CN104609578A - 多组分缓蚀阻垢剂 - Google Patents

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Abstract

一种用于中高硬度水的缓蚀阻垢剂,包括A组分和B组分,其中A组分包含有机膦类化合物和多元共聚物分散剂,B组分包括无机锌盐、钨酸盐、葡萄糖酸钠和木质素磺酸钠。该缓蚀阻垢剂在复配增效的情况下大大降低了药剂用量,从而降低了标准溶液的磷含量,降低了对环境的污染。与传统的单一性液体缓蚀阻垢剂相比,本发明提供的复合配方适应性强,可根据客户现场水质适时调整配比和稀释倍数。节约了存储空间,降低了运输费用,同时也降低药剂的使用成本。

Description

多组分缓蚀阻垢剂
技术领域
[0001] 本发明涉及一种多组分浓缩型缓蚀阻垢剂。
背景技术
[0002] 水是地球上分布最广的自然资源,地球上水的总量约有I. 4X IO9Km3,我们地球表 面的四分之三都被水覆盖着。虽然储水量很丰富,但海水就占了整个储水量的95%以上,淡 水量的总和也就只有在3%左右。在困扰全球的三大环境问题中,淡水资源的短缺被放在 第二位,可见水的重要性。水既是自然资源,又是经济资源,更是战略资源,是人类生存的命 脉。我国政府对环境和资源的保护工作高度重视,将水资源的保护放在非常突出的战略高 度上,正在积极地建设节水型社会,把节水作为一项长期坚持的实现可持续发展战略方针。 而工业企业又正是城市用水的大户,工业用水量约占我国总用水量的65%以上,工业用水 大部分是循环冷却水,冷却水用量可占总用水量的85%以上,故节约循环冷却水用量对我 国建设节水型社会具有重大的意义,而提高循环冷却水的浓缩倍数又是节约循环冷却水系 统用水量的有效途径。解决循环冷却水的用水量问题,就必然要控制循环冷却水系统的腐 蚀和结垢问题。而添加缓蚀阻垢剂是控制循环水系统提高浓缩倍数最有效也是最常用的方 法。
[0003] 现有的循环冷却水药剂大部分都是液态的水溶液,基本也都是"有机膦酸类+多 元共聚物+锌盐+聚磷酸盐等",由于循环冷却水系统现场存在水质变化的多样性、复杂性, 造成其补水与系统水质不是很稳定,经常需根据现场水质适时调整药剂的种类和用量,而 传统的单一性液态水溶液产品由于出厂时组分已经恒定,在客户现场无法根据水质进行适 当调整。其次由于循环水系统药剂的用量远远超过膜系统,药剂用量偏多,就必然需要较多 的包装以及增加其运输费用。此外由于循环水药剂是复方制品,对存储的温度也有一定的 规定范围,同时也需要较大面积的通风场所作为存储地。为了克服现有药剂的使用、存储、 运费等方面存在的问题,亟需提供新的药剂配方,特别是新的使用方法。
发明内容
[0004] 为解决上述问题,本发明提供了一种多组分高效浓缩型缓蚀阻垢剂,优先用于中 高硬度循环冷却水的处理。
[0005] 根据本发明的目的,本发明的高效浓缩型缓蚀阻垢剂包括如下组分:
[0006] A组分:包含有机膦类化合物和多元共聚物分散剂,其具体含量为:有机膦酸类化 合物75〜85 %,多元共聚物分散剂15〜25% ;
[0007] B组分:包括无机锌盐、钨酸盐、葡萄糖酸钠、木质素磺酸钠,其具体含量为:无机 锌盐55〜70%、钨酸盐15〜20%、葡萄糖酸钠10〜15%、木质素磺酸钠5〜10%。
[0008] 上述A组分中的有机膦类化合物选自2-磷酸丙烷1,2, 3羧酸(PBTCB)、2-羟基膦 酰基乙酸(HPAA)和它们的盐,以及膦酰基羧酸共聚物(POCA)和多元醇磷酸酯(PAPE)。
