CN104609579B - 多组分缓蚀阻垢剂 - Google Patents
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Abstract
一种缓蚀阻垢剂，包括A组分和B组分，其中A组分：包含有机膦类化合物、多元共聚物分散剂和去离子水；B组分：包括聚磷酸盐、无机锌盐和钼酸盐。所述A组分与B组分的质量比为2：1～1：2。进一步本发明还含有C组分，C组分包括唑类化合物、氢氧化物、有机溶剂和去离子水。本发明的缓释阻垢剂与传统的单一性液体缓蚀阻垢剂相比，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；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。
Description
技术领域
本发明涉及一种多组分浓缩型缓蚀阻垢剂。
背景技术
水是地球上分布最广的自然资源，地球上水的总量约有1.4×109Km3，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。
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
为解决上述问题，本发明提供了一种多组分浓缩型缓蚀阻垢剂。本发明的缓蚀阻垢剂优选用于中低硬度循环冷却水的处理。
根据本发明的目的，本发明的浓缩型缓蚀阻垢剂包括如下组分：
A组分：包含有机膦类化合物、多元共聚物分散剂和水，其具体含量为：有机膦酸类化合物70～85％、多元共聚物分散剂10～18％、去离子水0～6％；
B组分：包括聚磷酸盐、无机锌盐和钼酸盐，其具体含量为：聚磷酸盐类15～25％、无机锌盐60～75％、钼酸盐10～15％。
A组分中，有机膦酸类化合物可以选自羟基乙叉二膦酸(HEDP)、二乙烯三胺五甲叉膦酸(DTPMPA)、2-羟基膦酰基乙酸(HPAA)和他们的盐，以及分子量在1000～1500的有机膦酸及其盐。上述分子量在1000～1500的有机膦酸及其盐是指使用天然有机物合成的大分子化合物，如北京化工研究院的产品有机膦酸盐DDD。
A组分中的多元共聚物分散剂可以选自丙烯酸／2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物(AA／AMPS)、水解聚马来酸酐(HPMA)、马来酸／丙烯酸共聚物(MA／AA)、丙烯酸／丙烯酸羟丙酯共聚物(T-225)和丙烯酸／丙烯酸酯／膦酸／磺酸盐四元共聚物等。
B组分为固体粉末，其中，聚磷酸盐可以选自六偏磷酸钠、六偏磷酸钾、焦磷酸钠和三聚磷酸钠等。无机锌盐选自七水硫酸锌和氯化锌。钼酸盐选自钼酸钠和钼酸钾。
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。
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3～6倍得到缓蚀阻垢剂溶液，然后应用于循环冷却水中。缓释阻垢剂溶液在循环水的浓度为30ppm～100ppm。
一般地，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。
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％。
C组分中，上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)。上述氢氧化物选自氢氧化钠和氢氧化钾。上述有机助溶剂选自乙醇、二甲基甲酰胺、苯、甲苯、氯仿和丙醇。
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，其中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3～6倍得到标准溶液，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，上述C组分占标准溶液的质量比为2％～5％，缓释阻垢剂溶液在循环水的浓度为40ppm～80ppm。
本发明中，各组分含量的百分比均为质量百分比。
本发明的缓蚀阻垢剂具有如下特点：
对中低硬度水质，一般来说腐蚀倾向明显高于结垢倾向。本发明的浓缩高效型阻垢剂，通过不同有机膦酸盐类的复配达到最佳的复配增效点，不仅对阻垢有很大的作用，而且大大降低了药剂用量，同时也减少阻垢剂中的磷含量；更加经济环保。
在某种情况下，使用北京化工研究院研制的新型有机膦酸盐DDD(详见北京化工研究院的高庆丰等，在2011年中国水处理技术研讨会论文集发表的“新型有机磷酸盐DDD的性能评价”)，可以在复配增效的情况下大大降低了药剂用量。
本发明的B组分中，聚磷酸盐是阴极型沉淀膜型缓蚀剂，钼酸盐是阳极型氧化膜型缓蚀剂，通过复配产生协调效应，使金属上形成沉淀及钝化两种膜，提高缓蚀效果降低用量。
