CN107777789A - 用于循环水处理的低磷高效阻垢缓蚀剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于循环水处理的低磷高效阻垢缓蚀剂及其制备方法，属于循环冷却水处理技术领域。本发明所述用于循环水处理的低磷高效阻垢缓蚀剂，由缓蚀阻垢剂A与缓蚀阻垢剂B按重量比1:1‑1:5复合而成；所述缓蚀阻垢剂A由聚环氧琥珀酸、葡萄糖酸钠、咪唑啉型缓蚀剂和水混合而成；所述缓蚀阻垢剂B由水解聚马来酸酐、丙烯酸/2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙烯磺酸共聚物、2‑膦酸丁烷‑1,2,4‑三羧酸、锌盐和水混合而成。本发明所述用于循环水处理的低磷高效阻垢缓蚀剂，磷含量低，对钙、碱容忍度高，耐高浓度的Cl‑和SO4 2‑的腐蚀，缓蚀与阻垢效果良好；同时本发明提供了一种简单便捷的制备方法。

Description

用于循环水处理的低磷高效阻垢缓蚀剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于循环水处理的低磷高效阻垢缓蚀剂及其制备方法，属于循环冷却水处理技术领域。
背景技术
国内外工业企业为了解决循环水系统的腐蚀与结垢问题，均采用连续投加水处理药剂的方式，来保证生产装置的安全稳定运行。随着社会的进步和人类对生存环境的关注，循环水用水处理药剂的开发也有了较大发展。
20世纪40～50年代，美国等国家主要使用铬酸盐、亚硝酸盐来抑制金属的腐蚀。因其对人体具有极大的毒害作用，后来逐步被聚磷酸盐、磷酸盐类取代。70年代中期开始应用磷系配方。最常用作冷却水缓蚀剂的是六偏磷酸钠、三聚磷酸钠等无机盐，但在水中易水解生成正磷酸盐，会与水中的钙离子生成磷酸钙垢。有机膦酸盐由于结构稳定且磷含量低，得到了较快发展，但使用过程中循环水中的含磷量仍然较高。一般在5～15mg/L。循环水排污水中的磷作为营养源，能使水体富营养化，促使微生物特别是藻类过度繁殖，破坏生态平衡。世界各国对磷排放的限制，使得低磷、无磷和非重金属缓蚀剂的开发受到更多的关注。特别是进入21世纪以来，水处理缓蚀剂正朝着无毒无公害、可生物降解以及环境友好的方向发展。
自20世纪90年代以来，国内外均开发了具有生物降解性能的无磷绿色阻垢缓蚀剂聚天冬氨酸(PASP)和聚环氧琥珀酸(PESA)。它们主要用做阻垢剂，同时具备一定的缓蚀性能，但单独使用无法满足循环冷却水系统对阻垢及缓蚀性能的要求。当与有机膦缓蚀阻垢剂复配使用时具有良好的协同效应，同时可大幅降低复合缓蚀阻垢剂的含磷量。
CN 102674570A公开了一种复合低磷缓蚀阻垢剂，由缓蚀阻垢剂A与缓蚀阻垢剂B按质量比1:2复合应用于循环冷却水中。其中PBTCA磷含量低且用量较少，可使循环水中总磷(以PO4 -3计)含量小于2mg/L。该配方对钙和碱容忍度高，耐高浓度的Cl-和SO4 2-的腐蚀，但没有给出具体的范围。
CN 1931745A公开了一种低磷、可生物降解的处理循环冷却水的环保型复合缓蚀阻垢剂及使用方法。复合低磷缓蚀阻垢剂由聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、有机磷酸、咪唑啉型缓蚀剂、有机膦酸、聚马来酸、葡萄糖酸钠、锌盐等阻垢分散剂和缓蚀剂复配而成，使用时循环水中总磷含量＜0.5mg/L。克服了现用的循环水处理配方含磷较高，从而引起水体的富营养化的因素。但试验结果是在钙离子105mg/L，碱度128mg/L，氯离子82mg/L，硫酸根46mg/L，总硬154mg/L的水质条件下获得的。在含有高浓度腐蚀性离子的水质条件下的应用未涉及。
CN1850661A公开了一种用于循环冷却水的无磷、可降解的绿色环保型复合缓蚀阻垢剂。由聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、有机磷酸、咪唑啉型缓蚀剂、有机膦酸、水解聚马来酸酐、葡萄糖酸钠、锌盐组成。使用过程中不会对水体造成富营养化污染。但试验结果是在碱度130mg/L，氯离子79mg/L，硫酸根54mg/L，总硬138mg/L的水质条件下获得的。在含有高浓度腐蚀性离子的水质条件下的应用未涉及。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于循环水处理的低磷高效阻垢缓蚀剂，其磷含量低，对钙、碱容忍度高，耐高浓度的Cl-和SO4 2-的腐蚀，缓蚀与阻垢效果良好；同时本发明提供了一种简单便捷的制备方法。