[0009] 上述A组分中的多元共聚物可以选自丙烯酸/ 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共 聚物(AA / AMPS)、水解聚马来酸酐(HPM)、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物(T-225)和丙烯 酸-丙烯酸酯-磺酸盐三元共聚物等。
[0010] B组分为固体粉末。其中,无机锌盐主要选自硫酸锌和氯化锌。钨酸盐主要有钨酸 钠和钨酸钾等。
[0011] 中高硬度水质中,钙、镁离子浓度一般较高,为防止磷酸钙、碳酸钙的沉淀,除了在 A组分中加入磺酸盐分散剂外,在B组分中更进一步加入具有很强分散性能的天然高分子 聚合物木质素磺酸钠,一方面有益于其具有很强的分散性,另一方面与钨酸盐、锌盐及膦酸 盐等复合对缓蚀具有一定的协同增效,同时降低了药剂的用量。
[0012] 根据本发明的实施方式,A组分与B组分的质量比一般在2 :1〜1 :2,具体比例可 以根据水质的不同进行调节。
[0013] 本发明还提供了上述缓蚀阻垢剂在处理循环冷却水中的应用,包括如下步骤:按 照上述组分和比例分别配置A组分和B组分,将A组分和B组分进行复配,上述A组分与B 组分的质量比为2 :1〜1 :2,将复配制得的溶液稀释4〜5倍得到缓蚀阻垢剂溶液,然后应 用于循环冷却水中。其中,上述缓释阻垢剂溶液在循环水的浓度为30ppm〜lOOppm。
[0014] 根据本发明的另一种实施方式,上述浓缩型缓蚀阻垢剂还进一步包括C组分,C组 分包括唑类化合物、去离子水、氢氧化物和有机助溶剂,其具体含量为:唑类化合物28〜 45%、氢氧化物8〜15%、有机溶剂5〜10%和去离子水30〜59%。
[0015] C组分中,唑类化合物选自苯并三氮唑(BTA)、甲基苯并三氮唑(TTA)和巯基苯并 噻唑(MBT)。氢氧化物选自氢氧化钠和氢氧化钾。有机助溶剂选自乙醇、二甲基甲酰胺、苯、 甲苯、氯仿和丙醇。
[0016] -般地,如果循环冷却水系统中使用铜材质设备,则上述缓蚀阻垢剂中优选包含C 组分。具体用量可根据现场实际情况确定配比。C组分添加量一般控制在配制标准溶液质 量的3%〜6%。
[0017] 本发明还提供了上述缓蚀阻垢剂在处理循环冷却水中的应用,包括如下步骤:按 照上述组分和比例分别配置A组分、B组分和C组分,将A组分和B组分进行复配,所述A组 分与B组分的质量比为2 : 1〜1:2,将复配制得的溶液稀释4〜5倍得到标准溶液,然后将 C组分加入到上述标准溶液中得到缓蚀阻垢剂溶液,然后应用于循环冷却水中;其中,上述 C组分占标准溶液的质量比为3%〜6%,上述缓释阻垢剂溶液在循环水的浓度为30ppm〜 IOOppm0
[0018] 本发明的适用于中高硬度水的高效缓蚀阻垢剂具有如下特点:
[0019] (1)浓缩高效型,使用新型的有机膦酸盐PBTCB (缓蚀和阻垢性能均优于PBTCA,且 成本低廉),在复配增效的情况下具有优异的缓蚀阻垢性能,且大大降低了药剂用量,从而 降低了标准溶液的磷含量,降低了对环境的污染。
[0020] (2)与传统的单一性液体缓蚀阻垢剂相比,本发明提供的高效浓缩型多组分缓蚀 阻垢剂主要由A、B两部分或A、B、C三部分组成复合配方适应性强,可根据客户现场水质适 时调整配比和稀释倍数。
[0021] (3)对终端客户而言,节约了其存储空间,降低了其运输费用,同时也降低其药剂 的使用成本。 具体实施例
[0022] 实施例1
