CN105036363A - 一种适合除盐水的复合缓蚀剂及制备方法 - Google Patents

一种适合除盐水的复合缓蚀剂及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种适合除盐水的复合缓蚀剂及制备方法，其组成成分及质量份数为：硅酸钠：25份-35份、磷酸三钠：20份-30份、钼酸钠：1份-5份、浓度为30％的聚丙烯酸：1份-10份、苯并三氮唑：0.1份-1.5份、三乙醇胺：1份-5份、去离子水：100份-200份。将以上组分按本发明的方法复配后所得的复合缓蚀剂成本低、使用量小、使用后水中电导率上涨<50μs/cm，减小了闭路循环冷却水系统结垢的趋势，能够解决微生物过高的危害，减少杀菌剂的使用量，适用于化工、冶金、石油和电力等领域闭路循环水系统，具有优异的设备缓蚀性能。

Description

一种适合除盐水的复合缓蚀剂及制备方法
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种适合除盐水的复合缓蚀剂及制备方法。
背景技术
在化工、冶金、石油和电力等领域闭路循环水系统必不可少，其补充水一般采用除盐水，这使得其腐蚀率非常高，现有大多数配方一般为亚硝酸盐、钼酸盐及钨酸盐缓蚀剂，其中亚硝酸盐由于其价格低廉，抑制腐蚀效果良好，已经得到了推广性的使用，钼酸盐及钨酸盐缓蚀剂虽然抑制腐蚀效果也很好，但是局限于钼酸盐及钨酸盐价格昂贵，目前适用范围较小。
亚硝酸盐缓蚀剂用于闭路循环水系统时，一般需要很高的浓度，投药量一般在200mg/L以上，且长时间使用其中部分亚硝酸根离子会被氧化变成硝酸根离子成为微生物的养料，导致微生物大量繁殖造成危害。而单独使用钼酸盐或钨酸盐缓蚀剂成本一般较高，限制了其大范围使用。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种适合除盐水的复合缓蚀剂及制备方法，本发明成本低、使用量小、使用后水中电导率上涨<50μs/cm，减小了闭路循环冷却水系统结垢的趋势；能够解决微生物过高的危害，减少杀菌剂的使用量；适用于化工、冶金、石油和电力等领域闭路循环水系统，具有优异的设备缓蚀性能。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种适合除盐水的复合缓蚀剂，其组成成分及质量份数为：硅酸钠：25份-35份、磷酸三钠：20份-30份、钼酸钠：1份-5份、浓度为30％的聚丙烯酸：1份-10份、苯并三氮唑：0.1份-1.5份、三乙醇胺：1份-5份、去离子水：100份-200份。
一种适合除盐水的复合缓蚀剂的制备方法，包括以下方法步骤：
1)复配时，将硅酸钠溶解于占总水量40％-50％的去离子水中，升温至40℃-60℃，在210rpm速度下搅拌0.5h，配制成溶液A；
2)再将磷酸三钠溶解于占总水量30％-40％的去离子水中，升温至40℃-60℃，在210rpm速度下搅拌0.5h，配制成溶液B；
3)将钼酸钠和苯并三氮唑溶解于剩余的去离子水中，并加入反应釜中，升温至40℃-60℃，在120rpm速度下搅拌，再同时加入溶液A和溶液B，及聚丙烯酸和三乙醇胺，继续保温搅拌1.5-2h，混匀后静置，待冷却后既得本发明。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的复合缓蚀剂在正常使用情况下比亚硝酸盐、钼酸盐、钨酸盐成本低。
2、本发明适用化工、冶金、石油和电力等领域的闭路循环冷却水系统，对金属的缓蚀作用明显。
3、本发明的复合缓蚀剂使用剂量相对较低，用量在100mg/L，水中电导率上涨<50μs/cm，电导率增加很小，减小了闭路循环冷却水系统结垢的趋势。
4、本发明的复合缓蚀剂替代了亚硝酸盐使用，减少了微生物的同时也减少了杀菌剂的使用。
5、本发明的复合缓蚀剂容易复配，性能稳定，属于环境友好型药剂，低毒无污染。
