CN102464410A

CN102464410A - 一种新颖的环保缓蚀阻垢剂

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Publication number: CN102464410A
Application number: CN2010105389323A
Authority: CN
Inventors: 贾丽娜; 楼萍; 蓝之达; 江裕祖; 陈松梅; 王悦佳; 奚关根
Original assignee: SHANGHAI JIUHONG POWER TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI JIUHONG POWER TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2010-11-10
Filing date: 2010-11-10
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2030-11-10
Also published as: CN102464410B

Abstract

本发明涉及一种新颖的环保缓蚀阻垢剂。其特征在于由下列组成物按重量百分比组成：均聚聚羧酸，多羟酰基膦酸，木质素磺酸钠，多羟基羧酸钠，无机酸锌盐，氧化淀粉，纤维素衍生物，其余均为去离子水。制备方法，加去离子水至预定刻度，开机搅拌后加入木质素磺酸钠，搅拌10分钟至完全溶解，搅拌状态下加入无机酸锌盐，搅拌10分钟。锌盐在水中释放溶解热量，水温略有升高，搅拌状态下加均聚聚羧酸、多羟酰基膦酸，搅拌5分钟，加多羟基羧酸钠，搅拌10分钟，加入氧化淀粉、纤维素衍生物，搅拌10分钟至完全溶解，关闭搅拌机。出料、包装。本发明的优点是：配方创新，工艺先进，无磷环保，综合性能优良，高效多能，应用范围广。

Description

一种新颖的环保缓蚀阻垢剂

技术领域

本发明涉及一种新颖的环保缓蚀阻垢剂。

技术背景

中国水资源的匮乏和污染已引起了人们的严重关注，随着工业生产的日益发展，工业用水迅速增长，其中工业循环冷却水占工业用水的60％以上。循环冷却水来自江、河、湖、海，由于这些水域的水中含有一定量的菌、藻、水生贝壳类软体动物和盐类等杂质，在冷却水循环过程中冷却水不断蒸发，水中的盐类被浓缩沉积，这些生物在循环冷却水系统的适宜环境下，迅速的繁殖和生长，产生大量的生物粘泥、污垢附着或沉积在水系统管道和设备的表面，严重地影响了循环水冷凝、冷却效果，增加了系统阻力和端差，提高了能耗，严重时甚至堵塞管道，腐蚀设备降低了设备使用寿命，增加了检修频率，威胁正常生产运行，因此，在循环冷却水中必须要加杀生灭藻剂、阻垢剂和缓蚀剂等药剂以防止循环水系统的结垢、腐蚀和菌、藻及水生物的迅速繁殖和生长。

目前许多工厂所加的缓蚀阻垢剂多为非环保性药剂，虽然这些药剂对设备能起到保护作用，但是严重污染了水环境，给社会造成了极大的危害。如目前大多数发电厂在循环冷却水中应用的都是含磷缓蚀阻垢剂，由于含磷洗涤剂和缓蚀阻垢剂大量的应用和排放，使江、河、湖、海水体富营养化，造成藻类迅速繁殖生长，使水体严重污染，形成了国际社会共同关心的湖泊水华和海洋的赤潮，恶化了环境，为此，世界各国对含磷循环水的排放都有严格的控制，我国对排放水中限磷和禁磷也已提到议事日程。由上可见，对低磷、无磷、环保型的缓蚀阻垢剂的研究开发及其应用已是十分迫切。另一方面目前国内大部分的缓蚀阻垢剂往往阻垢性能和缓蚀性能二者偏一，即阻垢好的缓蚀差，缓蚀好的阻垢差。二者均优良的很难找到，在此背景下我们研究开发了无磷的既有优良阻垢性能又有良好的缓蚀性的高效缓蚀阻垢剂。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中缓蚀阻垢剂所存在的上述问题，提供一种新颖环保缓蚀阻垢剂。本发明设计一种新颖的环保缓蚀阻垢剂，其特征在于由下列组成物按重量百分比组成：

均聚聚羧酸15％～30％，

多羟酰基膦酸1％～5％，

木质素磺酸钠1％～3％，

多羟基羧酸钠10％～15％，

无机酸锌盐1％～12％，

氧化淀粉1％～5％，

纤维素衍生物1％～5％，

其余均为去离子水。

其特征在于由下列组成物按重量百分比组成：

均聚聚羧酸20％，

多羟酰基膦酸5％，

木质素磺酸钠3％，

多羟基羧酸钠15％，

无机酸锌盐10％，

氧化淀粉2％，

纤维素衍生物1％，

其余均为去离子水44％。

均聚聚羧酸为聚环氧琥珀酸或聚马来酸或聚天冬氨酸，多羟酰基膦酸为2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸，木质素磺酸盐为木质素磺酸钠，多羟基羧酸钠为葡萄糖酸钠或海藻酸钠，无机酸锌盐为氯化锌，氧化淀粉为本公司自制氧化淀粉，纤维素衍生物为羧甲基纤维素。