[0023] -种适用于中高硬度水的高效缓蚀阻垢剂,包括A组分和B组分,其中A组分的主 要成分为:PBTCB35%,P0CA22%,PAPE18%,AA/AMPS15%,丙烯酸/丙烯酸酯/磺酸盐三 元共聚物10%。B组分的主要成分为:硫酸锌70%,钨酸钠15%,葡萄糖酸钠为10%,木质 素磺酸钠5 %。将A组分与B组分按重量比I : 1复合,稀释倍数为4倍,具体配制过程为: 取A组分12. 5g,B组分12. 5g,水75g,配置成标准使用液100g。然后应用于中等硬度的水 质(总硬度为343mg/L,总碱度224mg/L),加药浓度分别为30ppm和50ppm。
[0024] 实施例2
[0025] -种适用于中高硬度水的高效缓蚀阻垢剂,包括A组分和B组分,其中A组分的主 要成分为 :PBTCB45%,HPAA20%,PAPE20%,AA/AMPS15%。B组分的主要成分为:;氯化 锌60 %,钨酸钠20 %,葡萄糖酸钠12 %,木质素磺酸钠8 %。将A组分与B组分按重量比5 : 6复合,稀释倍数为4倍,具体配制过程为:取A组分11. 4g,B组分13. 6g,水75g,配置成标 准使用液l〇〇g。然后应用于较高硬度的水质(总硬度为729mg/L,总碱度为104mg/L),加药 浓度分别为30ppm和50ppm。
[0026] 实施例3
[0027] -种适用于中高硬度水的高效缓蚀阻垢剂,包括A组分和B组分,其中A组分的 主要成分为 :PBTCB55%,HPAA18%,PAPE12%,T-225 5%,AA/AMPS10%。B组分的主要 成分为:氯化锌60%,钨酸钠15%,葡萄糖酸钠为15%,木质素磺酸钠10%。将A组分与B 组分按重量比2 :1复合,稀释倍数为5倍,具体配制过程为:取A组分13. 3g,B组分6. 7g, 水80g,配置成标准使用液100g。然后应用于中等硬度的水质(总硬度为343mg/L,总碱度 224mg/L),加药浓度分别为30ppm和50ppm。
[0028] 实施例4
[0029] -种适用于中高硬度水的高效缓蚀阻垢剂,包括A组分和B组分,其中A组分的主 要成分为:PBTCB50%,P0CA10%,HPAA25%,HPMA5%,AA / AMPS10%。B 组分的主要成分 为:七水硫酸锌58%,钨酸钠18%,葡萄糖酸钠14%,木质素磺酸钠10%。将A组分与B组 分按重量比1 :2复合,稀释倍数为4倍,具体配制过程为:取A组分8. 3g,B组分16. 7g,水 75g,配置成标准使用液100g。然后应用于中等硬度水质(总硬度为343mg/L,总碱度224mg/ U,加药浓度分别为30ppm和50ppm。
[0030] 实施例5
[0031] 一种适用于中高硬度水的高效缓蚀阻垢剂,包括A组分和B组分,其中A组分的主 要成分为:PBTCB40%,P0CA10%,PAPE35%,AA/AMPS15%。B组分的主要成分为 :七水硫 酸锌65%,钨酸钠16%,葡萄糖酸钠10%,木质素磺酸钠9%。将A组分与B组分按重量比 5 :8复合,稀释倍数为4倍,具体配制过程为:取A组分9. 6g,B组分15. 4g,水75g,配置成 标准使用液l〇〇g。然后应用于较高硬度的水质(总硬度为1170mg/L,总碱度380mg/L),力口 药浓度分别为30ppm和50ppm。
[0032] 实施例6
