CN104211194A - 一种高硬度、高浓缩倍数循环冷却水用缓蚀阻垢剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高硬度、高浓缩倍数循环冷却水用全有机系缓蚀阻垢剂配方。包括：有机膦酸（以PO₄ ^3-计）7.0-10.0%；丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸二元共聚物：25-35%；苯并三氮唑：0.8-1.2%。有机膦酸选取氨基三甲叉膦酸或羟基亚乙基二膦酸。本配方对于高硬度、高浓缩倍数条件下循环冷却水系统具有优异的缓蚀阻垢作用，对于以海水作为循环冷却水条件下的系统也具有很好的缓蚀效果。

Description

一种高硬度、高浓缩倍数循环冷却水用缓蚀阻垢剂

技术领域

本发明涉及一种用于循环冷却水的水质稳定剂，特别是一种针对高硬度、高浓缩倍数条件下循环冷却水系统的复合缓蚀阻垢剂。

背景技术

目前我国工业用水约605亿m³/a，冷却用水按75%计为454亿m³/a。如果直接排放是对水资源的极大浪费，会增加水资源紧缺矛盾和水危机，如采用冷却水循环使用，则仅补充蒸发、排污、渗漏的水量，一般不超过3%,即每年仅补充水量小于13.26亿m³水，节省水资源440.4亿m³/a。可实现大规模节水的目的。

缓蚀阻垢剂是循环冷却水系统常用的一种水处理药剂，用来缓解循环水对循环冷却系统的水泵、管线等设备的腐蚀、结垢，进而提高运行效率、保证系统安全运行、提高设备使用寿命。目前常用的缓蚀阻垢剂多针对传统水源水质的3~5倍浓缩倍数研制，而北方有些地区地下水的硬度本来就比较高，若是浓缩3~5倍，即相当于一般低硬度地区水源水浓缩10倍、15倍，甚至更高。而用海水作为工业冷却水，氯离子的浓度也远远大于一般水源的氯离子浓度。所以当循环冷却水的硬度、碱度、氯离子含量较高时，现有的缓蚀阻垢剂很难达到良好的缓蚀阻垢效果，也难以满足循环水系统提高系统浓缩倍率运行的要求。因此，研制针对高硬度、高浓缩倍数循环冷却水的水质稳定剂，不对于保障设备的正常运行，节约水资源具有重要意义，同时对于海水、回用水在循环冷却水中的应用也具有重要的意义。

CN1331051A公开了一种用于中高硬度循环水处理的复合配方，其主要组成为含磺酸基的有机磷酸、丙烯酸共聚物、有机磷酸化合物、锌盐、有机氮唑及助溶剂等。其中的含磺酸基有机膦酸（如2-膦基-1,1-二羧酸-6-磺酸己烷）目前尚未成为上市产品，成本较高，限制了其实际的应用；另一方面，本配方中含有较大量的锌盐，在排放至水体后，容易造成污染。CN102491544A公开了一种用于中水回用高浓缩倍数循环水处理的药剂配方，其组成为聚天冬氨酸、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸（PBTC）、丙烯酸/丙烯酸羟丙酯/顺丁烯二酸酐/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸四元共聚物、葡萄糖酸钠、苯并三氮唑（BTA）、乙二胺四乙酸、硫酸锌等，该配方成分复杂，成本较高，而且其中较高含量的天然有机物质容易导致微生物的滋生，容易导致水处理效果失效。CN1068312A公开了一种海水循环冷却水缓蚀剂配方，其组成为聚羧酸（如水解聚马来酸）、有机膦酸（如氨基三甲叉膦酸（ATMP）、乙二胺四甲叉膦酸（EDTMP）或羟基乙叉二膦酸（HEDP）等）、BTA、多聚磷酸盐、硫酸锌及表面活性剂等。该配方中含有大量多聚磷酸盐（30-40%），在运行过程中容易降解为磷酸根离子，一方面容易形成磷酸钙垢，另一方面会刺激水生微生物的滋生，硫酸锌进入水体后会对水生动植物造成毒害，故在实际应用中会带来较多的问题。

本发明公开一种用于高硬度、高浓缩倍数条件下循环水缓蚀处理药剂配方，采用全有机材料组成，避免了无机金属离子对于水体可能带来的污染。结果表明，在，通过适当调整组成浓度及加药浓度，对于海水作为循环水条件下具有良好的缓蚀阻垢效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种针对高硬度、高浓缩倍数循环冷却水系统的高效复合缓蚀阻垢剂。