另外，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缓蚀阻垢剂主要由A、B两部分或A、B、C三部分组成，可以根据客户现场的水质进行一定比例的混合配制。如果客户现场水质是偏向结垢型水质，可以适当提高A组分的用量；如果是偏向腐蚀性水质，可以适当提高B组分的用量。用户自始也可以根据自身的水质，适时调整A、B组分的配比到达最佳的效果。如果客户的循环冷却水系统中使用铜材质设备，则可以加入C组分。
所以，本发明的缓蚀阻垢剂复合配方适应性强，可根据客户现场水质适时调整配比和稀释倍数。且本发明的缓释阻垢剂在处理循环冷却水时，具有优异的缓蚀阻垢性能，含磷量低，对环境友好。
此外，本发明的A、B、C三种组分均为溶剂用量少、药剂浓度高、且化学性质稳定的复配组分，尤其是B组分为固体粉末，所以本发明的缓蚀阻垢剂为浓缩型配方。对于终点客户而言，节约存储空间，降低了运输费用，同时也降低了药剂的使用成本。
具体实施方式
以下的具体实施例对本发明进行了详细的描述，然而本发明并不限制于以下实施例。
实施例1
一种适用于中低硬度水的缓蚀阻垢剂，包括A组分和B组分，其中A组分的主要成分为：HEDP(60％含量的水溶液)20％，DTPMPA5％，HPAA15％，DDD45％，AA／AMPS15％。B组分的主要成分为：氯化锌75％，六偏磷酸钠15％，钼酸钠为10％。将A组分与B组分按重量比2：1复合，稀释倍数为6倍。具体配制过程为：取A组分11.3g，B组分5.7g，水83g，配置成缓释阻垢剂溶液100g。将上述溶液应用于一般硬度的水质(总硬度为180mg/L，总碱度为112mg/L)，加药浓度为60ppm及80ppm。
试验中缓蚀性能的测试按照GB／T18175-2000旋转挂片法标准，试验温度设定为45℃，转速设定为90r／min，试验时间为72h，碳钢试片为20#；阻垢性能的测试参照GB／T16632-2008碳酸钙沉积法标准，试验温度为80℃，试验时间为10h。具体试验结果如下表一所示。
表一：实施例1的实验结果
实施例2
一种适用于中低硬度水的高效缓蚀阻垢剂，包括A组分和B组分，其中A组分和B组分的主要成分同实施例1。将A组分与B组分按重量比2：3复合，稀释倍数为4倍。具体配制过程为：取A组分10g，B组分15g，水75g，配置成缓蚀阻垢剂溶液100g。将上述溶液应用于较低硬度的水质(总硬度为90mg／L，总碱度为72mg／L)，加药浓度为50ppm及80ppm。缓蚀试验方法和阻垢试验方法同实施例1，具体结果如下表二所示。
表二：实施例2的实验结果
实施例3
一种适用于中低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：HEDP(60％含量的水溶液)21％，HPAA16％，DDD39％，T-22518％，去离子水6％。B组分的主要成分为：氯化锌60％，焦磷酸钠25％，钼酸钠为15％。将A组分与B组分按重量比1：1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，配置成缓蚀阻垢剂溶液100g。将上述溶液应用于中等硬度的水质(总硬度为343mg/L，总碱度为223mg/L)，加药浓度为60ppm及80ppm。缓蚀试验方法和阻垢试验方法同实施例1，具体结果如下表三所示。
表三：实施例3的实验结果
实施例4
一种适用于中低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：HEDP(60％含量的水溶液)20％，HPAA14％，DDD51％，HPMA15％。B组分的主要成分为：七水硫酸锌70％，六偏磷酸钠18％，钼酸钠为12％。将A组分与B组分按重量比1：2复合，稀释倍数为3倍。具体配制过程为：取A组分11g，B组分22g，水67g，配置成阻垢缓蚀剂溶液100g。将上述溶液应用于超低硬度、腐蚀性较强的水质(总硬度为70mg/L，总碱度为62mg／L)，加药浓度为40ppm、60ppm及80ppm。缓蚀试验方法和阻垢试验方法同实施例1，具体结果如下表四所示。
表四：实施例4的实验结果
从上表中我们也可以看出，对超低硬度、腐蚀性强的水质，稀释3倍，在低用量下40ppm，其腐蚀速率较高，接近国标的上限，同时其阻垢率也偏低。
实施例5
一种适用于中低硬度水的高效缓蚀阻垢剂，在系统中有少量铜材质存在时，包括A组分和B组分及C组分，其中A组分的主要成分为：DTPMP15％，HPAA27％，DDD43％，MA／AA12％，去离子水3％。B组分的主要成分为：七水硫酸锌68％，六偏磷酸钠17％，钼酸钠为15％。C组分主要成分为：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5：8复合，稀释倍数为4倍，添加C组分的量为5％。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100g，然后在搅拌下加入C组分溶液5g，搅拌均匀应用于中等硬度的水质(总硬度为343mg/L，总碱度为224mg/L)，加药浓度为30ppm、40ppm及60ppm。缓蚀试验方法和阻垢试验方法同实施例1，具体结果如下表五所示。