一种新颖的环保缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于由下列步骤组成：

(1)加底水至预定刻度，

(2)开机搅拌后加入木质素磺酸钠，搅拌10分钟至完全溶解，

(3)搅拌状态下加入无机酸锌盐，搅拌10分钟。锌盐直径不得大于1cm，锌盐在水中释放溶解热量，水温略有升高，

(4)搅拌状态下加均聚聚羧酸、多羟酰基膦酸，搅拌5分钟，

(5)加多羟基羧酸钠，搅拌10分钟，

(6)加入氧化淀粉、纤维素衍生物，搅拌10分钟至完全溶解，

(7)关闭搅拌机。出料、包装。

本发明的优点是：(1)配方创新，工艺先进，(2)无磷环保，(3)综合性能优良，(4)高效多能，(5)应用范围广。

附图说明

图1为本发明的氧化淀粉制备方法(由双氧水在酸性条件下氧化)工艺流程图。

图2为本发明与其它阻垢剂的缓蚀对比试验图表。

下面结合实例对本发明作详细使用说明。

具体实施方式

所用的组成物的具体说明，均聚聚羧酸为聚环氧琥珀酸或聚马来酸或聚天冬氨酸，多羟酰基膦酸为2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸，木质素磺酸盐为木质素磺酸钠，多羟基羧酸钠为葡萄糖酸钠或海藻酸钠，无机酸锌盐为氯化锌，氧化淀粉为本公司自制氧化淀粉，纤维素衍生物为羧甲基纤维素，去离子水。

所用的聚环氧琥珀酸，由常州市江湖化工有限公司提供。

结构式：

所用的2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸，由山东泰和水处理公司提供。

结构式：

所用的木质素磺酸钠，由武汉华东化工有限公司提供。

结构式：

所用的葡萄糖酸钠，由武汉华东化工有限公司提供。

结构式：

所用的氯化锌，由潍坊东方盛化工有限公司提供。

分子式：ZnCl₂

所用氧化淀粉是一类分子长度在一定范围内长短不一的分子，其结构较为复杂的混合物不能用单一的分子式表达。本公司按常规的制备方法制备氧化淀粉，由双氧水在酸性条件下氧化，其生产工艺流程见图1。

1.加料配比：硫酸亚铁0.5g，盐酸1g。玉米淀粉230g，水200g，30％双氧水400g，

2.第一次反应条件：反应时间4小时，反应温度35-45度，30％双氧水100g，PH4，保持温度35-45℃，放置时间为(12-36)h。

3.第二次反应条件：双氧水300g，加完时间7h，30％液碱50g，温度45-55℃，PH4

4.保温：加热80-85℃，反应时间20min。

5.获得的氧化淀粉浓度可达30％，可获产量500-600g。

所用羧甲基纤维素，由北京益利精细化学品有限公司提供。

结构式：

所用聚马来酸：由山东泰和水处理有限公司提供。

分子式：(C₄H₄O₄)x

所用聚天冬氨酸，由山东泰和水处理有限公司提供。

分子式：C₄H₆NO₃(C₄H₅NO₃)x C₄H₆NO₄

所用海藻酸钠，由上海金锦乐实业有限公司提供。

分子式：(C₆H₇O₆Na)_n

实施1、取下列组成物：

聚环氧琥珀酸20千克

2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸5千克

木质素磺酸钠3千克

葡萄糖酸钠15千克

氯化锌10千克

氧化淀粉2千克

羧甲基纤维素1千克

其余均为去离子水44千克

具体进行实施1组成物的制备操作步骤如下：

(1)取底水去离子水44千克，放入搅拌机。

(2)开机搅拌后加入木质素磺酸钠3千克，搅拌10分钟至完全溶解。

(3)搅拌状态下加入无机酸锌盐(氯化锌)10千克，搅拌10分钟。锌盐直径不得大于1cm。锌盐在水中释放溶解热量，水温略有升高。

(4)搅拌状态下加均聚聚羧酸(聚环氧琥珀酸)20千克、多羟酰基膦酸(2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸)5千克，搅拌5分钟。