发明的技术方案如下：

本品中各组分及其质量配比如下：

其中：

有机膦酸选自氨基三甲叉膦酸（ATMP）、羟基亚乙基二膦酸（HEDP）或其混合物，优选ATMP：HEDP质量比1:1混合物。

丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸二元共聚物（AA/AMPS）为分散剂。

苯并三氮唑（BTA）作为铜、铝保护剂。

本发明具有如下优点：（1）具有高效缓蚀及阻垢性能。（2）适用于高硬度、高碱度、氯离子含量高的循环水质。（3）安全、高效，原料易、配比及工艺科学合理。（5）经实验证明，本发明的阻垢碳酸钙垢大于70%；碳钢腐蚀速率小于0.075mm/a，铜腐蚀率小于0.005mm/a。

具体实施方式 

本发明为全有机系缓蚀阻垢剂，避免了无机物引入后导致的水体金属离子污染。配方中的有机膦系物，具有阻垢和缓蚀的双重作用。所选的ATMP和HEDP可与水中金属离子，尤其是钙离子形成螯合物，但在高硬度、高浓缩倍数循环冷却水中主要表现为缓蚀作用。

AA/AMPS是非常好的阻垢分散剂。由于AA/AMPS分子结构中含有阻垢分散性能好的羧酸基和强极性的磺酸基，能提高钙容忍度，对水中的磷酸钙、碳酸钙等有显著的阻垢作用，防止氧化铁的沉积，尤其对磷酸钙阻垢率高。并且分散性能优良。与有机膦复配，增效作用明显。特别适合高硬度、高碱度的水质。

铜缓蚀剂选用苯并三氮唑（BTA），对循环系统内部的铜材质具有特效的缓蚀剂能力。

本发明可用于高硬度、高浓缩倍数条件下的循环冷却水系统，根据水源的水质状况和循环冷却系统的实际运行浓缩倍率，本发明的使用浓度为100~1000mg/L。

制备方法：

按照各组份的质量配比，待一种溶解完全后顺序将分散剂、有机膦酸、BTA加入到定量的水中。

实施例

根据表1设计配方组成：

表1  缓蚀缓蚀剂配方组成（质量百分数，%）

注：ATMP和HEDP的添加量以PO₄ ^3-计。

（一）缓蚀性能测定：

实施例1缓蚀性能测定

缓蚀性能的测定参照《GB/T  18175-2000 水处理剂缓蚀性能的测定 旋转挂片法》进行，实验用挂片材料为A3碳钢和黄铜。原水为某市自来水，浓缩倍数以该自来水中氯离子为基础计算。测定结果见表2.

表 2  不同浓缩倍数循环水的腐蚀率（mm/a）^a 

^a A3钢腐蚀率，括号内为黄铜腐蚀率

实施例2缓蚀性能测定

测试条件同实施例1。测定结果见表3.

表 3  不同浓缩倍数循环水的腐蚀率（mm/a）^a

^a A3钢腐蚀率，括号内为黄铜腐蚀率

实施例3缓蚀性能测定

测试条件同实施例1。测定结果见表4.

表 4  不同浓缩倍数循环水中配方的腐蚀率（mm/a）^a

^a A3钢腐蚀率，括号内为黄铜腐蚀率

实施例4~实施例8缓蚀性能测定

测试条件同实施例1。测定15浓缩倍数条件下A3钢的腐蚀率。测定结果见表5。

表 5  15倍浓缩倍数条件下对于A3钢的的腐蚀率（mm/a）^a

实施例1在模拟海水作为循环水条件下的缓蚀性能测定

循环水按照浓缩倍数2倍设计，循环水组分参照《海水循环冷却水处理设计规范(GB/T 23248-2009)》配制。测定结果见表6.

表6 模拟海水中的A3钢腐蚀率（mm/a）

（二）阻垢性能测试

采用鼓泡法（GB/T 2024-91）测定待测水处理药剂的阻垢性能。结果见表7.

表7  实施例1-8的阻垢率（%）

Claims (3)

1.一种高硬度、高浓缩倍数循环冷却水用缓蚀阻垢剂，其特征在于以质量百分数计，包括以下组分：以PO₄ ^3-计的有机膦酸 7.0-10.0%、丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸二元共聚物 25-35%、苯并三氮唑 0.8-1.2%。

2.根据权利要求1所述的高硬度、高浓缩倍数循环冷却水用缓蚀阻垢剂，其特征在于所述的有机膦酸选自氨基三甲叉膦酸、羟基亚乙基二膦酸或其混合物。

3.根据权利要求2所述的高硬度、高浓缩倍数循环冷却水用缓蚀阻垢剂，其特征在于所述的有机膦酸中氨基三甲叉膦酸：羟基亚乙基二膦酸质量比为1:1。