CN106242090A - 一种无磷缓蚀阻垢剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种无磷缓蚀阻垢剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无磷缓蚀阻垢剂及其制备方法和应用，该无磷缓蚀阻垢剂，由以下按照重量份的原料组成：聚乙烯吡咯烷酮2‑7份、牛蹄油1‑5份、凹凸棒土23‑31份、甘草甙8‑15份。将凹凸棒土与配制的聚乙烯吡咯烷酮溶液混合热处理，然后加入配制的甘草甙溶液热处理，加入牛蹄油热处理后高温煅烧即得。本发明制得的无磷缓蚀阻垢剂，不含磷，生物降解性能好，对环境无毒无污染。缓蚀阻垢效果优于磷系水处理剂。原料来源丰富，制备工艺简单，成本低。本发明应用在工业循环冷却水系统时，在实施例水质条件下，药剂投加量为30mg/L时，碳钢腐蚀率小于国标规定的0.075mm/a，阻垢率达到98％以上。本发明投加量少，生产成本低，适于工业化生产。

Description

一种无磷缓蚀阻垢剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及水处理材料技术领域，具体是一种无磷缓蚀阻垢剂及其制备方法和应用。
背景技术
中国水资源总量为2.8万亿立方米，占世界水资源总量的7％，但中国人均水资源只有2304m3/人，属于水资源紧缺的国家。缺水问题日益严重，这已成为制约我国实现可持续发展的一大障碍。我国城市因缺水，每年经济损失达1200多亿元人民币，因此节约用水刻不容缓。人们在用水中，除农业是用水大户外，其次就是工业用水，而工业用冷却水又占工业用水总量的70％左右。因此，工业上就要采用循环冷却水处理技术提高水的重复利用率，节约大量工业用水。
工业冷却水在循环使用过程中，会出现不同程度的无机盐沉积，腐蚀及菌藻滋生等问题，造成换热设备效率下降、堵塞以及腐蚀穿孔等严重后果，为工业生产带来极大的隐患。人们研究发现，在循环水系统中使用高效缓蚀阻垢剂可以有效防止管道的腐蚀与结垢，不仅能够降低企业生产成本，同时保持了循环水系统的安全运行。由于具有化学稳定性好、耐高温和良好的协同效应等优点，有机磷系水处理药剂近年来得到了广泛应用。因磷是菌藻繁殖的原料，磷系缓蚀剂充当了水中细菌和藻类的营养成分，易引起水体的富营养化。在循环过程中，含磷废水又随排污系统排放到自然环境中，导致自然环境恶化，造成生物的死亡和生态环境的二次污染，故需用无磷、可生物降解的水处理剂来取代。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物降解性能好、对环境无毒无污染、投加量少、生产成本低的无磷缓蚀阻垢剂及其制备方法和应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种无磷缓蚀阻垢剂，由以下按照重量份的原料组成：聚乙烯吡咯烷酮2-7份、牛蹄油1-5份、凹凸棒土23-31份、甘草甙8-15份。
作为本发明进一步的方案：所述无磷缓蚀阻垢剂，由以下按照重量份的原料组成：聚乙烯吡咯烷酮3-6份、牛蹄油2-4份、凹凸棒土25-29份、甘草甙10-13份。
作为本发明进一步的方案：所述无磷缓蚀阻垢剂，由以下按照重量份的原料组成：聚乙烯吡咯烷酮5份、牛蹄油3份、凹凸棒土27份、甘草甙11份。
本发明另一目的是提供一种无磷缓蚀阻垢剂的制备方法，由以下步骤组成：
1)将聚乙烯吡咯烷酮与其质量4倍的50％乙醇混合，制得聚乙烯吡咯烷酮溶液；将甘草甙与其质量8倍的去离子水混合，制得甘草甙溶液；