[0033] -种适用于中高硬度水的高效缓蚀阻垢剂,包括A组分和B组分,其中A组分的主 要成分为 :PBTCB50%,P0CA10%,PAPE25%,AA/AMPS15%。B组分的主要成分为:七水硫 酸锌68%,钨酸钠15%,葡萄糖酸钠10%,木质素磺酸钠7%。将A组分与B组分按重量比 I : 1复合,稀释倍数为4倍,具体配制过程为:取A组分12. 5g,B组分12. 5g,水75g,配置成 标准使用液l〇〇g。然后应用于超高硬度的水质(总硬度为2020mg/L,总碱度580mg / L), 加药浓度分别为30ppm和50ppm。
[0034] 实施例7
[0035] -种适用于中高硬度水的高效缓蚀阻垢剂,在系统中有少量铜材质存在时,其组 分包括A组分和B组分及C组分,其中A组分及B组分的主要成分同实施例6, C组分的主 要成分为:BTA28%,氢氧化钠(固体)8%,乙醇5%,去离子水59%。将A组分与B组分按 重量比I : 1复合,稀释倍数为4倍,具体配制过程为:取A组分12. 5g,B组分12. 5g,水75g, 配置成标准使用液l〇〇g,然后在搅拌下加入C组分,添加量为6%。然后应用于超高硬度的 水质(总硬度为2020mg/L,总碱度580mg/L),标液加药浓度分别为30ppm和50ppm (碳钢挂 片),黄铜挂片加药浓度分别为20ppm和30ppm。
[0036] 实施例8
[0037] -种适用于中高硬度水的高效缓蚀阻垢剂,在系统中有少量铜材质存在时,其组 分包括A组分和B组分及C组分,其中A组分及B组分的主要成分同实施例5, C组分的主要 成分为:BTA45%,氢氧化钠(固体)15%,乙醇10%,去离子水30%。将A组分与B组分按 重量比5 :8复合,稀释倍数为4倍,具体配制过程为:取A组分9. 6g,B组分15. 4g,水75g, 配置成标准使用液l〇〇g。然后在搅拌下加入C组分,添加量为3%。然后应用于较高硬度 的水质(总硬度为1170mg/L,总碱度380mg/L),标液加药浓度分别为30ppm和50ppm (碳钢 挂片),黄铜挂片加药浓度分别为20ppm和30ppm。
[0038] 相关实施例的具体结果
[0039] 所有实施例中,缓蚀性能的试验参照GB / T18175-2000旋转挂片法标准,试验温 度设定为45°C,转速设定为90r / min,试验时间为72h,碳钢试片为20#,黄铜试片为HS682 ; 阻碳酸钙垢性能的测试参照GB / T16632-2008碳酸钙沉积法标准,试验温度为80°C,试验 时间为l〇h;阻磷酸钙垢性能的测试参照GB / T22626-2008磷酸钙沉积法标准,试验温度 为80°C,试验时间为IOh ;具体试验结果如下表一所示:
[0040] 表一:具体实施例结果
[0041]
Figure CN104609578AD00071
[0043] 动态性能验证试验
[0044] 为进一步验证药剂的现场应用性能,我们将实施例8中的缓蚀阻垢剂应用于某家 铝生产企业,将A组分与B组分按重量比5 :8混合均匀,稀释倍数为4倍,然后在搅拌下加 入C组分,添加量为2%。加药浓度为45ppm。系统水质如下:pH为8. 59,电导为5880us / cm,碱度(以碳酸I丐计)365mg / L,总硬度(以碳酸I丐计)920mg/L,氯盐为900mg/L,总铁为 0. 26mg/L,钙硬度(以碳酸钙计)520mg/L。碳钢挂片挂入时间为2012年11月20日,不锈 钢和黄铜挂片挂入时间为2012年12月18日,所有挂片取出时间均为2013年6月18日, 其中碳钢挂片为窄挂片。具体的挂片结果如下表二所示:
[0045] 表二动态试验结果
Figure CN104609578AD00081
