CN108408925B - 一种无磷复合缓蚀阻垢剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种无磷复合缓蚀阻垢剂，包括活性成分、助剂和水，所述活性成分包括聚丙烯酸、聚环氧琥珀酸、马来酸‑丙烯酸共聚物、聚天冬氨酸、苯并三氮唑和无机钠盐，所述助剂包括烷醇酰胺、长链脂肪胺以及小分子醇类。本发明的无磷复合缓蚀阻垢剂具有优良的缓蚀和阻垢效果，具有较强的市场竞争力；通过添加烷醇酰胺和长链脂肪胺，能改善其对污垢粒子的分散能力，提高其缓蚀、防锈和阻垢性能；通过添加小分子醇类，能有效改善烷醇酰胺和长链脂肪胺的溶解性，促进其长期稳定的储存，且能增进各组分之间的协同作用，进一步提升其缓蚀和阻垢性能；配方中不含任何无机磷和有机磷类化合物，安全环保性能优异，实际应用前景广阔。

Description

一种无磷复合缓蚀阻垢剂
技术领域
本发明涉及水处理用缓蚀阻垢剂制备技术领域，更具体地，涉及一种无磷复合缓蚀阻垢剂。
背景技术
随着工业的迅速发展，水资源短缺和水体污染已经对社会的可持续发展构成了严重威胁，尤其像石油化工、电力、冶金等行业中循环冷却水的排放更是对环境造成直接的污染和破坏。循环冷却水在循环过程中受水分蒸发、pH值变化、温度上升和水中含有杂质等因素的影响，且随着不断的循环和浓缩，导致循环冷却水中的Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等阳离子不断的积累增加，进而与循环冷却水中的CO3 2-、HCO3 -、OH-、PO4 3-、SiO3 2-等阴离子形成难以溶性的无机盐，最后在管道和热交换器表面沉积结垢，导致热交换器传热效率降低，并进一步引起设备管道的腐蚀。因此，为了减少设备结垢和腐蚀，节约水源，常常需要向循环冷却水中添加各种水质稳定剂。缓蚀阻垢剂的添加能够有效抑制结垢并减缓设备的腐蚀，保证生产正常运行，在解决水资源短缺中发挥了重要作用，但同时也给环境造成了一定的影响。
目前，缓蚀阻垢剂的配方已经由初期的磷系、钼系、硅系发展成为以有机磷系配方为主的多元复合药剂，有机磷系配方的缓蚀阻垢剂由于具有优良的性价比和较好的缓蚀阻垢性能，在工业循环冷却水中的应用占绝对主导地位；然而，有机磷系缓蚀阻垢剂中的磷是水中细菌和藻类的营养成分，会引起系统水体的富营养化，且在循环过程中，含磷废水又随排污系统排放到自然环境中，造成对水体及生态环境的二次污染。随着绿色化学的提出，促使人们开发一些对环境友好的无磷缓蚀阻垢剂，因此，具有优异的缓蚀和阻垢性能及良好的环保性能的无磷缓释阻垢剂的研究开发，已经成为水处理用缓蚀阻垢剂制备技术领域研究的重要发展方向。
国内外对无磷缓释阻垢剂的研究，主要限于包括聚丙烯酸和聚环氧琥珀酸在内的羧酸类、聚马来酸酐、硅系、钼系、钨系、苯甲酸钠等复配缓释阻垢剂，且由于部分产品中含有钼、钨等有色金属，排放至水体后会严重污染水质，此外，复配型缓蚀阻垢剂中一些组分之间存在一定的阈值效应，导致其在实际应用中的缓蚀和阻垢效果欠佳，进而阻碍了其推广和应用。
综上所述，在现有研究成果的基础上，研究开发一种缓蚀和阻垢性能优异且安全环保的无磷复合缓蚀阻垢剂具有重要的理论和实际意义。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种无磷复合缓蚀阻垢剂。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种无磷复合缓蚀阻垢剂，包括活性成分、助剂和水，所述活性成分包括聚丙烯酸、聚环氧琥珀酸、马来酸-丙烯酸共聚物、聚天冬氨酸、苯并三氮唑和无机钠盐，所述助剂包括烷醇酰胺和长链脂肪胺。
在上述技术方案中，所述助剂还包括小分子醇类。
优选地，在上述技术方案中，所述无磷复合缓蚀阻垢剂采用如下重量份的原料组成：
Figure BDA0001602407870000021
Figure BDA0001602407870000031
进一步优选地，在上述技术方案中，所述无磷复合缓蚀阻垢剂采用如下重量份的原料组成：
Figure BDA0001602407870000032
在上述技术方案中，所述无机钠盐为硫酸钠、氯化钠、硫化钠、硼酸钠、硝酸钠、亚硝酸钠、亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、氯酸钠中的一种或多种，优选为氯化钠和/或硫化钠。
