CN108996714A - 一种循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂 - Google Patents

一种循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂 Download PDF

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    • C02F5/08—Treatment of water with complexing chemicals or other solubilising agents for softening, scale prevention or scale removal, e.g. adding sequestering agents
    • C02F5/10—Treatment of water with complexing chemicals or other solubilising agents for softening, scale prevention or scale removal, e.g. adding sequestering agents using organic substances
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    • C23F11/08—Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent in other liquids
    • C23F11/10—Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent in other liquids using organic inhibitors

Abstract

本发明涉及循环水处理领域，具体涉及一种循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂。所述的循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂，由包含如下重量份的原料制备得到：缓蚀剂5~20份、阻垢剂2~15份、铜缓蚀剂1~6份、水10~100份。本发明制备得到的循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂可显著降低金属的腐蚀速率、并具有极佳的缓蚀率和阻垢率。相比含磷缓蚀阻垢剂，减少了杀菌剂的使用量，降低了杀菌剂的使用成本，更为重要的是，排污不含磷，防止藻类的过分繁殖，引起水体富营养化等问题，有利生态平衡。

Description

一种循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂
技术领域
本发明涉及循环水处理领域，具体涉及一种循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂。
背景技术
随着我国经济社会的快速发展，水的供需矛盾日益突出，水资源短缺以成为社会可持续发展的重要制约因素。工业企业是城市用水的大户，工业生产中需要大量的水来冷却产品和换热设备，冷却水的消耗占整个工业用水总量的60%～80%，所以工业冷却水的循环使用时工业节水的最有效、最重要的途径。为减少冷却水系统的补水量，水循环使用，并在浓缩倍数3～5倍下运行，可减少排污水量，实现各种冷却水的高效重复使用。
冷却水在使用过程中，由于水分的蒸发、空气的进入、水中营养物的浓缩等，使冷却水系统易发生结垢、腐蚀、菌藻滋生等问题。水垢沉积在传热面上，会产生垢下腐蚀，同时设备的换热效率大幅度降低，严重影响生产装置的正常运行；甚至引起停机。
为了防止这些故障发生，需要向水中投加缓蚀阻垢剂。传统的缓蚀阻垢剂是有机磷跟其他药剂复配在一起使用。浓缩倍数过高，循环水中离子过多易腐蚀也易结垢，需要连续或定期排污，排放的废水中磷含量无法达到国家排放标准，易产生水体富营养化，而氧化性缓蚀剂一般对人体和环境有害。所以需要开发出绿色、经济、环保、性能更优良、可生物降解、低毒的无磷高效缓蚀阻垢剂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂。该循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂可显著降低金属的腐蚀速率、并具有极佳的缓蚀率和阻垢率。
本发明所要解决的上述技术问题，通过如下技术方案予以实现：
由包含如下重量份的原料制备得到：缓蚀剂 5~20份、阻垢剂2~15份、铜缓蚀剂 1~6份、水 10~100份。
作为一种优选方案，所述的循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂，由包含如下重量份的原料制备得到：缓蚀剂10~15份、阻垢剂5~10份、铜缓蚀剂 1~3份、水 10~80份。
作为一种最优方案，所述的循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂，由包含如下重量份的原料制备得到：缓蚀剂 12份、阻垢剂 8份、铜缓蚀剂 3份、水 50份。
作为一种优选方案，所述的循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂，所述的缓蚀剂为聚环氧琥珀酸。
作为一种优选方案，所述的循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂，所述的阻垢剂为葡萄糖酸钠。
作为一种优选方案，所述的循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂，所述的铜缓蚀剂为苯丙三氮唑。
作为一种优选方案，所述的循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂的制备方法，包含如下步骤：
水中加入缓蚀剂，搅拌均匀；再加入阻垢剂，搅拌均匀；最后加入铜缓蚀剂溶液，搅拌均匀，制得循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂。
作为一种优选方案，所述加入的铜缓蚀剂溶液为用等质量乙醇溶解的苯丙三氮唑溶液。
作为一种优选方案，所述的缓蚀阻垢剂适用于硬度加上碱度在100～1300mg/L的水体中，其中硬度与酸度以碳酸钙计。
作为一种优选方案，所述的缓蚀阻垢剂在循环水的投加浓度按为10～20mg/L。
有益效果：本发明制备得到的循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂，采用特定组分含量的缓蚀剂、阻垢剂、铜缓蚀剂为主剂配制而成。本发明制备得到的缓蚀阻垢剂排污不含磷，避免了因磷的排放而引起的水质富营养化问题，减轻了环境污染，具有良好的环保性；另外，能有效减轻循环水系统的细菌腐蚀和苔藻生长问题，从而减少循环水杀菌灭藻的用量，降低了杀菌剂对金属的腐蚀；还有，尤其在降低金属的腐蚀速率、提高金属的缓蚀率和阻垢率效果极好。
具体实施方式
以下结合实施例来进一步解释本发明，但实施例对本发明不做任何形式限定。
实施例1 循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂的制备