(5)加多羟基羧酸钠(葡萄糖酸钠)5千克，搅拌10分钟。

(6)加入氧化淀粉2千克、纤维素衍生物(羧甲基纤维素)1千克，搅拌10分钟至完全溶解。

(7)关闭搅拌机。出料、包装。

总量100千克。

具体实施时，将本发明倒入水中使用，一股浓度在1030mg/L之间使用。

实施2、

取下列组成物：

聚马来酸30千克

2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸5千克

木质素磺酸钠3千克

海藻酸钠10千克

氯化锌10千克

氧化淀粉1千克

羧甲基纤维素1千克

其余均为去离子水40千克

具体进行实施2组成物的制备操作步骤如实施1的制备方法步骤。

实施3、

取下列组成物：

聚天冬氨酸25千克

2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸5千克

木质素磺酸钠2千克

海藻酸钠15千克

氯化锌8千克

氧化淀粉1千克

羧甲基纤维素1千克

其余均为去离子水43千克

具体进行实施3组成物的制备操作步骤如实施1的制备方法。

本发明的优点是：

(1)配方创新，工艺先进：主要由新一代可生物降解的绿色阻垢剂聚环氧琥珀酸(PESA)及天然植物作原料等复配而成，本公司自制的氧化淀粉是天然植物经改性处理，在控制分子的几何尺寸、分子的截面积，以及在结构中引入了大量的羧酸基，羟基、醚基等功能团后，使该有机化合物在水溶液中对钙、镁、铁、铜等离子有极好的络合分散能力；同时对这些离子的许多盐类有很好的去活性作用。该产品用于工业循环冷却水系统，既能表现出很好的缓蚀、分散、阻垢效果，又没有富营养化的担忧。排水回归大自然后，可被自然界中存在的微生物作用，分解成二氧化碳和水，不会造成积累和污染。因此该类产品是与环境友好，对人身安全的绿色水处理剂。

(2)无磷环保：一股缓蚀阻垢剂有机磷达到8％左右甚至更高，而本发明的新型缓蚀阻垢剂达到无磷排放，在国内同类产品中处于领先地位，符合国家污水排放的环保政策，对畜、鱼类、植物没有毒害、污染。对排污水中磷的排放要求严格的地区，可以极大降低排污处理费用；由于不含无机磷，减少了循环水系统中微生物的繁殖，减少了杀菌灭藻剂、粘泥剥离剂的用量。

(3)综合性能优良：目前国内大部分的缓蚀阻垢剂往往阻垢性能和缓蚀性能二者偏一，即阻垢好的缓蚀差，缓蚀好的阻垢差。本品具有很强的晶格畸变作用，生成的垢很软，易被流水冲洗掉。可极大地防止冷却水系统中硬垢的产生，并有良好的螯合增溶作用。使用本品可很好地抑制冷却水结垢导致热交换能力的下降。本品能在金属表面形成致密的保护膜，可有效地防止碳钢、铸铁、铜、铜合金等金属设备的腐蚀。

(4)高效多能：一股缓蚀阻垢剂使用仅限于淡水或海水，而本发明淡水和海水都适用。本公司用现场淡水、海水及配制水均做了大量的实验，其阻垢率均能达到90％以上，缓蚀效果均达到国家标准小于0.125mm/a，是一款多功能的高效环保缓蚀阻垢剂。

(5)应用范围广：本发明缓蚀阻垢剂使用范围较广，不但适用于火力发电厂、炼油厂、钢铁厂、化工厂还可以用于油田注水及中央空调系统等循环冷却水系统，作缓蚀、阻垢剂使用。

我公司对无磷环保型缓蚀阻垢剂进行了大量缓蚀阻垢实验并进行筛选，然后与目前工厂中常用的缓蚀阻垢剂进行反复的阻垢缓蚀对比实验，实验情况如下：

1、阻垢实验

(1)淡水阻垢实验采用“碳酸钙沉积法”，按国家GB/T16632-1996要求进行。

表1.淡水阻垢实验

说明：TH-604是山东泰和电厂专用缓蚀阻垢剂，实验水质是配制水Ca²⁺/HCO₃ ^-＝600/600，在以上的水质条件下30ppm的本发明在80℃时仍然有很好的阻垢能力，而在45℃基本可以完全阻止垢的产生。

(2)海水阻垢按极限碳酸钙法测试结垢倾向，当ΔA＜0.2时为无结垢倾向：

表2.海水阻垢实验

可见在很高的浓缩倍数下。本发明仍然可以使海水保证没结垢倾向。

(3)与各厂现有产品阻垢效果的比较：

各厂现有产品阻垢效果的比较数据见下表(添加量均为30ppm，按国家GB/T16632-1996要求进行)。

表3.阻垢对比实验

Ca²⁺/HCO₃ ^-(ppm)	三明	H-2206	TH-604	本发明
					600/600	92.29％	88.01％	88.96％	90.67％
600/1200	41.7％	52.57％	50.96％	51.28％