在上述技术方案中，所述烷醇酰胺为月桂酰二乙醇胺和/或椰子油脂肪酸二乙醇酰胺；所述长链脂肪胺为C8-C22的脂肪胺中的一种或多种，优选为十六烷基伯胺。
优选地，在上述技术方案中，所述小分子醇类为甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、丙三醇、异丁醇、丙二醇、正戊醇中的一种或多种，优选为正丁醇和/或丙三醇。
进一步优选地，在上述技术方案中，所述无磷复合缓蚀阻垢剂采用如下重量份的原料组成：
Figure BDA0001602407870000033
Figure BDA0001602407870000041
本发明的另一目的是提供了该无磷复合缓蚀阻垢剂的应用，具体地，适用于碱度低于9mmol/L、硬度低于10mmol/L、氯离子浓度低于1000mg/L且电导率低于4000us/cm的工业冷却水系统，其投加量按补充水计为10-50mg/L。
本发明的无磷复合缓蚀阻垢剂具有如下优点效果：
(1)本发明所提供的无磷复合缓蚀阻垢剂以聚丙烯酸、马来酸-丙烯酸共聚物、聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸和无机钠盐为主要活性成分，能有效防止碳钢、铜、不锈钢等金属材质的腐蚀，具有优良的缓蚀和阻垢效果，且制备工艺简单，原料成本和生产成本低，具有较强的市场竞争力；
(2)本发明所提供的无磷复合缓蚀阻垢剂通过添加烷醇酰胺和长链脂肪胺，能大大改善其对工业循环冷却系统中的污垢粒子的分散能力，提高其缓蚀、防锈和阻垢性能，减少工业循环冷却系统的清洗与检修；
(3)本发明所提供的无磷复合缓蚀阻垢剂通过添加小分子醇类，能有效改善烷醇酰胺和长链脂肪胺的溶解性，在不影响其缓蚀阻垢性能的前提下促进其长期稳定的储存，且能增进各组分之间的协同作用，进一步提升其缓蚀和阻垢性能；
(4)本发明所提供的无磷复合缓蚀阻垢剂的配方中不含任何无机磷和有机磷类化合物，能有效抑制和杜绝工业循环冷却系统中菌类和藻类的滋生，防止水体出现富营养化，安全环保性能优异，实际应用前景广阔。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明各实施例和对比例中所用原料均为市售产品。
本发明各实施例和对比例中所用的补水水质如下表1所示。
表1各实施例和对比例中所用补水水质
Figure BDA0001602407870000051
实施例1
本发明实施例所提供的一种无磷复合缓蚀阻垢剂采用如下重量份的原料组成：
Figure BDA0001602407870000052
实施例2
本发明实施例所提供的一种无磷复合缓蚀阻垢剂采用如下重量份的原料组成：
Figure BDA0001602407870000061
实施例3
本发明实施例所提供的一种无磷复合缓蚀阻垢剂采用如下重量份的原料组成：
Figure BDA0001602407870000062
实施例4
本发明实施例所提供的一种无磷复合缓蚀阻垢剂采用如下重量份的原料组成：
Figure BDA0001602407870000071
对比例1
本发明对比例所提供的一种无磷复合缓蚀阻垢剂采用如下重量份的原料组成：
Figure BDA0001602407870000072
对比例2
本发明对比例所提供的一种无磷复合缓蚀阻垢剂采用如下重量份的原料组成：
Figure BDA0001602407870000073
Figure BDA0001602407870000081
试验效果对比：
将实施例1-4和对比例1-2的无磷复合缓蚀阻垢剂配方应用于表1所示的补水中，进行腐蚀、阻垢实验。
腐蚀实验：投加药剂量15mg/L(按循环水计)，采用旋转挂片法，按照HG/T 2159-91标准组装。实验条件：温度控制在40±1℃，转速为70r/min，浓缩3倍后投加药剂开始进行腐蚀性实验，继续浓缩至6倍并保持72h；实验挂片采用碳钢A3标准试片、黄铜标准试片，尺寸50mm×25mm×2mm，试片表面积28cm2。
阻垢实验：投加药剂量15mg/L(按循环水计)，采用静态阻垢法，按照GB/T 16632-2008《水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法》，实验条件：温度控制在80±1℃，水浴10h。