具体实施方式
下面对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。
一种适合除盐水的复合缓蚀剂，其组成成分及质量份数为：硅酸钠：25份-35份、磷酸三钠：20份-30份、钼酸钠：1份-5份、浓度为30％的聚丙烯酸：1份-10份、苯并三氮唑：0.1份-1.5份、三乙醇胺：1份-5份、去离子水：100份-200份。
所述的硅酸钠在水处理中被用作冷却水系统的缓蚀剂，溶于水的硅酸盐解离出硅酸跟离子与金属离子或腐蚀物在金属的表面形成多孔的保护膜来抑制腐蚀，它常与磷酸盐、钼酸盐等缓蚀剂复配起增效作用。在本发明中的含量为25份-35份，优选28份-32份。
所述磷酸三钠，其水溶液呈碱性，磷酸三钠主要用作软水剂和去垢剂。在本发明中的含量为20份-30份，优选24份-28份。
所述的钼酸钠是一种阳极缓蚀剂，不仅热稳定性好，而且缓蚀效果不受PH变化和氯离子含量增多的影响。钼酸钠能够在温度高于70℃，PH>9的水质条件下，具有很好的缓蚀效果，且与硅酸盐之间存在协同作用，能够起到增效作用。该组分在本发明中的含量为1份-5份，优选2份-4份。
所述的聚丙烯酸，能与水中的金属离子，如钙、镁等形成稳定的络合物，对水中的碳酸钙和氧化钙有优良的分散作用，能够与大多数缓蚀剂复配使用。该组分在本发明中的含量为1份-10份，优选3份-7份。
所述的苯并三氮唑(BTA)，BTA能以共价键和配位键与铜原子结合，相互交替形成链状聚合物，在金属铜的表面形成不溶性的Cu-BTA保护膜，它对抑制铜腐蚀具有很好的效果，尤其是在闭路循环冷却水系统中缓蚀效果最佳。在本发明中的含量为0.1份-1.5份，优选0.5份-1.2份。
所述的三乙醇胺，常与钼酸盐复配使用，三乙醇胺与钼酸盐之间具有良好的协同缓蚀效应，三乙醇胺取代了金属表面的吸附水，借助物理吸附补充了钼酸盐吸附膜的不完整性，三乙醇胺的吸附膜同样具有阳离子选择性，在金属表面形成了内层氧化铁阴离子选择膜、中层钼酸盐阳离子选择膜和外层乙醇胺阳离子选择膜的三层叠加，提高了缓蚀效率。其在本发明中的加入量为1份-5份，优选2份-3.5份。
一种适合除盐水的复合缓蚀剂的制备方法，包括以下方法步骤：
3)复配时，将硅酸钠溶解于占总水量40％-50％的去离子水中，升温至40℃-60℃，在210rpm速度下搅拌0.5h，配制成溶液A；
4)再将磷酸三钠溶解于占总水量30％-40％的去离子水中，升温至40℃-60℃，在210rpm速度下搅拌0.5h，配制成溶液B；
3)将钼酸钠和苯并三氮唑溶解于剩余的去离子水中，并加入反应釜中，升温至40℃-60℃，在120rpm速度下搅拌下，再同时加入溶液A和溶液B，及聚丙烯酸和三乙醇胺，继续保温搅拌1.5-2h，混匀后静置，待冷却后既得本发明。
本发明中所使用的水必须为去离子水，且水不可一次性加入，需要分次缓慢加入。
本发明一种适合除盐水的复合缓蚀剂的用量为100mg/L。
下面通过试验室和现场实例进一步说明本发明的特点。
将本发明中的组分按照不同的质量份数采用本发明的方法进行复配，配制出以下三种配方的复合缓蚀剂。
配方1：硅酸钠28份、磷酸三钠27份、钼酸钠2.5份、聚丙烯酸(浓度30％)3份、苯并三氮唑0.5份、三乙醇胺4份、去离子水150份。
制备方法：
(1)按质量份数称取硅酸钠28份溶解于60份(占总水量40％)水中，升温至45℃，在210rpm速度下搅拌0.5h，配制成溶液A；
(2)按质量份数称取磷酸三钠27份溶解于60(占总水量40％)份水中，升温至45℃，在210rpm速度下搅拌0.5h，配制成溶液B；
(3)按质量份数称取钼酸钠2.5份和苯并三氮唑0.5份溶解于剩余的30份水中，并加入反应釜中，升温至50℃，在120rpm速度下搅拌，再同时加入溶液A和溶液B，再按质量份数称取聚丙烯酸3份和三乙醇胺4份，继续保温搅拌1.5h，混匀后静置，待冷却后既得本发明的复合缓蚀剂1#。