说明：三明药剂是吴泾电厂现用的缓蚀阻垢剂，H-2206是粤新水处理剂(日本)，TH-604是山东泰和电厂专用缓蚀阻垢剂。

在2种条件下，这几种缓蚀阻垢剂效果均区别不大，阻垢效果需比较它们的垢型才能得到实际运行中的真实情况，因为在管路中软垢较容易被冲走，而硬垢将会牢牢地附着在管壁上，造成热交换的损失，在这几种药剂中除“三明”缓蚀阻垢剂的垢较硬外，其他都为软垢极易冲洗。

(1)缓蚀试验

缓蚀实验均按国标(GB/T 18175-2000)进行，浓缩倍数2.1倍吴泾电厂补充水(黄浦江水)。实验均为预膜24H，预膜浓度均为正常运行浓度的3倍。运行温度为45℃，运行浓度为30mg/L。

表4.缓蚀对比实验

由上表可见在高浓缩倍数的情况下，同类产品均难以达到国家的要求，而本发明在高浓缩倍数的情况下仍然可以有效地防止冷却水系统的腐蚀。

由图2(缓蚀对比试验图表)可见“三明”、“H-2206”、“TH-604”都是偏向阻垢效果的缓蚀阻垢剂，缓蚀效果很差均达不到国家标准，而本发明在拥有同等的阻垢效果的情况下缓蚀也有很好的表现，在高浓缩倍数下一样能达到国家的要求，有效地防止了设备的腐蚀。

由缓蚀阻垢试验结果表明，该缓蚀阻垢剂不仅是无磷环保，而且具有优良的缓蚀阻垢性能的缓蚀阻垢剂，现在市场上的阻垢缓蚀剂往往偏向阻垢或缓蚀，两方面的效果都好的产品很少，而本发明具有很好的阻垢性能且垢型软易冲刷、缓蚀能力强、缓蚀效果持续时间长等特点，兼顾了环保并且效果卓著，而且其单价与工业上一股常用的缓蚀阻垢剂相当，为实现“十一”五年计划提出的资源节约型，环境友好型的和谐社会，在选择工业水处理药剂时，要考虑到节能、环保和可持续发展。一定要选用无磷、环保、高效的缓蚀阻垢剂，因此，该产品有很好的发展前景。

Claims

1.一种新颖的环保缓蚀阻垢剂，其特征在于由下列组成物按重量百分比组成：

均聚聚羧酸15％～30％，

多羟酰基膦酸1％～5％，

木质素磺酸盐1％～3％，

多羟基羧酸钠10％～15％，

无机酸锌盐1％～12％，

氧化淀粉1％～5％，

纤维素衍生物1％～5％，

其余均为去离子水。

2.按权利要求1所述的一种新颖的环保缓蚀阻垢剂，其特征在于由下列组成物按重量百分比组成：

其特征在于由下列组成物按重量百分比组成：

均聚聚羧酸20％，

多羟酰基膦酸5％，

木质素磺酸盐3％，

多羟基羧酸钠15％，

无机酸锌盐10％，

氧化淀粉2％，

纤维素衍生物1％，

其余均为去离子水44％。

3.按权利要求1或2所述的一种新颖的环保缓蚀阻垢剂，其特征在于：均聚聚羧酸为聚环氧琥珀酸或聚马来酸或聚天冬氨酸，多羟酰基膦酸为2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸，木质素磺酸盐为木质素磺酸钠，多羟基羧酸钠为葡萄糖酸钠或海藻酸钠，无机酸锌盐为氯化锌，氧化淀粉为本公司自制氧化淀粉，纤维素衍生物为羧甲基纤维素。

4.一种新颖的环保缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于由下列步骤组成：

(1)加去离子水底水至预定刻度，

(2)开机搅拌后加入木质素磺酸盐，搅拌10分钟至完全溶解，

(3)搅拌状态下加入无机酸锌盐，搅拌10分钟，锌盐直径不得大于1cm，锌盐在水中释放溶解热量，水温略有升高，

(4)搅拌状态下加均聚聚羧酸、多羟酰基膦酸，搅拌5分钟，

(5)加多羟基羧酸钠，搅拌10分钟，

(6)加入氧化淀粉、纤维素衍生物，搅拌10分钟至完全溶解，

(7)关闭搅拌机。出料、包装。