2)将凹凸棒土与聚乙烯吡咯烷酮溶液混合，在55℃的温度下搅拌处理30-35min，再在72℃的温度下搅拌处理30min，然后加入甘草甙溶液，并在65℃的温度下搅拌处理1-1.2h，然后升温至88℃，加入牛蹄油，并在该温度下搅拌3h，再在350℃的温度下煅烧4h，即得无磷缓蚀阻垢剂。
本发明又一目的是提供所述无磷缓蚀阻垢剂在水处理中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中利用聚乙烯吡咯烷酮对凹凸棒土进行处理，再与甘草甙、牛蹄油相互作用，经过高温煅烧制得的无磷缓蚀阻垢剂，不含磷，生物降解性能好，对环境无毒无污染。缓蚀阻垢效果优于磷系水处理剂。原料来源丰富，制备工艺简单，成本低。本发明应用在工业循环冷却水系统时，在实施例水质条件下，药剂投加量为30mg/L时，碳钢腐蚀率小于国标规定的0.075mm/a，阻垢率达到98％以上。本发明投加量少，生产成本低，适于工业化生产。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种无磷缓蚀阻垢剂，由以下按照重量份的原料组成：聚乙烯吡咯烷酮2份、牛蹄油1份、凹凸棒土23份、甘草甙8份。
将聚乙烯吡咯烷酮与其质量4倍的体积浓度为50％的乙醇混合，制得聚乙烯吡咯烷酮溶液；将甘草甙与其质量8倍的去离子水混合，制得甘草甙溶液。将凹凸棒土与聚乙烯吡咯烷酮溶液混合，在55℃的温度下搅拌处理30min，再在72℃的温度下搅拌处理30min，然后加入甘草甙溶液，并在65℃的温度下搅拌处理1h，然后升温至88℃，加入牛蹄油，并在该温度下搅拌3h，再在350℃的温度下煅烧4h，即得无磷缓蚀阻垢剂。
实施例2
本发明实施例中，一种无磷缓蚀阻垢剂，由以下按照重量份的原料组成：聚乙烯吡咯烷酮7份、牛蹄油5份、凹凸棒土31份、甘草甙15份。
将聚乙烯吡咯烷酮与其质量4倍的50％乙醇混合，制得聚乙烯吡咯烷酮溶液；将甘草甙与其质量8倍的去离子水混合，制得甘草甙溶液。将凹凸棒土与聚乙烯吡咯烷酮溶液混合，在55℃的温度下搅拌处理35min，再在72℃的温度下搅拌处理30min，然后加入甘草甙溶液，并在65℃的温度下搅拌处理1.2h，然后升温至88℃，加入牛蹄油，并在该温度下搅拌3h，再在350℃的温度下煅烧4h，即得无磷缓蚀阻垢剂。
实施例3
本发明实施例中，一种无磷缓蚀阻垢剂，由以下按照重量份的原料组成：聚乙烯吡咯烷酮3份、牛蹄油2份、凹凸棒土25份、甘草甙10份。
将聚乙烯吡咯烷酮与其质量4倍的50％乙醇混合，制得聚乙烯吡咯烷酮溶液；将甘草甙与其质量8倍的去离子水混合，制得甘草甙溶液。将凹凸棒土与聚乙烯吡咯烷酮溶液混合，在55℃的温度下搅拌处理32min，再在72℃的温度下搅拌处理30min，然后加入甘草甙溶液，并在65℃的温度下搅拌处理1.1h，然后升温至88℃，加入牛蹄油，并在该温度下搅拌3h，再在350℃的温度下煅烧4h，即得无磷缓蚀阻垢剂。
实施例4
本发明实施例中，一种无磷缓蚀阻垢剂，由以下按照重量份的原料组成：聚乙烯吡咯烷酮6份、牛蹄油4份、凹凸棒土29份、甘草甙13份。
将聚乙烯吡咯烷酮与其质量4倍的50％乙醇混合，制得聚乙烯吡咯烷酮溶液；将甘草甙与其质量8倍的去离子水混合，制得甘草甙溶液。将凹凸棒土与聚乙烯吡咯烷酮溶液混合，在55℃的温度下搅拌处理32min，再在72℃的温度下搅拌处理30min，然后加入甘草甙溶液，并在65℃的温度下搅拌处理1.1h，然后升温至88℃，加入牛蹄油，并在该温度下搅拌3h，再在350℃的温度下煅烧4h，即得无磷缓蚀阻垢剂。
实施例5
本发明实施例中，一种无磷缓蚀阻垢剂，由以下按照重量份的原料组成：聚乙烯吡咯烷酮5份、牛蹄油3份、凹凸棒土27份、甘草甙11份。
