CN106242096A - 再生水回用于电厂的无磷缓蚀阻垢剂的制备方法及其应用 - Google Patents
再生水回用于电厂的无磷缓蚀阻垢剂的制备方法及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种再生水回用于电厂的无磷缓蚀阻垢剂的制备方法及其应用,属于水处理技术领域。本发明的无磷缓蚀阻垢剂,包括以下质量百分含量的组分:聚环氧琥珀酸45%~65%,聚马来酸25%~45%,葡萄糖酸钠5%~15%,硫酸锌5%~15%。本发明缓蚀阻垢剂各组分协同效应,复配后使其缓蚀阻垢性能大幅提高,能够在较宽的给水pH范围和温度内使用,生产工艺简单,制备过程无污染物排放,稳定性及水溶性好,主要成分可生物降解、无毒、无磷、加药量少,对环境友好。
Description
技术领域
本发明涉及一种再生水回用于电厂的无磷缓蚀阻垢剂的制备方法及其应用,属于水处理技术领域。
背景技术
随着新鲜水资源的日益短缺,城市再生水逐渐应用到工业领域中,目前很多电厂均用再生水代替新鲜水作为循环系统的补充水,尤其在我国北方地区。
目前,常规循环冷却水处理药剂体系常以有机磷酸盐和聚合物复配进行使用,从实际使用情况来看,一般药剂对水质条件较好的循环冷却水系统能起到较好的阻垢缓蚀作用。但对于以城市再生回用体系或受污染水源等恶劣水体作为循环冷却水的系统效果较差,一方面是因为再生水水质条件恶劣,水体结垢及腐蚀性离子含量高,结垢和腐蚀倾向大于新鲜水;另一方面水中悬浮物浓度较大,使得药剂大量吸附在悬浮颗粒上,阻垢缓蚀效果下降;并且再生水的COD及BOD含量较高,COD可达到30~50mg/L,BOD5可达到10mg/L左右,微生物繁殖较新鲜水严重。这些都导致了一般阻垢缓蚀剂在中水回用体系或受污染水源等恶劣水体中的性能下降,阻垢缓蚀效果差。
城市再生水一般为城市污水处理厂深度处理的出水,TP的含量为0.2~0.5mg/L,进入电厂循环冷却系统,经浓缩后TP一般达到0.6~1.5mg/L。若采用含磷的阻垢缓蚀剂,循环冷却排污水磷更是达到3~4mg/L。在我国过去常将循环冷却排污水作为“清净下水”直接排放。含磷化合物对水体的污染导致富营养化问题使人们逐渐意识到控制总磷排放的重要性。一些国家已经出台相关法规政策来限制循环冷却排污水的含磷量,如德国要求循环冷却排污水磷的浓度小于等于1mg/L。
因此,研究开发一种多功能的再生水回用于电厂的专用无磷缓蚀阻垢剂。
发明内容
本发明的目的在于提出再生水回用于电厂的无磷缓蚀阻垢剂的制备方法及其应用,针对常规循环冷却系统缓蚀阻垢剂的存在的不足,制备专用于处理电厂循环水的无磷缓蚀阻垢剂。
本发明提出的再生水回用于电厂的无磷缓蚀阻垢剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)将聚环氧琥珀酸、聚马来酸、葡萄糖酸钠和硫酸锌按比例称重,质量百分比为:
所述的聚马来酸的质量百分比浓度为45%~55%,马来酸游离单体≤9.0wt%;
所述的聚环氧琥珀酸的质量百分比浓度为30%~40%,聚合度5~10。
(2)将按上述比例称重的聚环氧琥珀酸、聚马来酸和葡萄糖酸钠混合,加热至70~90℃,保持1.5~2.0小时,得到第一溶液;
(3)将按上述比例称重的硫酸锌配制成质量浓度为10%~20%的硫酸锌水溶液,在上述步骤(2)的第一溶液中滴加该硫酸锌水溶液,进行超声处理10~20分钟,得到第二溶液;
(4)对上述第二溶液过滤,滤液降温至常温,得到再生水回用于电厂的无磷缓蚀阻垢剂。
所述的无磷缓蚀阻垢剂的制备方法,最佳的聚环氧琥珀酸、聚马来酸、葡萄糖酸钠和硫酸锌的质量百分比为:
所述的再生水回用于电厂的无磷缓蚀阻垢剂,应用于以再生水为补水的电厂循环冷却水系统中,无磷缓蚀阻垢剂的使用浓度为10~50mg/L,pH值为7.0~9.5,温度为0~85℃。
本发明提出的再生水回用于电厂的无磷缓蚀阻垢剂的制备方法及其应用,其优点是:
(1)本发明无磷缓蚀阻垢剂中各组分含有的多种官能团的协同效应可有效地提高化合物溶解性,复配后使其缓蚀阻垢性能大幅提高,能够在较宽的给水pH范围和温度内使用,同时具有优良的灭菌效果。
(2)本发明的制备方法生产工艺简单,制备过程无污染物排放,稳定性及水溶性好,主要成分可生物降解,无毒,无磷,无污染,无腐蚀性,加药量少,对环境友好。
具体实施方式
本发明提出的再生水回用于电厂的无磷缓蚀阻垢剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)将聚环氧琥珀酸、聚马来酸、葡萄糖酸钠和硫酸锌按比例称重,质量百分比为:
所述的聚马来酸的质量百分比浓度为45%~55%,马来酸游离单体≤9.0wt%;
所述的聚环氧琥珀酸的质量百分比浓度为30%~40%,聚合度5~10。
(2)将按上述比例称重的聚环氧琥珀酸、聚马来酸和葡萄糖酸钠混合,加热至70~90℃,保持1.5~2.0小时,得到第一溶液;
(3)将按上述比例称重的硫酸锌配制成质量浓度为10%~20%的硫酸锌水溶液,在上述步骤(2)的第一溶液中滴加该硫酸锌水溶液,进行超声处理10~20分钟,得到第二溶液;
(4)对上述第二溶液过滤,滤液降温至常温,得到再生水回用于电厂的无磷缓蚀阻垢剂。
上述无磷缓蚀阻垢剂的制备方法,最佳的聚环氧琥珀酸、聚马来酸、葡萄糖酸钠和硫酸锌的质量百分比为:
上述再生水回用于电厂的无磷缓蚀阻垢剂,应用于以再生水为补水的电厂循环冷却水系统中,无磷缓蚀阻垢剂的使用浓度为10~50mg/L,pH值为7.0~9.5,温度为0~85℃。
聚环氧琥珀酸是一种绿色环保阻垢分散剂,无磷无氮,生物降解性能好并适用于高碱、高固体含量、高金属含量体系,热稳定性好、耐Fe3+,阻垢性能好,兼有缓蚀性能等优点。是良好的碳酸钙垢阻垢剂,同时对硫酸盐垢也有良好的阻垢作用;
聚马来酸是一种低分子量聚电解质,化学稳定性及热稳定性高,适用于碱性水质或同其它药物复配使用,在300℃以下对碳酸盐仍有良好的阻垢分散效果,阻垢时间可达100h,有一定的缓蚀作用,与锌盐复配效果更好;
葡萄糖酸钠具有明显的协调效应,具有良好的螯合、低限抑制及晶格畸变作用。可阻止水中成垢盐类形成水垢,对钙,镁,铁盐具有很强的络合能力,特别对Fe3+有极好的螯合作用,所以阻垢能力很强。一般缓蚀剂随着温度升高而缓蚀率下降,甚至完全失去作用。但葡萄糖酸钠恰恰相反,缓蚀率在一定范围内随温度升高而提高,例如对炭钢等材质的试验中,温度从77℃于上升到120℃,其缓蚀率平均提高5%以上;
硫酸锌,在水中电离出Zn2+,与聚环氧琥珀酸复配,具有协同增效作用,对碳钢等的缓蚀率显著增强,同时还可提供消毒杀菌作用;
本发明再生水回用于电厂的无磷缓蚀阻垢剂中,以聚环氧琥珀酸和葡萄糖酸钠为主要成分,聚马来酸为辅助缓蚀阻垢剂,制得一种绿色环保再生水回用于电厂的无磷缓蚀阻垢剂。其中聚环氧琥珀酸、葡萄糖酸钠和聚马来酸缓蚀阻垢效果优良,三者复配后协同增效作用明显,并且有很好的降解性,对环境没有污染。加入锌盐后,聚环氧琥珀酸与Zn2+具有良好的协同效应,对碳钢等金属的缓释阻垢效果显著。
