CN105174505B - 复合水处理剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种复合水处理剂，主要包括丙烯酸多元共聚物、有机膦酸化合物、聚丙烯酸、羟基膦基乙酸化合物、月桂酰肌氨酸、单宁酸、葡萄糖酸钠。本发明中，丙烯酸多元共聚物、有机膦酸化合物、聚丙烯酸起到阻垢分散的作用；缓蚀剂为：羟基膦基乙酸化合物、月桂酰肌氨酸、单宁酸和葡萄糖酸钠起到缓蚀的作用。其中丙烯酸多元共聚物含有膦酸基、羧酸基、磺酸等多种功能基团，具有良好的阻垢分散、缓蚀能力。本发明的复合水处理剂不含无机磷酸盐，可以防止磷酸钙垢沉淀，减少水体富营养污染，有利于环境保护。

Description

复合水处理剂及其应用
技术领域
本发明属于化工技术领域，特别是涉及一种复合水处理剂及其应用。
背景技术
循环冷却水系统，通常以水作为系统冷却的介质，而循环水在应用过程中会产生结垢、腐蚀和菌藻、粘泥生长等问题，因此，在循环水系统中添加适量具有缓蚀和阻垢功能的水处理剂，是普遍采用的方法。
传统的缓蚀阻垢剂配方主要是以磷系为主，这些磷系药剂除了能解决上述循环水中的问题外，还易造成水体环境富营养化而滋生藻类物质，造成严重的水质污染，且大部分排放不能满足污水排放中P的要求，而在污水处理中脱磷处理困难较大，造价也很高。因此，开发研究低磷配方甚至无磷配方，集阻垢、缓蚀等一剂多用的水处理剂是水处理药剂研究的方向。
如中国专利CN200310115070.3公开了“一种用于处理循环冷却水的无磷复合阻垢缓蚀剂”；CN 01113457.7公开了“一种以聚天冬氨酸为主剂的复合水处理剂”等，这些发明的目的均希望提供一种能节约能源、安全高效、环境友好的水处理药剂。当时上述药剂还存在诸多问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种复合水处理剂及其应用，用于解决现有技术中存在的诸多问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种复合水处理剂，主要包括以下质量份数的成分：丙烯酸多元共聚物1-35份、有机膦酸化合物1-10份、聚丙烯酸1-20份、羟基膦基乙酸化合物1-10份、月桂酰肌氨酸1-10份、单宁酸1-10份、葡萄糖酸钠1-10份。
根据本发明实施方式之一，所述复合水处理药剂，主要包括以下质量份数的成分：丙烯酸多元共聚物5-30份、有机膦酸化合物3-8份、聚丙烯酸5-18份、羟基膦基乙酸化合物3-8份、月桂酰肌氨酸2-5份、单宁酸2-8份、葡萄糖酸钠2-8份。
优选的，所述羟基膦基乙酸化合物选自2-羟基膦基乙酸(HPAA)或其钾盐、钠盐。
优选的，所述有机膦酸化合物选自乙二胺四甲叉膦酸(EDTMP)及其钾盐、钠盐或2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸四钠(PBTC)及其钾盐、钠盐中一种。
优选的，所述复合水处理剂，还包含0.1-1质量份氮唑类物质，所述氮唑类物质为苯并三氮唑。
氮唑类物质对抑制铜腐蚀具有较好的效果。
优选的，所述复合水处理剂还包含0.1-5质量份的助溶剂。
进一步优选的，所述助溶剂选自硫酸、冰乙酸和乙醇中的一种。
助溶剂可以发挥增溶作用，使复合水处理剂更容易复配。
根据本发明另一实施方式，所述丙烯酸多元共聚物由以下质量份的原料制备而成：丙烯酸50-100份，丙烯酸羟丙酯10-30份，过硫化物10-20份，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸15-30份，次磷酸钠1-4份，衣康酸15-30份，硫酸铁铵0.05-0.09份，水300-400份。
优选的，所述过硫化物选自过硫酸或其盐。
优选的，所述丙烯酸多元共聚物的制备方法包括：将过硫化物水溶液、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸水溶液，丙烯酸、丙烯酸羟丙酯混合液，分别滴加到次磷酸钠、衣康酸、硫酸铁铵的水溶液中；滴加完毕，于90-105℃保持1-2小时，降温放料，即得。
本发明复合水处理剂除丙烯酸多元共聚物为自制的产品外，其余均为市售工业产品，采用常规的物理混合方法即可制得，复配时可在常温下将各组分按比例依次加入到一个容器中，搅拌混合均匀即可。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供所述复合水处理剂在循环冷却水中的应用。
