浓缩倍数。
旋转挂片腐蚀实验:实验仪器按照HG/T2159-91标准组装。实验条件:①恒温45±1℃;②转速75r.min-1;③实验周期72h。实验挂片采用HG/T 3523-2008《冷却水化学处理标准腐蚀试片技术条件》I型试片,材质为A3碳钢片,尺寸50mm×25mm×2mm,试片面积28cm2。年腐蚀率(mm·a-1)的计算公式如下:
Ka=87600(m0-m)/sρt
式中:Ka为年腐蚀率,mm.a-1;m0为实验前试片的质量,g;m为实验后试片的质量,g;s为试片表面积,cm2;p为试片密度,g.cm-3;t为试验时间,h。
实验结果见下表:
实施例 | 药剂投加量mg.L-1 | 年腐蚀率mm.a-1 | 阻碳酸钙率% |
实施例2 | 25 | 0.0221 | 98.1% |
实施例3 | 25 | 0.0243 | 98.4% |
实施例4 | 25 | 0.0215 | 98.8% |
实施例5 | 25 | 0.0253 | 99.1% |
实施例6 | 25 | 0.0276 | 98.0% |
实施例7 | 25 | 0.0260 | 98.4% |
实施例8 | 25 | 0.0214 | 99.3% |
实施例9 | 25 | 0.0250 | 98.9% |
空白 | 0 | 0.5621 | --- |
结果表明,采用本发明的抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂后年腐蚀率低于0.04mm.a-1,阻垢率达98%以上。
Claims (9)
1.一种抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂,用于工业冷却水系统,其特征在于,该缓蚀阻垢剂质量百分组成为:水解聚马来酸15%~20%,丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸10%~15%,抗坏血酸0.6%~1%,氨基磺酸0.5%~1%,硝酸锌或硫酸锌10%~15%,D-葡萄糖酸钠或D-葡萄糖酸钾10%~15%,其余为蒸馏水。
2.根据权利要求1所述的抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂,其特征在于,水解聚马来酸的质量百分比浓度为16%~18%。
3.根据权利要求1所述的抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂,其特征在于,丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的质量百分比浓度为11%~14%。
4.根据权利要求1所述的抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂,其特征在于,抗坏血酸的质量百分比浓度为0.7%~1.0%。
5.根据权利要求1所述的抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂,其特征在于,氨基磺酸的质量百分比浓度为0.5%~0.8%。
6.根据权利要求1所述的抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂,其特征在于,硝酸锌或硫酸锌的质量百分比浓度为10%~13%。
7.根据权利要求1所述的抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂,其特征在于,D-葡萄糖酸钠或D-葡萄糖酸钾的质量百分比浓度为10%~14%。
8.权利要求1所述的抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂的制备方法,其特征在于,按所述的质量百分组成取各物料,然后将水解聚马来酸,丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸,D-葡萄糖酸钠或D-葡萄糖酸钾,硝酸锌或硫酸锌,抗坏血酸,氨基磺酸以及蒸馏水,按上述顺序依次加入容器中搅拌,搅拌时间为0.5h~1h,待混合液澄清且无不溶性杂质时即得产品。
9.权利要求1所述的抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂的应用,其特征在于,适用于碱度低于400mg.L-1、硬度低于500mg.L-1、pH=7.5~9.2、电导控制在0us.cm-1~2400us.cm-1工业冷却循环水,对这样的水质直接进行处理,单一投加本抗坏血酸无磷缓蚀阻垢剂,投加量为20mg.L-1~50mg.L-1。
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Legal Events
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---|---|---|---|
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PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
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C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |