CN103739093B - 用于中央空调循环冷却水的三元聚合型缓蚀阻垢剂及其制备方法 - Google Patents

用于中央空调循环冷却水的三元聚合型缓蚀阻垢剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于中央空调循环冷却水的三元聚合型缓蚀阻垢剂，由电气石、聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、聚马来酸和羟基乙叉二膦酸、锌盐等组成。其中电气石的用量在5～500g/t（以固体计），聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、聚马来酸和羟基乙叉二膦酸的用量在2～60g/t（以液体计），锌盐的用量在0.2～0.8g/t。本发明提供的缓蚀阻垢剂配方性能优异，其制备方法简单，使用方便，以及加药浓度低等优点，具有广阔的应用前景和经济价值。

Description

用于中央空调循环冷却水的三元聚合型缓蚀阻垢剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种缓蚀阻垢剂，属于循环冷却水处理技术领域，具体涉及一种用于中央空调循环冷却水的缓蚀阻垢剂及其制备方法。
背景技术
中央空调循环水系统一般分为三部分，即冷却水系统、冷冻水系统和采暖水系统。其中循环冷却水多为开放式，冷冻水和采暖水多为封闭式。在开放式循环冷却水系统中，水与大气不断接触，溶解氧增高，容易造成电化学腐蚀；冷却水的不断蒸发使得循环水中含盐量逐渐增加，加上水中CO2逸出，使水中CaCO3在传热面上结垢析出的倾向增加；冷却水和空气接触，吸收了空气中大量的灰尘、泥砂等，使得系统污泥增加，此外，冷却塔内的光照、适宜的温度、充足的氧气和养分都有利于细菌和藻类的生长，微生物的浓度及其所需的营养源因循环浓缩而增加，使得系统粘泥增加，在换热器内沉积之后造成粘泥的危害。上述产生的腐蚀、水垢和粘泥，三者不是孤立的，是互相联系和相互影响的，如盐垢和污垢往往结合在一起，结垢和粘泥能引起或加重腐蚀。因此，循环冷却水处理的主要任务就是消除或减少结垢、腐蚀及生物粘泥的危害。
一般来说，中央空调水系统的用水分为三类，即未经任何处理的自来水、软化水和去离子水。自来水因地区不同而水质变化较大，在我国华南沿海等地区水质硬度<20mg/L（以CaCO3计，下同），总碱度<50mg/L，pH≈6，属于超低硬度、强腐蚀性水质。软化水去除了Ca2+、Mg2+等结垢性离子，增加了Na+、Cl-等腐蚀性离子，避免了结垢问题，却加重了腐蚀问题。去离子水虽然不存在结垢性离子和腐蚀性离子，但是水中存在溶解氧，腐蚀过程是一个初始缓慢、逐渐加速的过程。
中国专利CN103420495A公开了中央空调循环水阻垢剂制备方法和应用，选用由一定质量的烷基乙二醇醚、马来酸酐和可共聚的其他单体进行聚合的共聚物。中国专利CN1754844A公开了一种中央空调循环水系统酸性除垢剂，含有乙二胺四乙酸、腐殖酸钠、聚磷酸盐和水。以上两者主要侧重点在阻垢方面，缓蚀方面很少。中国专利CN102718329A公开了超低硬度循环冷却水的复合缓蚀阻垢剂及其制备方法，包括氨基三甲叉膦酸、羟基乙叉二磷酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸等。中国专利CN102745823A公开了一种四元聚合型缓蚀阻垢剂PMAHS及其制备方法，由马来酸酐、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲代烯丙基磺酸钠、过硫酸钠、次亚磷酸钠、异丙醇和水组成。以上两者尽管对磷酸钙垢和碳酸钙垢等阻垢性能优异，但是其配方及操作方法复杂，不能有效满足循环冷却水系统对缓蚀、阻垢和杀菌抑菌的全面要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于中央空调循环冷却水的三元聚合型缓蚀阻垢剂，其制备方法简单，使用方便，配方药剂在使用过程中直接加入循环冷却水系统或者用水稀释后采用自动加药装置加入循环冷却水系统，生产原材料容易购买，成本低，效果显著。
另一目的在于提供一种上述用于中央空调循环冷却水的三元聚合型缓蚀阻垢剂的制备方法。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种用于中央空调循环冷却水的三元聚合型缓蚀阻垢剂其包含：电气石、共聚物及锌盐；其中，所述共聚物为聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、聚马来酸和羟基乙叉二膦酸中任意三种或四种的聚合物；所述电气石的用量在5～500g/t（以固体计），所述共聚物的用量在2～60g/t（以液体计）；所述锌盐的用量在0.2～0.8g/t（以固体计）。
本发明的三元聚合型缓蚀阻垢剂，所述电气石包括镁电气石、黑电气石、锂电气石、锰电气石和钙镁电气石等。
本发明的三元聚合型缓蚀阻垢剂，所述锌盐选自硫酸锌或氯化锌中任意一种或两种的混合。
本发明的三元聚合型缓蚀阻垢剂，其还包含0.2～2g/t（以固体计）的苯并三唑。
本发明的三元聚合型缓蚀阻垢剂，所述共聚物的用量在6～16g/t（以液体计）。
本发明的三元聚合型缓蚀阻垢剂，所述中央空调循环冷却水的浓缩倍数为3～12。
另外，本发明还提出了上述用于中央空调循环冷却水的三元聚合型缓蚀阻垢剂的制备方法，包括以下步骤：
1）将聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、聚马来酸和羟基乙叉二膦酸中任意三种或四种的聚合物2～60g溶解于1000ml去离子水当中；加入锌盐0.2～0.8g；
2）升温至55～75℃，在搅拌条件下，上述聚合物溶液保温反应4～6小时，冷却，即得三元聚合型母液；
3）在1L中央空调循环冷却水中，先直接投加或者通过可回收电气石加药装置投加电气石6～600mg，随后直接加入三元聚合型母液1mg。
上述步骤1）中，用于含铜设备的缓蚀阻垢剂加入苯并三唑0.2～2g。
上述步骤2）中，最佳温度条件为65℃，最佳反应时间为5小时。
与现有的技术相比，本发明用于中央空调循环冷却水系统的三元聚合型缓蚀阻垢剂具有如下优点：
1）本发明提供的缓蚀阻垢剂具有阻垢能力强、缓蚀效果好的优点，对碳钢、不锈钢及铜合金等材质起到优良的保护作用，有利于循环冷却水系统的安全稳定运行。
2）本发明提供的缓蚀阻垢剂还具有杀菌抑菌的作用，解决了循环冷却水长期运行中出现的水质恶化问题，使循环冷却水系统处于水质良好的平稳状态。
3）本发明提供的缓蚀阻垢剂具有加药浓度低的优点，主要依靠各配方组分之间的协同增效作用。
4）本发明提供的缓蚀阻垢剂具有制备方法简单，使用方便等优点。生产原材料容易购买，成本低，效果显著；配方药剂在使用过程中直接加入循环冷却水系统或者用水稀释后采用自动加药装置加入循环冷却水系统。
具体实施方式
一种用于中央空调循环冷却水的三元聚合型缓蚀阻垢剂，由电气石、聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、聚马来酸或羟基乙叉二膦酸、锌盐等组成。聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、聚马来酸和羟基乙叉二膦酸中任意三种或四种聚合。其中，电气石包括镁电气石、黑电气石、锂电气石、锰电气石和钙镁电气石等。电气石的用量在5～500g/t（以固体计，即每吨水中的固体添加量）；聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、聚马来酸或羟基乙叉二膦酸的用量在2～60g/t（以液体计，即每吨水中的液体添加量）；锌盐的用量在0.2～0.8g/t（以固体锌盐计，即每吨水中的固体锌盐添加量）。锌盐选自硫酸锌和氯化锌中任意一种或两种。在含铜设备中，加入苯并三唑0.2～2g/t（以固体计，即每吨水中的苯并三唑添加量），可以有效抑制铜腐蚀。
实施例1
一种用于中央空调循环冷却水的三元聚合型缓蚀阻垢剂，将聚天冬氨酸20g，聚环氧琥珀酸15g，羟基乙叉二膦酸12g，ZnSO4固体0.6g依次溶解于1000ml去离子水当中。升温至65℃，在搅拌条件下，上述聚合物溶液保温反应5小时，冷却，即得三元聚合型母液。
在1L中央空调循环冷却水中，先直接投加或者通过可回收电气石加药装置投加电气石100mg，随后直接加入三元聚合型母液1mg。电气石可以回收循环使用。
实施例2
一种用于中央空调循环冷却水的三元聚合型缓蚀阻垢剂，将聚天冬氨酸20g，聚环氧琥珀酸18g，羟基乙叉二膦酸12g，聚马来酸15g，ZnSO4固体0.6g依次溶解于1000ml去离子水当中。升温至65℃，在搅拌条件下，上述聚合物溶液保温反应5小时，冷却，即得三元聚合型母液。
在1L中央空调循环冷却水中，先直接投加或者通过可回收电气石加药装置投加电气石100mg，随后直接加入三元聚合型母液1mg。电气石可以回收循环使用。
实施例3
一种用于中央空调循环冷却水的三元聚合型缓蚀阻垢剂，将聚天冬氨酸15g，聚环氧琥珀酸10g，聚马来酸10g，ZnSO4固体0.6g依次溶解于1000ml去离子水当中。升温至55℃，在搅拌条件下，上述聚合物溶液保温反应4小时，冷却，即得三元聚合型母液。
在1L中央空调循环冷却水中，先直接投加或者通过可回收电气石加药装置投加电气石120mg，随后直接加入三元聚合型母液1mg。电气石可以回收循环使用。
实施例4
一种用于中央空调循环冷却水的三元聚合型缓蚀阻垢剂，将聚天冬氨酸15g，羟基乙叉二膦酸12g，聚马来酸10g，ZnSO4固体0.6g，苯并三唑1.8g依次溶解于1000ml去离子水当中。升温至65℃，在搅拌条件下，上述聚合物溶液保温反应5小时，冷却，即得三元聚合型母液。