本发明再生水回用于电厂的无磷缓蚀阻垢剂同时具有缓蚀阻垢杀菌的优点,可吸附在金属表面形成一层很薄的膜,保护金属免受溶解氧及有害介质的腐蚀,能有效地抑制碳钢、铜、不锈钢、铝等金属的腐蚀,能够在较宽的给水pH范围和温度内使用,具有目前所使用的其他再生水回用于电厂专用缓蚀阻垢剂无法比拟的优点。
下面结合具体实施本发明进行详细说明。以下实施例和对比例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。对于本领域的普通技术人员,在不脱离本发明构思的前提下做出的改进,都属于本发明的保护范围。
本发明实施例所用各原料均由市场购买得到:
聚环氧琥珀酸,规格为固体含量35%,聚合度5~10;
聚马来酸,规格为固体含量50%,相对分子质量300~700,,游离单体(以马来酸计)≤9.0wt%。
实施例1
(1)将聚环氧琥珀酸、聚马来酸、葡萄糖酸钠和硫酸锌按比例称重,质量百分比为:
聚环氧琥珀酸(PESA)54%,
聚马来酸(HPMA)29%,
葡萄糖酸钠8.5%,
硫酸锌8.5%。
(2)将按上述比例称重的聚环氧琥珀酸、聚马来酸和葡萄糖酸钠混合,加热至90℃,保持2.0小时,得到第一溶液;
(3)将按上述比例称重的硫酸锌配制成质量浓度为10%的硫酸锌水溶液,在上述步骤(2)的第一溶液中滴加该硫酸锌水溶液,进行超声处理20分钟,得到第二溶液;
(4)对上述第二溶液过滤,滤液降温至常温,得到再生水回用于电厂的无磷缓蚀阻垢剂。
实施例2
(1)将聚环氧琥珀酸、聚马来酸、葡萄糖酸钠和硫酸锌按比例称重,质量百分比为:
聚环氧琥珀酸(PESA)55%,
聚马来酸(HPMA)30%,
葡萄糖酸钠10%,
硫酸锌5%。
(2)将按上述比例称重的聚环氧琥珀酸、聚马来酸和葡萄糖酸钠混合,加热至80℃,保持1.5小时,得到第一溶液;
(3)将按上述比例称重的硫酸锌配制成质量浓度为15%的硫酸锌水溶液,在上述步骤(2)的第一溶液中滴加该硫酸锌水溶液,进行超声处理15分钟,得到第二溶液;
(4)对上述第二溶液过滤,滤液降温至常温,得到再生水回用于电厂的无磷缓蚀阻垢剂。
实施例3
(1)将聚环氧琥珀酸、聚马来酸、葡萄糖酸钠和硫酸锌按比例称重,质量百分比为:
聚环氧琥珀酸(PESA)65%,
聚马来酸(HPMA)25%,
葡萄糖酸钠5%,
硫酸锌5%。
(2)将按上述比例称重的聚环氧琥珀酸、聚马来酸和葡萄糖酸钠混合,加热至80℃,保持1.0小时,得到第一溶液;
(3)将按上述比例称重的硫酸锌配制成质量浓度为20%的硫酸锌水溶液,在上述步骤(2)的第一溶液中滴加该硫酸锌水溶液,进行超声处理10分钟,得到第二溶液;
(4)对上述第二溶液过滤,滤液降温至常温,得到再生水回用于电厂的无磷缓蚀阻垢剂。
实施例4
(1)将聚环氧琥珀酸、聚马来酸、葡萄糖酸钠和硫酸锌按比例称重,质量百分比为:
聚环氧琥珀酸(PESA)60%,
聚马来酸(HPMA)25%,
葡萄糖酸钠7.5%,
硫酸锌7.5%。
(2)将按上述比例称重的聚环氧琥珀酸、聚马来酸和葡萄糖酸钠混合,加热至90℃,保持2.0小时,得到第一溶液;
(3)将按上述比例称重的硫酸锌配制成质量浓度为10%的硫酸锌水溶液,在上述步骤(2)的第一溶液中滴加该硫酸锌水溶液,进行超声处理20分钟,得到第二溶液;
(4)对上述第二溶液过滤,滤液降温至常温,得到再生水回用于电厂的无磷缓蚀阻垢剂。
实施例5
(1)将聚环氧琥珀酸、聚马来酸、葡萄糖酸钠和硫酸锌按比例称重,质量百分比为:
聚环氧琥珀酸(PESA)55%,
聚马来酸(HPMA)25%,
葡萄糖酸钠10%,
硫酸锌10%。
(2)将按上述比例称重的聚环氧琥珀酸、聚马来酸和葡萄糖酸钠混合,加热至90℃,保持2.0小时,得到第一溶液;
