CN103193330A - 一种水质稳定剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水质稳定剂,该水质稳定剂是由膦酰基羟酸、聚羧酸盐、丙稀磺基酸、缓蚀剂、助剂和水组成。本发明水质稳定剂的优选重量百分比组成为：膦酰基羟酸20%~35%、聚羧酸盐12%~20%、丙稀磺基酸%~12%、缓蚀剂1.5%~3.5%、助剂2%~8%、水余量。本发明的水质稳定剂配方简单、易于生产、且低磷，环保。产品中的羟基、羧基能与水中的金属离子发生螯合、络合或离子交换，最终使结垢离子晶格异变，通过固液分离器排出水外。循环冷却水可基本实现不排污，最大限度节约了水资源。本发明的水质稳定剂具有很强的预膜能力，能在设备表面形成一层保护膜，防止循环水对设备的腐蚀。本发明的水质稳定剂具有一定的杀菌功能，解决了循环水中的菌藻问题。

Description

一种水质稳定剂及其制备方法

    技术领域

本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种水质稳定剂及其制备方法。

背景技术

循环冷却水是工业用水中的用水大项,在石油化工、电力、钢铁、冶金等行业，循环冷却水的用量占企业用水总量的50-90%。由于原水中有不同的含盐量，循环冷却水浓缩到一定倍数必须排出一定的浓水，并补充新水。一台30万KW冷凝机组，循环冷却水量要达到3.3万吨/时左右，假定原水中含盐量为1000mg/L，浓缩倍数为3，那么循环冷却水的浓水排放约在6—8‰左右，即198—264m³/h，同时需补充的新水等于排水及蒸发损失等，补充水量大约为循环水量的2—2.6%，将为660—860m³/h左右，水资源消耗与污水排放的数量是很大的。

    循环冷却水由于受浓缩倍数的制约，在运行中必须要排出一定量的浓水和补充一定量的新水。使冷却水中的含盐量、PH值、有机物浓度、悬浮物含量控制在一个合理的允许范围。对这部分浓水排放进行具体处理回用，具有重要的意义。它不但能提高水的重复利用率，节约水资源，而且能极大的改善循环冷却水的整体状况。

    循环冷却水由泵送往冷却系统中各用户，经换热后温度升高，被送往冷却塔进行冷却。在冷却塔中热水从塔顶向下喷淋成水滴或水膜状，空气则逆向或水平交流流动，在气水接触过程中，进行热交换。水温降至符合冷却水要求时，继续循环使用。

    空气由塔顶溢出时带走水蒸气，使循环水中离子含量增加，因此必须补充新鲜水，排出浓缩水，以维持含盐量在一定浓度，从而保证整个系统正常运行。补充水的量应弥补系统蒸发、风吹（包括飞溅和雾沫夹带）及排污损失的水量。循环水与补充水中含盐量之比，即为该循环水系统的浓缩倍数。在一定的循环冷却水系统中，只要改变补充水的含盐量，就可以改变循环水系统的浓缩倍数，而提高浓缩倍数是保证整个循环冷却水系统经济运行的关键。

    冷却水在循环系统中不断循环使用，由于水温升高、流速变化、蒸发、各种无机离子和有机物质的浓缩，冷却塔和冷却水池在室外受到阳光照射、风吹雨淋、灰尘杂物的进入，以及设备的结构和材料等多种因素的综合作用，会产生很多问题。

1、水垢附着

   在循环冷却水系统中，碳酸氢盐的浓度随蒸发浓缩而增加。当其浓度达到过饱和状态，或经过传热表面水温升高时，会分解生成碳酸盐沉积在传热表面，形成致密的微溶性盐类水垢，其导热性能很差（≤1.16W/(m.K)，钢材一般为45W/(m.K)）。因此，水垢附着，轻则降低换热器传热效率，严重时，使换热器堵塞，系统阻力增大，水泵和冷却塔效率下降，生产能耗增加，产量下降，加快局部腐蚀，甚至造成非正常停产。

2、设备腐蚀

   循环冷却水系统中，大量设备是由金属制造，长期使用循环冷却水，会发生腐蚀穿孔。这是由多种因素造成的，主要有：冷却水中溶解氧引起的电化学腐蚀；有害离子（ Cl^-和SO₄ ^2-）引起的腐蚀；微生物（厌氧菌、铁细菌）引起的腐蚀等。设备管壁腐蚀穿孔，会形成渗漏，或工艺介质泄露入冷却水中，损失物料，污染水体；或冷却水渗入工艺介质，影响产品质量，造成经济损失，影响安全生产。

3、微生物的滋生与粘泥

   在循环水中，由于养分的浓缩，水温升高和日光照射，给细菌和藻类的迅速繁殖创造了条件。细菌分泌的黏液使水中漂浮的灰尘杂质和化学沉淀物等黏附在一起，形成沉积物附着在传热表面，即生物粘泥或软垢。粘泥附着会引起腐蚀，冷却水流量减少，进而降低冷却效率；严重时会堵死管道，迫使停产清洗。

综上所述，冷却水长期循环使用后，必然会带来结垢、腐蚀和微生物滋生问题。解决好这三个问题才能稳定生产、节约资源与能源，从而减少环境污染，提高经济效益。

发明内容

为解决冷却水长期循环使用后，带来结垢、腐蚀和微生物滋生的问题，本发明提供了一种能够除垢、防腐蚀和杀菌的水质稳定剂及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

本发明所公开的水质稳定剂是由膦酰基羟酸、聚羧酸盐、丙稀磺基酸、缓蚀剂、助剂和水组成。

本发明所公开的水质稳定剂的重量百分比组成为：

        膦酰基羟酸        15%~45%

        聚羧酸盐          8%~23%

        丙稀磺基酸        6%~15%

        缓蚀剂            1%~5%

        助剂              2%~10%

        水                余量。

优选：

        膦酰基羟酸        20%~35%

        聚羧酸盐          12%~20%

        丙稀磺基酸        8%~12%

        缓蚀剂            1.5%~3.5%

        助剂              2%~8%

        水                余量。

本发明所公开的水质稳定剂，其中，聚羧酸是丙烯酸、聚丙烯酸或水解马来酸酐中的一种或两种。

本发明所公开的水质稳定剂，其中，缓蚀剂是硫酸锌、甲基苯骈三氮唑或巯基苯骈噻唑中的一种或两种。

本发明所公开的水质稳定剂，其中，助剂为表面活性剂、凝聚剂、杀生剂其他无机化合物中的一种或几种。

本发明所公开的水质稳定剂，其中，丙稀磺基酸可以用其他磺酸基化合物替代。

本发明所公开的水质稳定剂制备的方法包括以下步骤：

（1）往容器中加入一定量的水，加热升温至30℃~50℃，

（2）将丙稀磺基酸加入容器中，搅拌均匀，然后再将聚羧酸加入容器，并搅拌均匀，再将膦酰基羟酸加入容器并搅拌均匀，

（3）最后往容器中加入缓蚀剂和助剂，搅拌30min，然后从容器中放出，包装，即得水质稳定剂。

本发明的水质稳定剂是集除垢、防垢、缓释、杀菌和灭藻为一体的全功能水处理产品。它能达到国家要求的除垢、防垢、缓释、杀菌抑藻效果。

    本发明的水质稳定剂配方简单、易于生产、且低磷，环保。产品中的羟基、羧基能与水中的金属离子发生螯合、络合或离子交换，最终使结垢离子晶格异变，通过固液分离器排出水外。循环水中只补加蒸发、溅失等损失水，补入相应的水质稳定剂，循环冷却水可基本实现不排污，最大限度节约了水资源。本发明的水质稳定剂具有很强的预膜能力，能在设备表面形成一层保护膜，防止循环水对设备的腐蚀。本发明的水质稳定剂具有一定的杀菌功能，解决了循环水中的菌藻问题。

