CN102627359A - 一种含天然可生物降解物的无磷复合缓蚀阻垢剂 - Google Patents

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袁新民
万涛
冯兵
何铁祥
王凌
徐松
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Abstract

本发明介绍了一种含天然可生物降解物的无磷复合缓蚀阻垢剂,该剂按下述原料混合而成:硫酸锌或硝酸锌、烷基糖苷、聚天冬氨酸、、羧甲基纤维素、聚环氧琥珀酸、聚合氨基酸、葡萄糖酸钠、甲基苯三唑或苯三唑、水或去离子水。原料无毒、天然、可再生、可降解,具有无毒无害、可生物降解、性能稳定、原材料来源广泛等优点。充分利用各组分的协同作用提高性能,减少加药量。在循环冷却水处理中采用本剂可避免碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙的沉积,阻垢效果明显,缓蚀性能优异。可有效避免水体富营养化的形成,减少杀菌灭藻剂的用量,经济效益显著。

Description

一种含天然可生物降解物的无磷复合缓蚀阻垢剂
技术领域
本发明涉及一种缓蚀阻垢剂,尤其涉及一种含天然可生物降解物的无磷复合缓蚀阻垢剂。
背景技术
水中含有的钙、镁等离子在循环冷却水系统中会不断地在管壁表面结垢,导致管壁传热效率降低,严重时影响循环水流动。同时形成电化学腐蚀,使管壁逐渐变薄,减少使用寿命,严重影响系统的安全运行。解决这一问题的传统方法是采用添加缓蚀阻垢剂。目前常用的有机磷配方缓蚀阻垢剂,包括有羟基乙叉二膦酸(HEDP)、氨基三甲叉膦酸(ATMP)、2-膦酸丁烷-1,2-膦酸丁烷-2,4-三羧酸(PBTCA)等,相对早期磷酸盐不仅提高了缓蚀阻垢效率,而且降低了磷含量,能够减少对水体的污染,但无法避免对水体富营养化的影响。这些常用缓蚀阻垢剂采用聚羧酸、聚磺酸类作阻垢分散剂,由于不能生物降解,它们不断累积,对水体必然产生不良影响。随着环保要求越来越高,绿色缓蚀阻垢剂亦越来越受到重视。中国专利CN20051001802.5采用聚环氧琥珀酸与有机磷酸(盐)复配制备了一种低磷绿色复合缓蚀阻垢剂;CN200610036529.4采用腐植酸钠和聚环氧琥珀酸钠亦制备了一种绿色环保型阻垢缓蚀剂;CN200610117070.0和CN200910046244.2采用聚环氧琥珀酸钠、聚天冬氨酸钠、葡萄糖酸钠还制备了一种绿色环保型复合缓蚀阻垢剂;CN200910158060.5则采用木质素及单宁混合物制备了一种无磷缓蚀阻垢剂。天然、环保、高效已经成为未来缓蚀阻垢剂研究的方向。
发明内容
本发明要解决的技术问题是,针对现有技术的缺陷,在保障缓蚀阻垢效率的前提下,如何采用无毒、天然、可再生、可降解物质为原料取代传统的不可降解物,提供一种含天然可生物降解物质的无磷复合缓蚀阻垢剂。
本发明的技术解决方案是,所提供的这样一种含天然可生物降解物的无磷复合缓蚀阻垢剂,按如下重量百分比备份原料:
无机锌盐硫酸锌或硝酸锌                8~12%,
重量配比为1∶1的烷基糖苷与聚天冬氨酸(盐)            10~16%,
重量配比依次为1∶4的羧甲基纤维素与聚环氧琥珀酸(盐)  20~25%,
聚合氨基酸                                          10~15%,
葡萄糖酸钠                                          5~8%,
甲基苯三唑或苯三唑                                  1~2%,
余量为水或去离子水。
本发明产品的制备方法是为下述步骤:
(1)、将上述按重量百分比备份的水输入釜中;
(2)、将上述按重量百分比备份之羧甲基纤维素和聚环氧琥珀酸投入釜中,搅拌20分钟,温度≤35℃;
(3)、加入上述按重量百分比备份之烷基糖苷和聚天冬氨酸,搅拌20分钟;
(4)、加入上述按重量百分比备份之聚合氨基酸、葡萄糖酸钠、甲基苯三唑或苯三唑,搅拌30分钟,加入溶解的硫酸锌或硝酸锌,继续搅拌20分钟得产品。
上述本发明产品所含烷基糖苷(APG),是由可再生资源天然脂肪醇和葡萄糖合成的,是一种性能较全面的新型非离子表面活性剂,具有高表面活性、良好的生态安全性和相溶性,是国际公认的首选“绿色”功能性表面活性剂。其表面张力低、配伍性强、生物降解迅速彻底,具有较强的广谱抗菌活性,易于稀释,无凝胶现象,与氨基酸类物质复配,能促进该类物质的阻垢/分散作用,提升缓蚀性能,协同效应明显。烷基糖苷和聚天冬氨酸具有明显的协同效应,性能优于单一的聚天冬氨酸,在保证阻垢性能的情况下对缓蚀性能有明显提升。
所含羧甲基纤维素(CMC)是一种常用的食品添加剂,其钠盐为纤维素羧甲基醚的钠盐,别名乙酸钠纤维素。羧甲基纤维素和聚环氧琥珀酸具有明显的协同效应,性能优于任一单一所述组分的阻垢性能。
所含聚合氨基酸是一种包含氨基酸基团的蛋白质,聚合氨基酸可由天然产物制备,例如大豆经生物发酵产生,是一种天然可再生绿色缓蚀剂,其聚合度为3000-1000000,具有良好的缓蚀性能,同时对硫酸钙垢的产生具有明显的抑制作用。
所含葡萄糖酸钠主要起缓蚀增效作用。
为适应含有铜材料的水系统使用,产品中还添加了甲基苯三唑或苯三唑。