优选的，所述复合水处理剂在循环冷却水中的使用浓度为5-70mg/L，进一步优选为10-50mg/L。
本发明还提供一种丙烯酸多元共聚物，主要由以下质量份的原料制备而成：丙烯酸50-100份，丙烯酸羟丙酯10-30份，过硫化物10-20份，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸15-30份，次磷酸钠1-4份，衣康酸15-30份，硫酸铁铵0.05-0.09份。
优选的，所述过硫化物选自过硫酸或其盐。
优选的，所述丙烯酸多元共聚物的制备方法包括：将过硫化物水溶液、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸水溶液，丙烯酸、丙烯酸羟丙酯混合液，分别滴加到次磷酸钠、衣康酸、硫酸铁铵的水溶液中；滴加完毕，于90-105℃保持1-2小时，降温放料，即得。
如上所述，本发明的复合水处理药剂，具有以下有益效果：
1)本发明中，丙烯酸多元共聚物、有机膦酸化合物、聚丙烯酸起到阻垢分散的作用；缓蚀剂为：羟基膦基乙酸化合物、月桂酰肌氨酸、单宁酸和葡萄糖酸钠起到缓蚀的作用。其中丙烯酸多元共聚物含有膦酸基、羧酸基、磺酸等多种功能基团，具有良好的阻垢分散、缓蚀能力。
2)本发明的复合水处理剂不含无机磷酸盐，可以防止磷酸钙垢沉淀，减少水体富营养污染，有利于环境保护。
3)本发明的复合水处理剂配制简单，原料易得，使用方便，有利于降低循环水运行成本加强循环水的管理。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置；所有压力值和范围都是指绝对压力。
此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例1
丙烯酸多元共聚物的制备：
将65.4g水、0.9g次磷酸钠、10g衣康酸、0.0036g硫酸铁铵依次加入500ml四孔瓶中，搅拌升温至60℃，同时滴加下述三种混合液：①34g丙烯酸、7.7g丙烯酸羟丙酯与54,2g水的混合液；②5.8g过硫酸钠与24.2g水的混合液；③10g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸与23.2g水的混合液。15-20分钟反应温度应大于80℃，滴加温度控制在90-105℃，滴加时间控制在3小时，滴加完毕于90-105℃保温1.5小时，降温60℃得到丙烯酸多元共聚物。
以下所给出的实施例均按照中国石油化工总公司生产部和发展部编写的《冷却水分析和试验方法》中“碳酸钙沉积法和旋转挂片失重法”、HG/T2160-2008《冷却水动态模拟试验方法》进行阻垢性能实验和腐蚀试验。
实施例2
复合水处理剂-2的制备：将25g丙烯酸多元共聚物(实施例1)、5g乙二胺四甲叉膦酸(EDTMP)、5g羟基膦基乙酸(HPAA)、15g聚丙烯酸、4g月桂酰肌氨酸、5g单宁酸、5g葡萄糖酸钠和36g水依次加入250mL烧杯中，搅拌均匀即得本发明的复合水处理剂。
将此复合水处理药剂-2进行药剂评定试验，黄河水水质情况如下：
将复合水处理-2药剂按20ppm加入上述水质中，当浓缩倍率达4.5倍时，静态相对阻垢率98.36％，旋转挂片试验20#碳钢均匀腐蚀速率为0.0634mm/a，701A铜片均匀腐蚀速率为0.0037mm/a；动态模拟实验结果20#碳钢均匀腐蚀速率为0.0491mm/a，701A铜片均匀腐蚀速率为0.0029mm/a；污垢沉积率为1.078mcm，循环水中磷酸盐(以PO4 3-计)控制在1-1.5mg/L，排污水磷酸盐含量(以P计)小于0.5mg/L符合一级环保排放要求。
实施例3
复合水处理剂-3的制备：将25g丙烯酸多元共聚物(实施例1)、5g2-膦酸丁烷-1,2,4三羧酸四钠(PBTC)、5g羟基膦基乙酸(HPAA)、15g聚丙烯酸、4g月桂酰肌氨酸、5g单宁酸、5g葡萄糖酸钠和36g水依次加入250mL烧杯中，搅拌均匀即得复合水处理剂-3。
将复合水处理药剂-3进行药剂评定试验，黄河水水质情况如下：
将复合水处理-3药剂按20ppm加入上述水质中，当浓缩倍率达4.8倍时，静态相对阻垢率99.02％，旋转挂片试验20#碳钢均匀腐蚀速率为0.0538mm/a，701A铜片均匀腐蚀速率为0.0031mm/a；动态模拟实验结果20#碳钢均匀腐蚀速率为0.052mm/a，701A铜片均匀腐蚀速率为0.002mm/a；污垢沉积率为1.685mcm，循环水中磷酸盐(以PO4 3-计)控制在1-1.5mg/L，排污水磷酸盐含量(以P计)小于0.5mg/L符合一级环保排放要求。