    具体实施方式

下面的实施例是对本发明的进一步详细描述。

实施例1

1.1水质稳定剂组成

膦酰基羟酸        20%

        丙烯酸盐          12%

        丙稀磺基酸        8%

        硫酸锌            1.5%

        助剂              2%

    水                余量

1.2制备方法

（1）往容器中加入一定量的水，加热升温至30℃~50℃，

（2）将丙稀磺基酸加入容器中，搅拌均匀，然后再将聚羧酸加入容器，并搅拌均匀，再将膦酰基羟酸加入容器并搅拌均匀，

（3）最后往容器中加入缓蚀剂和助剂，搅拌30min，然后从容器中放出，包装，即得水质稳定剂。

实施例2

2.1水质稳定剂组成

膦酰基羟酸        35%

        聚丙烯酸盐        20%

        丙稀磺基酸        12%

        甲基苯骈三氮唑（TTA）               3.5%

        助剂              8%

    水                余量

2.2制备方法

    制备方法同实施例1。

实施例3

3.1水质稳定剂组成

膦酰基羟酸        30%

        水解马来酸酐      15%

        丙稀磺基酸        10%

        巯基苯骈噻唑（MBT）               2%

        助剂              5%

    水                余量

3.2制备方法

    制备方法同实施例1。

实施例4

4.1水质稳定剂组成

膦酰基羟酸        45%

        丙烯酸和聚丙烯酸  23%

        丙稀磺基酸        15%

        硫酸锌和甲基苯骈三氮唑（TTA）       5%

        助剂              10%

    水                余量

4.2制备方法

制备方法同实施例1。

实施例5 水质稳定剂的性能

5.1阻碳酸钙垢试验

参照中国石化总公司《冷却水分析和试验方法》中“401碳酸钙沉积法”对实施例1-4制备的水质稳定剂进行测试。结果见表1：

表1 水质稳定剂阻垢试验

从表1可以看出，实施例1-4制备的水质稳定剂的阻垢率均超过了90%，达到化工行业标准。

5.2腐蚀试验

参照中国石化总公司《冷却水分析和试验方法》中“404旋转挂片失重法”对实施例1-4制备的水质稳定剂进行测试。结果见表2：

表2水质稳定剂腐蚀试验

从表2可以看出实施例1-4制备的水质稳定剂具有很好的防腐蚀作用，符合化工行业标准。

5.3杀菌试验

参照中国石化总公司《冷却水分析和试验方法》中“217静态杀菌试验方法”对实施例1-4制备的水质稳定剂进行测试。

菌种来源：补充水。试验初始养菌数：4.62x10⁶个/ml。

实验进行48h后的结果见表3：

表3水质稳定剂杀菌试验

从表3可以看出实施例1-4制备的水质稳定剂具有很好的杀菌作用，符合化工行业标准。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种水质稳定剂，其特征在于：该水质稳定剂是由膦酰基羟酸、聚羧酸盐、丙稀磺基酸、缓蚀剂、助剂和水组成。

2.如权利要求1所述的水质稳定剂，其特征在于：该水质稳定剂的重量百分比组成为：

        膦酰基羟酸        15%~45%

        聚羧酸盐          8%~23%

        丙稀磺基酸        6%~15%

        缓蚀剂            1%~5%

        助剂              2%~10%

        水                余量。

3.如权利要求1所述的水质稳定剂，其特征在于：该水质稳定剂的重量百分比组成为：

        膦酰基羟酸        20%~35%

        聚羧酸盐          12%~20%

        丙稀磺基酸        8%~12%

        缓蚀剂            1.5%~3.5%

        助剂              2%~8%

        水                余量。

4.如权利要求1-3任一项权利要求所述的水质稳定剂，其特征在于：聚羧酸是丙烯酸、聚丙烯酸或水解马来酸酐中的一种或两种。

5.如权利要求1-3任一项权利要求所述的水质稳定剂，其特征在于：缓蚀剂是硫酸锌、甲基苯骈三氮唑或巯基苯骈噻唑中的一种或两种。

6.一种制备如权利要求1-3任一项权利要求所述的水质稳定剂的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

（1）往容器中加入一定量的水，加热升温至30℃~50℃，

（2）将丙稀磺基酸加入容器中，搅拌均匀，然后再将聚羧酸加入容器，并搅拌均匀，再将膦酰基羟酸加入容器并搅拌均匀，

（3）最后往容器中加入缓蚀剂和助剂，搅拌30min，然后从容器中放出，包装，即得水质稳定剂。