表五：实施例5的实验结果
实施例6
一种适用于中低硬度水的高效缓蚀阻垢剂，在系统中有少量铜材质存在时，包括A组分和B组分及C组分，其中A组分的主要成分为：HPAA40％，DDD45％，丙烯酸／丙烯酸酯／膦酸／磺酸盐四元共聚物12％，去离子水3％。B组分的主要成分为：七水硫酸锌73％，六偏磷酸钠15％，钼酸钠为12％。C组分主要成分为：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4：5复合，稀释倍数为4倍，添加C组分的量为2％。具体配制过程为：取A组分11g,B组分14g，水75g，配置成标准使用液100g，然后在搅拌下加入C组分溶液2g，搅拌均匀应用于一般硬度的水质(总硬度为180mg/L，总碱度为112mg/L)，加药浓度为30ppm、40ppm、及60ppm。缓蚀试验方法和阻垢试验方法同实施例1，具体结果如下表六所示。
表六：实施例6的实验结果
实施例7：动态性能验证试验
为进一步验证药剂的现场应用性能，我们将实施例6中的复合组分应用于某硅生产企业，A组分与B组分重量比为5：8，稀释倍数为4倍，添加C组分的量为4％。加药浓度为65ppm。系统水质如下：pH为8.3，电导为800us／cm，M-碱度(以碳酸钙计)209mg/L，总硬度(以碳酸钙计)175mg/L，氯盐为88mg/L，总铁为0.46mg/L，镁硬度(以碳酸钙计)103.7mg/L。挂片挂入时间为2013年1月14日，取出时间为2013年6月18日，挂入时间共计3720h，其中碳钢挂片为窄挂片。具体的挂片结果如下表七。
表七：实施例7的实验结果
由现场的应用情况来看，本发明的高效多组分缓蚀阻垢剂具有优异的缓蚀性能，可满足工业循环冷却水系统的生产要求。
Claims (9)
1.一种缓蚀阻垢剂，包括A组分和B组分，其中A组分的主要成分为：具有60％含量的HEDP水溶液20％，DTPMPA5％，HPAA15％，DDD45％，AA/AMPS15％；B组分的主要成分为：氯化锌75％，六偏磷酸钠15％，钼酸钠为10％；A组分与B组分的重量比为2：1；
或A组分的主要成分为：具有60％含量的HEDP水溶液20％，DTPMPA5％，HPAA15％，DDD45％，AA/AMPS15％；B组分的主要成分为：氯化锌75％，六偏磷酸钠15％，钼酸钠为10％；A组分与B组分的重量比为2：3；
或A组分的主要成分为：具有60％含量的HEDP水溶液21％，HPAA16％，DDD39％，T-22518％，去离子水6％；B组分的主要成分为：氯化锌60％，焦磷酸钠25％，钼酸钠为15％；A组分与B组分的重量比为1：1；
或A组分的主要成分为：具有60％含量的HEDP水溶液20％，HPAA14％，DDD51％，HPMA15％；B组分的主要成分为：七水硫酸锌70％，六偏磷酸钠18％，钼酸钠为12％；A组分与B组分的重量比为1：2。
2.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％。
3.根据权利要求2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、甲基苯并三氮唑和巯基苯并噻唑。
4.根据权利要求2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。
5.根据权利要求2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。
6.一种如权利要求1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，将复配的溶液稀释3～6倍得到缓释阻垢剂溶液，然后应用于循环冷却水中。
7.根据权利要求6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～100ppm。
8.一种如权利要求2-5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2-5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3～6倍制得标准溶液，再将C组分加入到所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；C组分占所述标准溶液的质量比为2％～5％。
9.根据权利要求8所述的缓蚀阻垢剂在处理循环冷却水中的应用，所述缓蚀 阻垢剂溶液在循环水中的含量为30ppm～100ppm。
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