配方2：硅酸钠30份、磷酸三钠25份、钼酸钠3份、聚丙烯酸(浓度30％)10份、苯并三氮唑0.3份、三乙醇胺5份、去离子水120份。
制备方法：
(1)按质量份数称取硅酸钠30份溶解于60份(占总水量50％)水中，升温至45℃，在210rpm速度下搅拌0.5h，配制成溶液A；
(2)按质量份数称取磷酸三钠25份溶解于42份(占总水量35％)水中，升温至45℃，在210rpm速度下搅拌0.5h，配制成溶液B；
(3)按质量份数称取钼酸钠3份和苯并三氮唑0.3份溶解于剩余的18份水中，并加入反应釜中，升温至50℃，在120rpm速度下搅拌，再同时加入溶液A和溶液B，再按质量份数称取聚丙烯酸10份和三乙醇胺5份，继续保温搅拌1.5h，混匀后静置，待冷却后既得本发明的复合缓蚀剂2#。
配方3：硅酸钠25份、磷酸三钠28份、钼酸钠4份、聚丙烯酸(浓度30％)8份、苯并三氮唑1份、三乙醇胺3份、去离子水180份。
制备方法：
(1)按质量份数称取硅酸钠25份溶解于72份(占总水量40％)水中，升温至45℃，在210rpm速度下搅拌0.5h，配制成溶液A；
(2)按质量份数称取磷酸三钠28份溶解于72份(占总水量40％)水中，升温至45℃，在210rpm速度下搅拌0.5h，配制成溶液B；
(3)按质量份数称取钼酸钠4份和苯并三氮唑1份溶解于剩余的36份水中，并加入反应釜中，升温至50℃，在120rpm速度下搅拌，再同时加入溶液A和溶液B，再按质量份数称取聚丙烯酸8份和三乙醇胺3份，继续保温搅拌1.5h，混匀后静置，待冷却后既得本发明的复合缓蚀剂3#。
实施例1：
将配方1-3制备的3种复合缓蚀剂用于以下水质条件进行模拟实验。
在上述水质条件下，水温50℃，模拟运行72小时，3种产品测试浓度梯度设定为50mg/L、100mg/L，按《水处理剂缓蚀性能的测定--旋转挂片法》(GB-T18175-2000)标准执行，其缓蚀结果如下表：
实施例2：
在某钢铁厂结晶器闭路循环水系统中现场应用2#复合缓蚀剂，该系统具体参数如下：保有水量为200m3，循环水量为600m3，系统水质为：PH8.12、Cond122μs/cm、总钙硬5mg/L(以CaCO3计)、钙硬度2mg/L(以CaCO3计)、Cl-37mg/L、总碱度56mg/L(以CaCO3计)。根据实施例1的实验结果，确定投加浓度100mg/L，按照现场操作要求及控制指标运行3个月，运行期间闭路循环水系统电导率一直维持在140μs/cm-160μs/cm之间，碳钢挂片腐蚀速率为0.0212mm/a，检修期间打开板式换热器也没有附着大量的生物粘泥，总体上本发明复合缓蚀剂即保证了结晶器闭路循环水系统腐蚀率达标，又能够提高板式换热器运行效率，保证了生产的安全运行。

Claims (2)

1.一种适合除盐水的复合缓蚀剂，其特征在于，其组成成分及质量份数为：硅酸钠：25份-35份、磷酸三钠：20份-30份、钼酸钠：1份-5份、浓度为30％的聚丙烯酸：1份-10份、苯并三氮唑：0.1份-1.5份、三乙醇胺：1份-5份、去离子水：100份-200份。
2.权利要求1所述的一种适合除盐水的复合缓蚀剂的制备方法，其特征在于，包括以下方法步骤：
1)复配时，将硅酸钠溶解于占总水量40％-50％的去离子水中，升温至40℃-60℃，在210rpm速度下搅拌0.5h，配制成溶液A；
2)再将磷酸三钠溶解于占总水量30％-40％的去离子水中，升温至40℃-60℃，在210rpm速度下搅拌0.5h，配制成溶液B；
3)将钼酸钠和苯并三氮唑溶解于剩余的去离子水中，并加入反应釜中，升温至40℃-60℃，在120rpm速度下搅拌，再同时加入溶液A和溶液B，及聚丙烯酸和三乙醇胺，继续保温搅拌1.5-2h，混匀后静置，待冷却后既得本发明。
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