对应上述实施例和对比例测得的实验结果如下表2所示：
表2各实施例和对比例的实验结果对比表
Figure BDA0001602407870000082
由表2的结果可知，实施例1-4的实验结果明显优于对比例1-2，且对比实施例1-4的结果可以看出，实施例3的结果最佳，实施例1和实施例4的结果相当，且优于实施例2；本发明实施例1-4的无磷复合缓蚀阻垢剂对A3碳钢的腐蚀率不超过0.046mm/a，低于国标0.075mm/a，对铜的腐蚀率不超过不超过0.0045mm/a，低于国标0.005mm/a，阻垢率都可达到97％以上；对比实施例1-4和对比例1-2的实验结果可知，通过添加烷醇酰胺和长链脂肪胺，能大大改善其对工业循环冷却系统中的污垢粒子的分散能力，提高其缓蚀、防锈和阻垢性能，减少工业循环冷却系统的清洗与检修，通过添加小分子醇类，能有效改善烷醇酰胺和长链脂肪胺的溶解性，在不影响其缓蚀阻垢性能的前提下促进其长期稳定的储存，且能增进各组分之间的协同作用，进一步提升其缓蚀和阻垢性能。
最后，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无磷复合缓蚀阻垢剂，其特征在于，包括活性成分、助剂和水，所述活性成分包括聚丙烯酸、聚环氧琥珀酸、马来酸-丙烯酸共聚物、聚天冬氨酸、苯并三氮唑和无机钠盐，所述助剂包括烷醇酰胺、长链脂肪胺和小分子醇类；
具体包括采用如下重量份的原料组成：
聚丙烯酸 3-30%
聚环氧琥珀酸 1-15%
马来酸-丙烯酸共聚物 2-25%
聚天冬氨酸 5-25%
苯并三氮唑 0.1-6%
无机钠盐 5-25%
烷醇酰胺 0.01-2.5%
长链脂肪胺 0.01-4.8%
小分子醇类 0.01-15%
余量为水。
2.根据权利要求1所述的无磷复合缓蚀阻垢剂，其特征在于，所述无磷复合缓蚀阻垢剂采用如下重量份的原料组成：
聚丙烯酸 9-18%
聚环氧琥珀酸 2-9%
马来酸-丙烯酸共聚物 4-15%
聚天冬氨酸 5-18%
苯并三氮唑 0.1-6%
无机钠盐 5-25%
烷醇酰胺 0.01-1%
长链脂肪胺 0.01-2.5%
小分子醇类 0.01-10%
余量为水。
3.根据权利要求1或2所述的无磷复合缓蚀阻垢剂，其特征在于，所述无机钠盐为硫酸钠、氯化钠、硫化钠、硼酸钠、硝酸钠、亚硝酸钠、亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、氯酸钠中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的无磷复合缓蚀阻垢剂，其特征在于，所述无机钠盐为氯化钠和/或硫化钠。
5.根据权利要求1或2所述的无磷复合缓蚀阻垢剂，其特征在于，所述烷醇酰胺为月桂酰二乙醇胺和/或椰子油脂肪酸二乙醇酰胺；所述长链脂肪胺为C8-C22的脂肪胺中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的无磷复合缓蚀阻垢剂，其特征在于，所述长链脂肪胺为十六烷基伯胺。
7.根据权利要求1或2所述的无磷复合缓蚀阻垢剂，其特征在于，所述小分子醇类为甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、丙三醇、异丁醇、丙二醇、正戊醇中的一种或多种。
8.根据权利要求7所述的无磷复合缓蚀阻垢剂，其特征在于，所述小分子醇类为正丁醇和/或丙三醇。
9.根据权利要求7所述的无磷复合缓蚀阻垢剂，其特征在于，所述无磷复合缓蚀阻垢剂采用如下重量份的原料组成：
聚丙烯酸 15%
聚环氧琥珀酸 6%
马来酸-丙烯酸共聚物 8%
聚天冬氨酸 7%
苯并三氮唑 3.5%
硫化钠 6%
椰子油脂肪酸二乙醇酰胺 0.25%
十六烷基伯胺 0.15%
正丁醇 0.4%
水 53.7%。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的无磷复合缓蚀阻垢剂的应用，其特征在于，所述无磷复合缓蚀阻垢剂适用于碱度低于9 mmol/L、硬度低于10 mmol/L、氯离子浓度低于1000mg/L且电导率低于4000 us/cm 的工业冷却水系统，其投加量按补充水计为10-50 mg/L。
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