(3)将按上述比例称重的硫酸锌配制成质量浓度为10%的硫酸锌水溶液,在上述步骤(2)的第一溶液中滴加该硫酸锌水溶液,进行超声处理20分钟,得到第二溶液;
(4)对上述第二溶液过滤,滤液降温至常温,得到再生水回用于电厂的无磷缓蚀阻垢剂。
实施例6
(1)将聚环氧琥珀酸、聚马来酸、葡萄糖酸钠和硫酸锌按比例称重,质量百分比为:
聚环氧琥珀酸(PESA)55%,
聚马来酸(HPMA)30%,
葡萄糖酸钠7.5%,
硫酸锌7.5%。
(2)将按上述比例称重的聚环氧琥珀酸、聚马来酸和葡萄糖酸钠混合,加热至90℃,保持2.0小时,得到第一溶液;
(3)将按上述比例称重的硫酸锌配制成质量浓度为10%的硫酸锌水溶液,在上述步骤(2)的第一溶液中滴加该硫酸锌水溶液,进行超声处理20分钟,得到第二溶液;
(4)对上述第二溶液过滤,滤液降温至常温,得到再生水回用于电厂的无磷缓蚀阻垢剂。
对比例1
参照实施例1,三亚甲基膦酸代替聚环氧琥珀酸。
对比例2
参照实施例1,不加葡萄糖酸钠,包括以下质量百分含量的组分:
聚环氧琥珀酸55%,
聚马来酸35%,
硫酸锌10%。
对比例3
无磷反渗透膜阻垢剂:
AL-one 70%,
AA/AHPS磺酸盐共聚物 12%,
KOH 1%。
其余为去离子水。
应用试验与结果
1、试验样品及分组
实验组1~6,使用本发明制得的缓蚀阻垢剂,分别对应实施例1~6;
对照组1~3,分别使用对比例1~3制得的缓蚀阻垢剂。
2、缓蚀阻垢性能的测定
试验所用缓蚀阻垢剂的用量为40mg/L。
缓蚀性能测试方法参考《水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法》(GBT 18175-2014)。
阻碳酸钙性能测定参考《水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法》(GBT 16632-2008)。
3、具体结果如表1。
表1性能测试结果
上述结果表明,本发明再生水回用于电厂的无磷缓蚀阻垢剂具有很好的缓蚀阻垢性能。对照组1也表现出很好的缓蚀阻垢性能,但对照组1为含磷缓蚀阻垢剂,循环水中含磷量达到2.28mg/L,实验组为无磷缓蚀阻垢剂。
Claims (3)
1.一种再生水回用于电厂的无磷缓蚀阻垢剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将聚环氧琥珀酸、聚马来酸、葡萄糖酸钠和硫酸锌按比例称重,质量百分比为:
所述的聚马来酸的质量百分比浓度为45%~55%,马来酸游离单体≤9.0wt%;
所述的聚环氧琥珀酸的质量百分比浓度为30%~40%;
(2)将按上述比例称重的聚环氧琥珀酸、聚马来酸和葡萄糖酸钠混合,加热至70~90℃,保持1.5~2.0小时,得到第一溶液;
(3)将按上述比例称重的硫酸锌配制成质量浓度为10%~20%的硫酸锌水溶液,在上述步骤(2)的第一溶液中滴加该硫酸锌水溶液,进行超声处理10~20分钟,得到第二溶液;
(4)对上述第二溶液过滤,滤液降温至常温,得到再生水回用于电厂的无磷缓蚀阻垢剂。
2.如权利要求1所述的无磷缓蚀阻垢剂的制备方法,其特征在于其中所述的聚环氧琥珀酸、聚马来酸、葡萄糖酸钠和硫酸锌的质量百分比为:
3.如权利要求1所述的再生水回用于电厂的无磷缓蚀阻垢剂的应用,其特征在于在以再生水为补水的电厂循环冷却水系统中,无磷缓蚀阻垢剂的使用浓度为10~50mg/L,pH值为7.0~9.5,温度为0~85℃。
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