本发明的有益效果是,由以上组成的这种含天然可生物降解物的无磷复合缓蚀阻垢剂,采用无毒、天然、可再生、可降解物质为原料,通过分子结构设计、电化学方法,充分利用各组分的协同作用,大大提高其缓蚀阻垢性能,能有效减少加药量,具有无毒无害、可生物降解、性能稳定、原材料来源广泛等优点。在循环冷却水处理中采用本发明含天然可生物降解物的无磷复合缓蚀阻垢剂可避免碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙的沉积,阻垢效果明显,缓蚀性能优异。本发明可生物降解的特点,可有效避免水体富营养化的形成,能同时减少杀菌灭藻剂的用量,经济效益显著。
具体实施方式
实施例1,
按下述重量备份原料:
硫酸锌            8kg,
烷基糖苷          5kg,
聚天冬氨酸(盐)    5kg,
羧甲基纤维素      4kg,
聚环氧琥珀酸(盐)  16kg,
聚合氨基酸        10kg,
葡萄糖酸钠        5kg,
甲基苯三唑        1kg,
水                46kg。
按如下步骤制备产品:
(1)、将上述按重量百分比备份的水输入釜中;
(2)、将上述按重量百分比备份之羧甲基纤维素和聚环氧琥珀酸投入釜中,搅拌20分钟,温度≤35℃;
(3)、加入上述按重量百分比备份之烷基糖苷和聚天冬氨酸,搅拌20分钟;
(4)、加入上述按重量百分比备份之聚合氨基酸、葡萄糖酸钠、甲基苯三唑,搅拌30分钟,加入溶解的硫酸锌,继续搅拌20分钟得产品。
实施例2,
按下述重量备份原料:
溶解的硝酸锌        1200kg,
烷基糖              800kg,
聚天冬氨酸(盐)      800kg
羧甲基纤维素        500kg,
聚环氧琥珀酸(盐)    2000kg,
聚合氨基酸          1500kg,
葡萄糖酸钠          800kg,
甲基苯三唑          200kg,
去离子水            2200kg。
按如下步骤制备产品:
步骤(1)~(3)同实施例1;将上述按重量百分比备份的水输入釜中;
(4)、加入上述按重量百分比备份之聚合氨基酸、葡萄糖酸钠、苯三唑,搅拌30分钟,加入溶解的硝酸锌,继续搅拌20分钟得产品。
使用上述实施例1~2所得产品,按照中华人民共和国国家标准GB/T16632-2008“水处理阻垢性能的测定碳酸钙沉积法”进行静态阻垢试验,获试验结果如下述表1所示:
表1含天然可生物降解物的无磷复合缓蚀阻垢剂静态阻垢试验结果
  试验项目名称   加药量(mg/L)   阻垢率(%)
  实施例1   10   89.45
  实施例2   10   98.68
试验结果显示,实施例1~2所产含天然可生物降解物的无磷复合缓蚀阻垢剂,在静态阻垢试验中所记录的阻碳酸钙率均达到85%以上,符合国家标准。
使用上述实施例1~2所得产品,按照中华人民共和国国家标准GB/T 18175-2000“水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法”进行旋转挂片腐蚀性能测试,获测试结果如下述表2所示:
表2含天然可生物降解物的无磷复合缓蚀阻垢剂腐蚀性能测试结果
Figure BDA0000156636530000051
测试结果显示,实施例1~2所产含天然可生物降解物的无磷复合缓蚀阻垢剂,在腐蚀性能测试结果中所记录的不锈钢管和铜管的腐蚀速率均小于GB50050-2007中规定的不锈钢及铜合金腐蚀速率应小于0.005mm/a的标准,碳钢试片的腐蚀速率小于GB50050-2007中规定的碳钢腐蚀速率应小于0.075mm/a的标准,因而符合国家标准。
使用上述实施例1~2所得产品,按照中华人民共和国化工行业标准HG/T2160-2008“冷却水动态模拟试验方法”进行污垢热阻测试,获试验结果如下述表3所示:
表3含天然可生物降解物的无磷复合缓蚀阻垢剂动态模拟试验结果
Figure BDA0000156636530000052
试验结果显示,实施例1~2所产含天然可生物降解物的无磷复合缓蚀阻垢剂,在动态模拟试验中所记录的年污垢热阻均小于GB50050-2007中规定的低于3.44×10-4m2k/W的标准,因而符合国家标准。
上述表1~3表明,所列实施例1~2所得本发明的一种含天然可生物降解物的无磷复合缓蚀阻垢剂产品,经试制试用被证明效果良好,符合设计要求,符合国家标准。

Claims (1)

1.一种含天然可生物降解物的无磷复合缓蚀阻垢剂,按下述重量百分比备份原料:
硫酸锌或硝酸锌                                        8~12%,
重量配比为1∶1的烷基糖苷与聚天冬氨酸                  10~16%,
重量配比依次为1∶4的羧甲基纤维素与聚环氧琥珀酸        20~25%,
聚合氨基酸                                            10~15%,
葡萄糖酸钠                                            5~8%,
甲基苯三唑或苯三唑                                    1~2%,
余量为水或去离子水。
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