原料配方：聚环氧琥珀酸 12份、葡萄糖酸钠 8份、苯丙三氮唑 3份、水 50份。
制备方法：
水中加入聚环氧琥珀酸，搅拌均匀；再加入葡萄糖酸钠，搅拌均匀；最后加入用等质量的乙醇溶解的苯丙三氮唑溶液，搅拌均匀，制得循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂。
实施例2 循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂的制备
原料配方：聚环氧琥珀酸 20份、葡萄糖酸钠15份、苯丙三氮唑 6份、水 32份。
制备方法与实施例1相同。
实施例3 循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂的制备
原料配方：聚环氧琥珀酸 10份、葡萄糖酸钠10份、苯丙三氮唑 3份、水 50份。
制备方法与实施例1相同。
实施例4 循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂的制备
原料配方：聚环氧琥珀酸 6份、葡萄糖酸钠13份、苯丙三氮唑 5份、水 49份。
制备方法与实施例1相同。
实施例5 循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂的制备
原料配方：聚环氧琥珀酸 20份、葡萄糖酸钠5份、苯丙三氮唑 1份、水 47份。
制备方法与实施例1相同。
实施例6 循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂的制备
原料配方：聚环氧琥珀酸 15份、葡萄糖酸钠15份、苯丙三氮唑 6份、水 37份。
制备方法与实施例1相同。
实施例7 循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂的制备
原料配方：聚环氧琥珀酸 13份、葡萄糖酸钠9份、苯丙三氮唑 5份、水 57份。
制备方法与实施例1相同。
对比例1
原料配方：聚天冬氨酸12份、葡萄糖酸钠8份、苯丙三氮唑 3份、水 50份。
制备方法：
水中加入聚天冬氨酸，搅拌均匀；再加入葡萄糖酸钠，搅拌均匀；最后加入用等质量的乙醇溶解的苯丙三氮唑溶液，搅拌均匀，制得缓蚀阻垢剂。
对比例2
原料配方：聚环氧琥珀酸 12份、葡萄糖酸钠 8份、巯基苯骈噻唑钠3份、水 50份。
制备方法：
水中加入聚环氧琥珀酸，搅拌均匀；再加入葡萄糖酸钠，搅拌均匀；最后加入用等质量的乙醇溶解的巯基苯骈噻唑钠溶液，搅拌均匀，制得缓蚀阻垢剂。
对比例3
原料配方：聚天冬氨酸12份、葡萄糖酸钠 8份、巯基苯骈噻唑钠3份、水 50份。
制备方法：
水中加入聚天冬氨酸，搅拌均匀；再加入葡萄糖酸钠，搅拌均匀；最后加入用等质量的乙醇溶解的巯基苯骈噻唑钠溶液，搅拌均匀，制得缓蚀阻垢剂。
下面以具体以实施例说明本发明的循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂的缓蚀与阻垢效果。
参照GB/T 18175-2000标准《水处理剂缓蚀性能的测定 旋转挂片法》,将本发明实施例1~7得到的循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂、空白试样和对比例1~3得到的缓蚀阻垢剂进行旋转挂片腐蚀试验；并参照GB/T 16632-2008标准《水处理剂阻垢性能的测试 碳酸钙沉积法》，将本发明实施例1~7得到的循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂、空白试样和对比例1~3得到的缓蚀阻垢剂进行阻碳酸钙垢试验。
缓蚀率可按如下公式计算：
I（%）=100%×（R0-Rt）/ R0
式中，I为缓蚀率；R0为未加缓蚀阻垢剂试件的腐蚀速率（mm/a）；Rt为添加缓蚀阻垢剂试件的腐蚀速率(mm/a)；
金属腐蚀速率：单位时间内金属腐蚀效应的数值，可按如下公式计算，
腐蚀速率：F=C×ΔW/A×t×ρ
式中，C为计算系数；A为试件的腐蚀面积（cm2）；t为试件的腐蚀时间(h)；ρ为试件材料的密度（kg/m3）
阻垢率为缓蚀阻垢剂的阻垢效应，可按如下公式计算，
式中，为试液试验前实测的质量浓度再乘以浓缩倍数而得的理论质量浓度（mg/L）；为加阻垢剂的试液，试验后的的质量浓度（mg/L）；为不加阻垢剂的试验（空白）在相同试验条件下的的质量浓度（mg/L）。
缓蚀阻垢剂的缓蚀阻垢性能测试：
试验水质：
钙硬 （mg/L) 碱度 （mg/L) C（Cl-） （mg/L) pH C（SO42-) （mg/L) 缓蚀阻垢剂浓度 （mg/L)
132.2 25.7 250.2 6.2 200.7 15
试验水温控制在50±1℃，挂片转速75转/分，连续运转72h，实施例1~7得到的循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂、空白试样和实施例8~10得到的缓蚀阻垢剂的20#碳钢试片和黄铜试片的腐蚀速率、缓蚀率。试验水80℃浓缩2倍，实施例1~7得到的循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂、空白试样和对比例1~3得到的缓蚀阻垢剂进行阻碳酸钙垢试验。
表1 20#碳钢试片缓蚀阻垢试验
实施例 腐蚀速率（mm/a) 缓蚀率（%） 阻垢率（%）
空白对照A 1.8341
实施例1 0.0161 99.9 98.6
实施例2 0.0257 98.5 97.3
实施例3 0.0315 98.2 96.2
实施例4 0.0234 98.7 97.1
实施例5 0.0332 98.1 93.5
实施例6 0.0385 97.9 90.8
实施例7 0.0425 96.5 91.1
对比例1 0.5268 65.8 74.3
对比例2 0.4623 74.7 66.2
对比例3 0.6541 69.7 55.3
表2 黄铜试片缓蚀阻垢试验
实施例 腐蚀速率（mm/a) 缓蚀率（%） 阻垢率（%）
空白对照A 1.0735
实施例1 0.0024 99.7 100
实施例2 0.0037 99.6 100
实施例3 0.0035 99.6 100
实施例4 0.0034 99.6 100
实施例5 0.0042 99.6 100
实施例6 0.0045 99.5 100
实施例7 0.0043 99.5 100
对比例1 0.0868 91.9 86.4
对比例2 0.0995 90.7 83.4
对比例3 0.1251 88.3 79.2
从上述数据可以看出，本发明实施例1为最佳技术方案，得到的缓蚀阻垢剂对20#碳钢试片和黄铜试片的防腐蚀、缓蚀方面效果最好。由实施例1~7制得的循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂对抑制挂片的腐蚀速率均符合《中华人民共和国国家标准工业循环冷却水处理设计规范》GB/T50050-2007中，碳钢腐蚀速率小于0.075 mm/a，铜合金腐蚀速率小于0.005 mm/a的工业循环水设计规范要求，而对比例1~3均不符合要求，且防腐阻垢性远没有实施例1~7好，可见，若以聚天冬氨酸替代聚环氧琥珀酸，或以巯基苯骈噻唑钠替代苯丙三氮唑并达不到本发明所述缓蚀阻垢的缓蚀阻垢效果。另外，相比含磷缓蚀阻垢剂，无磷缓蚀阻垢剂的使用，减少了杀菌剂的使用量，降低了杀菌剂对金属的腐蚀，同时也降低了杀菌剂的使用成本，更为重要的是，排污不含磷，防止藻类的过分繁殖，引起水体富营养化等问题，有利生态平衡。