将聚乙烯吡咯烷酮与其质量4倍的50％乙醇混合，制得聚乙烯吡咯烷酮溶液；将甘草甙与其质量8倍的去离子水混合，制得甘草甙溶液。将凹凸棒土与聚乙烯吡咯烷酮溶液混合，在55℃的温度下搅拌处理32min，再在72℃的温度下搅拌处理30min，然后加入甘草甙溶液，并在65℃的温度下搅拌处理1.1h，然后升温至88℃，加入牛蹄油，并在该温度下搅拌3h，再在350℃的温度下煅烧4h，即得无磷缓蚀阻垢剂。
对比例1
除不含有甘草甙，其配方及制备过程与实施例5一致。
对比例2
仅含有甘草甙与凹凸棒土，其制备过程与实施例5一致。
为验证本发明的效果，进行了以下试验。
实施例6
补水水质：南京发电厂补水，无磷缓蚀阻垢剂投加量是30mg/L。补水中，总硬14.7mmol/L，总碱7.7mmol/L，Ca2+243.5mg/L)，Cl-181.5mg/L。
阻垢实验：用鼓泡法测定阻垢率。试验水浓缩1.5倍后投加实施例1-5及对比例1-2的无磷缓蚀阻垢剂，试验温度60℃下开始实验，加快空气鼓入速率浓缩至5倍并保持6h。实验测定阻垢率。
腐蚀实验：用标准旋转挂片法测定腐蚀率。往试验水投加无磷缓蚀阻垢剂，试验温度50℃下开始实验，然后浓缩至5倍并保持72h。实验测定得A3碳钢加药腐蚀速度。
实验结果如表1所示。
表1
阻垢率(％) 腐蚀速度(mm/a)
实施例1 98.0 0.021
实施例2 98.1 0.020
实施例3 98.5 0.017
实施例4 98.8 0.015
实施例5 99.6 0.013
对比例1 65.3 0.3125
对比例2 23.6 0.4026
从表1可以看出，与对比例1-2相比较，本发明缓蚀阻垢剂的缓蚀和阻垢性能均很好，且是通过各原料的协同作用，提高了缓蚀阻垢的效果，投加量少，处理效果极好，具有显著性的进步。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种无磷缓蚀阻垢剂，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成：聚乙烯吡咯烷酮2-7份、牛蹄油1-5份、凹凸棒土23-31份、甘草甙8-15份。
2.根据权利要求1所述的无磷缓蚀阻垢剂，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成：聚乙烯吡咯烷酮3-6份、牛蹄油2-4份、凹凸棒土25-29份、甘草甙10-13份。
3.根据权利要求1所述的无磷缓蚀阻垢剂，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成：聚乙烯吡咯烷酮5份、牛蹄油3份、凹凸棒土27份、甘草甙11份。
4.一种如权利要求1-3任一所述的无磷缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成：
1)将聚乙烯吡咯烷酮与其质量4倍的50％乙醇混合，制得聚乙烯吡咯烷酮溶液；将甘草甙与其质量8倍的去离子水混合，制得甘草甙溶液；
2)将凹凸棒土与聚乙烯吡咯烷酮溶液混合，在55℃的温度下搅拌处理30-35min，再在72℃的温度下搅拌处理30min，然后加入甘草甙溶液，并再65℃的温度下搅拌处理1-1.2h，然后升温至88℃，加入牛蹄油，并在该温度下搅拌3h，再在350℃的温度下煅烧4h，即得无磷缓蚀阻垢剂。
5.如权利要求1-3任一所述的无磷缓蚀阻垢剂在水处理中的应用。
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