所述用于循环水处理的低磷高效阻垢缓蚀剂，由缓蚀阻垢剂A与缓蚀阻垢剂B按重量比1:1-1:5复合而成；
所述缓蚀阻垢剂A由聚环氧琥珀酸(PESA)、葡萄糖酸钠、咪唑啉型缓蚀剂和水混合而成；
所述缓蚀阻垢剂B由水解聚马来酸酐(HPMA)、丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸共聚物(AA/AMPS)、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA)、锌盐和水混合而成。
所述缓蚀阻垢剂A由以下重量份数的原料组成：
优选的，缓蚀阻垢剂A由以下重量份数的原料组成：
所述咪唑啉型缓蚀剂为铜缓蚀剂，优选为苯骈三氮唑、甲基苯骈三氮唑或巯基苯骈噻唑。
所述缓蚀阻垢剂B由以下重量份数的原料组成：
优选的，缓蚀阻垢剂B由以下重量份数的原料组成：
所述锌盐为硫酸锌或氯化锌。
所述缓蚀阻垢剂A投加入循环水中的浓度为30～60mg/L，缓蚀阻垢剂B投加入循环水中的浓度为60～120mg/L。
所述用于循环水处理的低磷高效阻垢缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：将聚环氧琥珀酸、葡萄糖酸钠和咪唑啉型缓蚀剂置于容器中加水搅拌溶解，混合均匀制得缓蚀阻垢剂A；将丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸共聚物、水解聚马来酸酐、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸和锌盐置于容器中加水搅拌溶解，混合均匀制得缓蚀阻垢剂B；使用时，将缓蚀阻垢剂A与缓蚀阻垢剂B按质量比1:1-1:5投加于循环水系统中。
缓蚀阻垢剂A投加入循环水系统中的浓度为30～60mg/L，缓蚀阻垢剂B投加入循环水系统中的浓度为60～120mg/L。
所述聚环氧琥珀酸，是一种无氮、非磷有机化合物，具有良好的降解活性，兼具阻垢缓蚀双重功效，生物降解性能好并适用于高碱、高硬度、高温、高金属含量水系，高pH条件下有优良的阻垢分散效果，与氯相容性好，阻垢性能不受氯浓度影响，与其他药剂复配有明显的协同增效作用，是一种绿色水处理化学品。
所述葡萄糖酸钠具有良好的协同作用，且易生物降解。
所述2-膦酸基丁烷-1,2,4一三羧酸具有阻垢缓蚀双重作用，高温性能稳定，阻垢效率高、含磷量低。
所述丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸共聚物有优异的阻垢分散作用，能阻止水中溶解盐以及悬浮粒子沉淀的性能，在高温阻垢性能方面远胜于有机磷，对碳酸钙等具有优异的抑制作用，还可以分散氧化铁，跟各种缓蚀阻垢剂有良好的协同增效作用，特别适用于高浓缩倍数的水质处理。
所述的用于循环水处理的低磷高效阻垢缓蚀剂，按照《中华人民共和国国家标准GB/T18175-2000,水处理剂缓蚀性能的测定一旋转挂片法》，采用RCC-II型旋转挂片腐蚀测试仪进行缓蚀性能实验。试验温度50℃，转速75r/min，20#碳钢试片(未预膜)，实验时间72小时。碳钢试片规格，72.4×11.5×2.0，试验水质见表1。
表1缓蚀性能试验水质
在表1的试验水质条件下，缓蚀阻垢剂A与缓蚀阻垢剂B的投加浓度分别为30～60mg/L，60～120mg/L，碳钢挂片的腐蚀率为0.0162～0.0349mm/a。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)配方成分具有明显的协同增效作用，与其他水处理剂不产生干扰；
(2)配方中所用的聚合物聚环氧琥珀酸、葡萄糖酸钠、水解聚马来酸酐均为生物可降解产品，属于环境友好产品；
(3)配方中所用的聚环氧琥珀酸、磺酸盐共聚物、水解聚马来酸酐均具有良好的阻垢分散性能，可用于高碱度、高硬度的水质中，它们同时也可作为缓蚀剂；
(4)配方中磷含量低，用于循环冷却水中的总磷(以PO4 -3计)小于2mg/L，减少了磷的排放，减轻了对下游污水处理厂除磷的压力，不会对水体造成富营养化污染；
(5)所述用于循环水处理的低磷高效阻垢缓蚀剂，对钙、碱容忍度高，耐高浓度的Cl-和SO4 2-的腐蚀，缓蚀与阻垢效果良好，适用于以黄河水为主要补水，浓缩倍数在5.0以上的循环水系统；
(6)制备方法简单便捷，常温下将各原料组分按比例加入容器中搅拌均匀即可，制得的产品稳定性好。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但其并不限制本发明的实施。
所述实施例均是在表1的试验水质条件下进行的。