Claims (10)

1.一种循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂，其特征在于，由包含如下重量份的原料制备得到：缓蚀剂 5~20份、阻垢剂2~15份、铜缓蚀剂 1~6份、水 10~100份。
2.根据权利要求1所述的循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂，其特征在于，由包含如下重量份的原料制备得到：缓蚀剂10~15份、阻垢剂5~10份、铜缓蚀剂 1~3份、水 10~80份。
3.根据权利要求1所述的循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂，其特征在于，由包含如下重量份的原料制备得到：缓蚀剂 12份、阻垢剂 8份、铜缓蚀剂 3份、水 50份。
4.根据权利要求1所述的循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂，其特征在于，所述的缓蚀剂为聚环氧琥珀酸。
5.根据权利要求1所述的循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂，其特征在于，所述的阻垢剂为葡萄糖酸钠。
6.根据权利要求1所述的循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂，其特征在于，所述的铜缓蚀剂为苯丙三氮唑。
7.权利要求1~6任一项所述的循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：
水中加入缓蚀剂，搅拌均匀；再加入阻垢剂，搅拌均匀；最后加入铜缓蚀剂溶液，搅拌均匀，制得循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述加入的铜缓蚀剂溶液为用等质量的乙醇溶解的苯丙三氮唑溶液。
9.根据权利要求1~8所述的循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂，其特征在于，所述的缓蚀阻垢剂适用于硬度加上碱度在100～1300mg/L的水体中，其中硬度与酸度以碳酸钙计。
10.根据权利要求1~8所述的循环冷却水无磷缓蚀阻垢剂，其特征在于，所述的缓蚀阻垢剂在循环水的投加浓度按为10～20mg/L。
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