实施例4
复合水处理剂-4的制备：将20g丙烯酸多元共聚物(实施例1)、8g乙二胺四甲叉膦酸(EDTMP)、4g羟基膦基乙酸(HPAA)、14g聚丙烯酸、3g月桂酰肌氨酸、3g单宁酸、5g葡萄糖酸钠、和43g水依次加入250mL烧杯中，搅拌均匀即得复合水处理剂-4。
将复合水处理药剂-4进行药剂评定试验，地下水水质情况如下：
将复合水处理-4药剂按20ppm加入上述水质中，当浓缩倍率达3.2倍时，静态相对阻垢率97.63％，旋转挂片试验20#碳钢均匀腐蚀速率为0.0644mm/a，701A铜片均匀腐蚀速率为0.0042mm/a；动态模拟实验结果20#碳钢均匀腐蚀速率为0.0506mm/a，701A铜片均匀腐蚀速率为0.0032mm/a；污垢沉积率为2.031mcm，循环水中磷酸盐(以PO4 3-计)控制在1-1.5mg/L，排污水磷酸盐含量(以P计)小于0.5mg/L符合一级环保排放要求。
实施例5
复合水处理剂-5的制备：将18g丙烯酸多元共聚物(实施例1)、7g2-膦酸丁烷-1,2,4三羧酸四钠(PBTC)、7g羟基膦基乙酸(HPAA)、15g聚丙烯酸、3g月桂酰肌氨酸、3g单宁酸、3g葡萄糖酸钠、1g苯骈三氮唑和43g水依次加入250mL烧杯中，搅拌均匀即得复合水处理剂-5。
将复合水处理药剂-5进行药剂评定试验，地下水水质情况如下：
将复合水处理-5药剂按20ppm加入上述水质中，当浓缩倍率达6.5倍时，静态相对阻垢率98.33％，旋转挂片试验20#碳钢均匀腐蚀速率为0.0638mm/a，701A铜片均匀腐蚀速率为0.0045mm/a；动态模拟实验结果20#碳钢均匀腐蚀速率为0.0574mm/a，701A铜片均匀腐蚀速率为0.0035mm/a，污垢沉积率为0.982mcm，循环水中磷酸盐(以PO4 3-计)控制在1-1.5mg/L，排污水磷酸盐含量(以P计)小于0.5mg/L符合一级环保排放要求。
以上的实施例是为了说明本发明公开的实施方案，并不能理解为对本发明的限制。此外，本文所列出的各种修改以及发明中方法、组合物的变化，在不脱离本发明的范围和精神的前提下对本领域内的技术人员来说是显而易见的。虽然已结合本发明的多种具体优选实施例对本发明进行了具体的描述，但应当理解，本发明不应仅限于这些具体实施例。事实上，各种如上所述的对本领域内的技术人员来说显而易见的修改来获取发明都应包括在本发明的范围内。

Claims (3)

1.一种复合水处理剂，其特征在于，主要由以下质量份数的成分组成：丙烯酸多元共聚物5-30份、有机膦酸化合物3-8份、聚丙烯酸5-18份、羟基膦基乙酸化合物3-8份、月桂酰肌氨酸2-5份、单宁酸2-8份、葡萄糖酸钠2-8份；
所述羟基膦基乙酸化合物选自2-羟基膦基乙酸(HPAA)或其钾盐、钠盐；所述有机膦酸化合物选自乙二胺四甲叉膦酸(EDTMP)及其钾盐、钠盐或2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸四钠(PBTC)及其钾盐、钠盐中一种；
所述复合水处理剂，还包含0.1-1质量份氮唑类物质，所述氮唑类物质为苯并三氮唑；
所述复合水处理剂还包含0.1-5质量份的助溶剂；所述助溶剂选自硫酸、冰乙酸和乙醇中的一种；
所述丙烯酸多元共聚物由以下质量份的原料制备而成：丙烯酸50-100份，丙烯酸羟丙酯10-30份，过硫化物10-20份，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸15-30份，次磷酸钠1-4份，衣康酸15-30份，硫酸铁铵0.05-0.09份，水300-400份；
其制备方法包括：将过硫化物水溶液、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸水溶液，丙烯酸、丙烯酸羟丙酯混合液，分别滴加到次磷酸钠、衣康酸、硫酸铁铵的水溶液中；滴加完毕，于90-105℃保持1-2小时，降温放料，即得。
2.如权利要求1所述复合水处理剂在循环冷却水中的应用。
3.如权利要求2所述应用，其特征在于，所述复合水处理剂在循环冷却水中的使用浓度为5-70mg/L。
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