实施例1
缓蚀阻垢剂A由以下重量份数的原料组成：
缓蚀阻垢剂B由以下重量份数的原料组成：
丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸共聚物((AA/AMPS)10份
A、B投加浓度分别为30mg/L，60mg/L，碳钢挂片的腐蚀率为0.0336mm/a。
缓蚀阻垢剂B由水解聚马来酸配(HPMA)、丙烯酸j2一丙烯酞胺-2一甲基丙烯磺酸实施例2
缓蚀阻垢剂A由以下重量份数的原料组成：
缓蚀阻垢剂B由以下重量份数的原料组成：
A、B投加浓度分别为40mg/L,80mg/L,碳钢挂片的腐蚀率为0.0288m/a。
实施例3
缓蚀阻垢剂A由以下重量份数的原料组成：
缓蚀阻垢剂B由以下重量份数的原料组成：
A、B投加浓度分别为50mg/L,100mg/L,碳钢挂片的腐蚀率为0.0162m/a。
实施例4
缓蚀阻垢剂A由以下重量份数的原料组成：
缓蚀阻垢剂B由以下重量份数的原料组成：
A、B投加浓度分别为50mg/L,100mg/L,碳钢挂片的腐蚀率为0.0196m/a。
实施例5
缓蚀阻垢剂A由以下重量份数的原料组成：
缓蚀阻垢剂B由以下重量份数的原料组成：
A、B投加浓度分别为60mg/L,1120mg/L,碳钢挂片的腐蚀率为0.0220m/a。
对比例1
在相同的水质和药剂使用浓度条件下，采用本发明实施例4的配方与CN102674570A公开的缓蚀阻垢剂配方进行缓蚀性能对比试验。
A、B投加浓度分别为30mg/L,60mg/L时，采用本发明配方与CN 102674570A公开的配方，碳钢挂片的腐蚀率分别为0.0254m/a和0.0311m/a；
A、B投加浓度分别为40mg/L,80mg/L,采用本发明配方与CN 102674570A公开的配方，碳钢挂片的腐蚀率分别为0.0223m/a和0.0295m/a；
A、B投加浓度分别为50mg/L,100mg/L,采用本发明配方与CN 102674570A公开的配方，碳钢挂片的腐蚀率分别为0.0196m/a和0.0266m/a。

Claims (9)

1.一种用于循环水处理的低磷高效阻垢缓蚀剂，其特征在于：由缓蚀阻垢剂A与缓蚀阻垢剂B按重量比1:1-1:5复合而成；
所述缓蚀阻垢剂A由聚环氧琥珀酸、葡萄糖酸钠、咪唑啉型缓蚀剂和水混合而成；
所述缓蚀阻垢剂B由水解聚马来酸酐、丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸共聚物、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、锌盐和水混合而成。
2.根据权利要求1所述的用于循环水处理的低磷高效阻垢缓蚀剂，其特征在于：缓蚀阻垢剂A由以下重量份数的原料组成：
3.根据权利要求2所述的用于循环水处理的低磷高效阻垢缓蚀剂，其特征在于：缓蚀阻垢剂A由以下重量份数的原料组成：
4.根据权利要求2所述的用于循环水处理的低磷高效阻垢缓蚀剂，其特征在于：咪唑啉型缓蚀剂为苯骈三氮唑、甲基苯骈三氮唑或巯基苯骈噻唑。
5.根据权利要求1所述的用于循环水处理的低磷高效阻垢缓蚀剂，其特征在于：缓蚀阻垢剂B由以下重量份数的原料组成：
6.根据权利要求5所述的用于循环水处理的低磷高效阻垢缓蚀剂，其特征在于：缓蚀阻垢剂B由以下重量份数的原料组成：
7.根据权利要求5所述的用于循环水处理的低磷高效阻垢缓蚀剂，其特征在于：锌盐为硫酸锌或氯化锌。
8.一种权利要求1-7任一所述用于循环水处理的低磷高效阻垢缓蚀剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：将聚环氧琥珀酸、葡萄糖酸钠和咪唑啉型缓蚀剂置于容器中加水搅拌溶解，混合制得缓蚀阻垢剂A；将丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸共聚物、水解聚马来酸酐、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸和锌盐置于容器中加水搅拌溶解，混合均匀制得缓蚀阻垢剂B；使用时，将缓蚀阻垢剂A与缓蚀阻垢剂B按质量比1:1-1:5投加于循环水系统中。
9.根据权利要求8所述的用于循环水处理的低磷高效阻垢缓蚀剂的制备方法，其特征在于：缓蚀阻垢剂A投加入循环水系统中的浓度为30～60mg/L，缓蚀阻垢剂B投加入循环水系统中的浓度为60～120mg/L。
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