在1L中央空调循环冷却水中，先直接投加或者通过可回收电气石加药装置投加电气石120mg，随后直接加入三元聚合型母液1mg。电气石可以回收循环使用。
实施例5
一种用于中央空调循环冷却水的三元聚合型缓蚀阻垢剂，将聚天冬氨酸15g，聚环氧琥珀酸10g，羟基乙叉二膦酸12g，聚马来酸10g，ZnSO4固体0.6g依次溶解于1000ml去离子水当中。升温至75℃，在搅拌条件下，上述聚合物溶液保温反应6小时，冷却，即得三元聚合型母液。
在1L中央空调循环冷却水中，先直接投加或者通过可回收电气石加药装置投加电气石120mg，随后直接加入三元聚合型母液1mg。电气石可以回收循环使用。
本发明的实施例中，碳钢试片为20#钢，规格50mm×25mm×2mm；缓蚀性能的测试参照《中华人民共和国国家标准GB/T18175-2000，水处理缓蚀性能的测定-旋转挂片法》，采用旋转挂片腐蚀仪进行缓蚀性能实验，温度45℃，转速75r/min。阻垢性能的测试采用《中华人民共和国国家标准GB/T16632-2008，水处理剂阻垢性能的测定-碳酸钙沉积法》。
取广州市某市政供水点水质，pH值6.8，电导率134μs/L，总硬度（以CaCO3计）48mg/L，总碱度（以CaCO3计）22mg/L，氯离子（Cl-）16mg/L。配置浓缩倍数为5的实验用水（循环冷却水的浓缩倍数可以是3～12）：pH值7.6，总硬度（以CaCO3计）242mg/L，总碱度（以CaCO3计）108mg/L。
表1实施例1-5的缓蚀阻垢性能一览表
表1的实施例中1-5是将电气石、聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、羟基乙叉二膦酸、聚马来酸和硫酸锌等按不同比例混合，得到具有协同效应的多元复合配方。
通过挂片腐蚀实验（实施例1-3为碳钢腐蚀实验，实施例4为铜合金腐蚀实验，实施例5为不锈钢腐蚀实验）得到的腐蚀率可以看出：
在该模拟循环冷却水工况下，各复合配方具有很好的缓蚀性能，腐蚀率均在0.075mm/a以下，腐蚀要求低于GB50050-2007《工业循环冷却水处理设计规范》中碳钢设备的腐蚀速率上限值0.075mm/a（铜合金和不锈钢腐蚀速率上限值0.005mm/a），阻垢性能也达到国家标准规定。本发明提供的缓蚀阻垢剂配方性能优异，其制备方法简单，使用方便，以及加药浓度低等优点，具有广阔的应用前景和经济价值。
本发明提供了一种简单配方及操作方法，不仅可以满足循环冷却水系统对缓蚀和阻垢的要求，而且用药量少、成本低、效果好，具有明显的经济效益和广泛的社会效益。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种用于中央空调循环冷却水的三元聚合型缓蚀阻垢剂，其特征在于其包含：电气石、共聚物及锌盐；所述电气石包括镁电气石、黑电气石、锂电气石、锰电气石和钙镁电气石；所述锌盐选自硫酸锌或氯化锌中任意一种或两种的混合；其中，所述共聚物为聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、聚马来酸和羟基乙叉二膦酸中任意三种或四种的聚合物；所述电气石的用量在5～500g/t(以重量计)，所述共聚物的用量在2～60g/t(以重量计)；所述锌盐的用量在0.2～0.8g/t(以重量计)。
2.根据权利要求1所述的用于中央空调循环冷却水的三元聚合型缓蚀阻垢剂，其特征在于：所述共聚物的用量在6～16g/t(以重量计)。
3.根据权利要求1所述的中央空调循环冷却水的三元聚合型缓蚀阻垢剂，其特征在于：所述中央空调循环冷却水的浓缩倍数为3～12。
4.一种用于中央空调循环冷却水的三元聚合型缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、聚马来酸和羟基乙叉二膦酸中任意三种或四种的聚合物2～60g溶解于1000mL去离子水当中；加入锌盐0.2～0.8g；
2)升温至55～75℃，在搅拌条件下，上述聚合物溶液保温反应4～6小时，冷却，即得三元聚合型母液；
3)在1L中央空调循环冷却水中，先直接投加或者通过可回收电气石加药装置投加电气石6～600mg，随后直接加入上述三元聚合型母液1mg。
5.根据权利要求4所述的用于中央空调循环冷却水的三元聚合型缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于：步骤1)中，用于含铜设备的缓蚀阻垢剂加入苯并三唑0.2～2g。
6.根据权利要求4所述的用于中央空调循环冷却水的三元聚合型缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于：步骤2)中，最佳温度条件为65℃，最佳反应时间为5小时。
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