[0047] 由上述的应用情况来看,本发明的多组分缓蚀阻垢剂具有优异的缓蚀性能,同时 在停车期间,同步拆开换热器查看,表面基本无垢,可满足工业循环冷却水系统的生产要 求。

Claims (14)

1. 一种缓蚀阻垢剂,包括如下组分: A组分:包含有机膦类化合物和多元共聚物分散剂,其具体含量为:有机膦类化合物 75〜85%,多元共聚物分散剂15〜25% ; B组分:包括无机锌盐、钨酸盐、葡萄糖酸钠、木质素磺酸钠,其具体含量为:无机锌盐 55〜70%、钨酸盐15〜20%、葡萄糖酸钠10〜15%、木质素磺酸钠5〜10%。
2. 根据权利要求1所述的缓蚀阻垢剂,其特征在于,所述有机膦类化合物选自2-磷酸 丙烷1,2, 3羧酸(PBTCB)、2_羟基膦酰基乙酸(HPAA)和它们的盐,以及膦酰基羧酸共聚物 (POCA)和多元醇磷酸酯(PAPE)。
3. 根据权利要求1所述的缓蚀阻垢剂,其特征在于,所述多元共聚物分散剂选自丙烯 酸/ 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物(AA / AMPS)、水解聚马来酸酐(HPM)、丙烯 酸-丙烯酸羟丙酯共聚物(T-225)和丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐三元共聚物。
4. 根据权利要求1所述的缓蚀阻垢剂,其特征在于,所述无机锌盐选自硫酸锌和氯化 锌。
5. 根据权利要求1所述的缓蚀阻垢剂,其特征在于,所述钨酸盐选自钨酸钠和钨酸钾。
6. 根据权利要求1所述的缓蚀阻垢剂,其特征在于,所述A组分与B组分的质量比为 2 :1 〜1 :2〇
7. 根据权利要求1所述的缓蚀阻垢剂,还进一步包括C组分,所述C组分包括唑类化 合物、去离子水、氢氧化物和有机助溶剂,其具体含量为:唑类化合物28〜45%、氢氧化物 8〜15%、有机溶剂5〜10%、去离子水30〜59%。
8. 根据权利要求7所述的缓蚀阻垢剂,其特征在于,所述唑类化合物选自苯并三氮唑 (BTA)、甲基苯并三氮唑(TTA)和巯基苯并噻唑(MBT)。
9. 根据权利要求7所述的缓蚀阻垢剂,其特征在于,所述氢氧化物选自氢氧化钠和氢 氧化钾。
10. 根据权利要求7所述的缓蚀阻垢剂,其特征在于,所述有机助溶剂选自乙醇、二甲 基甲酰胺、苯、甲苯、氯仿和丙醇。
11. 一种如权利要求1-6任意一项所述的缓蚀阻垢剂在处理循环冷却水中的应用,包 括如下步骤:按照权利要求1-6任意一项所述组分和比例分别配置A组分和B组分,将A组 分和B组分进行复配,所述A组分与B组分的质量比为2 :1〜1 :2,将复配制得的溶液稀释 4〜5倍制得缓蚀阻垢剂溶液,然后应用于循环冷却水中。
12. 根据权利要求11所述的缓蚀阻垢剂在处理循环冷却水中的应用,所述缓释阻垢剂 溶液在循环水中的含量为30ppm〜lOOppm。
13. -种如权利要求7-10任意一项所述的缓蚀阻垢剂在处理循环冷却水中的应用,包 括如下步骤:按照权利要求7-10任意一项所述组分和比例分别配置A组分、B组分和C组 分,将A组分和B组分进行复配,将复配的溶液稀释4〜5倍制得标准溶液,再将C组分加 入到上述标准溶液中得到缓蚀阻垢剂溶液,然后应用于循环冷却水中;其中,所述A组分与 B组分的质量比为2 :1〜I :2, C组分占标准溶液的质量比为3%〜6%。
14. 根据权利要求13所述的缓蚀阻垢剂在处理循环冷却水中的应用,所述缓释阻垢剂 溶液在循环水中的含量为30ppm〜lOOppm。
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