CN109319950A - 一种用于高氯离子循环水处理的缓蚀阻垢剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种用于高氯离子循环水处理的缓蚀阻垢剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

一种用于高氯离子循环水处理的缓蚀阻垢剂及其制备方法和应用，属于循环冷却水处理技术领域。其特征在于：由缓蚀阻垢剂A与缓蚀阻垢剂B按重量比3.6~4.4：1复合而成，缓蚀阻垢剂A由无机磷酸盐、阻垢分散剂、钼酸盐、铜缓蚀剂和去离子水复配而成；缓蚀阻垢剂B由分质量分数10~30%的膦羧酸、15~35%锌盐和去离子水混合而成。两种缓蚀阻垢剂分别搅拌混合均匀即得，低浓度投入使用。本发明尤其适合用于高氯离子补水的循环水系统。

Description

一种用于高氯离子循环水处理的缓蚀阻垢剂及其制备方法和 应用
技术领域
一种用于高氯离子循环水处理的缓蚀阻垢剂及其制备方法和应用，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。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。
天然水中的氯离子含量差异很大，其含量高低对金属腐蚀的影响一直以来成为业内关注的问题。近年来，由于沿海地区的海水倒灌，工业排污对地下水的污染以及工业生产过程中的污水回用，使得部分工业循环冷却水补充水中的氯离子含量升高。当循环水在高浓缩倍数运行时，水中的氯离子会达到较高的浓度，对金属腐蚀作用增加，特别是在高温的换热面会产生较为严重的垢下腐蚀和点蚀。
现有的一种适用于高氯高溴循环冷却水的缓蚀阻垢剂，该缓蚀阻垢剂原料组分如下，羟基乙叉二膦酸(HEDP)4 ~ 8 份，水解聚马来酸(HPMA)1 ~ 5 份，丙烯-2- 丙烯酰胺基-2- 甲基丙磺酸共聚物(AA-AMPS)0.3 ~ 1.2 份，硫酸锌(ZnSO4)1 ~ 5 份，苯并三氮唑(BTA)1 ~ 5 份。该方法的阻垢剂毒性小，对环境影响小，在较高的氯离子、溴离子循环水中表现出良好的阻垢和缓蚀性能。高氯高溴循环冷却水中氯离子含量500~2000mg/L，溴离子含量为300 ~ 1000mg/L，缓蚀阻垢剂投加量10~15mg/L。但是该高氯高溴循环冷却水的缓蚀阻垢剂循环冷却水中氯离子最高容许含量较低，最高只有1078.13 mg/L。
现有的一种用于高氯离子循环水的复合缓蚀阻垢剂，该复合缓蚀阻垢剂是以有机膦酸、膦羧酸、聚羧酸、聚磷酸盐、锌盐、无机酸、唑类等组成的高效、稳定、成本低廉的耐氯离子腐蚀的药剂。该发明提出的复合缓蚀阻垢剂不仅对高氯离子含量的中高硬度水质具有良好的阻垢缓蚀效果，而且对高氯离子含量的软化水同样具有良好的缓蚀效果；该方法提出的复合缓蚀阻垢剂各组分之间具有良好的协同增效性，药剂配伍稳定性好，缓蚀阻垢效果明显，能够保证循环水系统在较宽的钙离子含量范围、高氯离子含量的水质条件下长期安全稳定运行。但是该方法的高氯离子循环水的复合缓蚀阻垢剂氯离子最高容许含量在1000mg/L以下。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种适宜高浓度腐蚀性离子水质的用于高氯离子循环水处理的缓蚀阻垢剂及其制备方法和应用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该用于高氯离子循环水处理的缓蚀阻垢剂，其特征在于：由缓蚀阻垢剂A与缓蚀阻垢剂B按重量比3.6~4.4：1组成，缓蚀阻垢剂A由无机磷酸盐、阻垢分散剂、钼酸盐、铜缓蚀剂和去离子水复配而成；缓蚀阻垢剂B由分质量分数10~30%的膦羧酸、15~35%锌盐和去离子水混合而成。
本发明是以无机磷酸盐、钼酸盐、铜缓蚀剂、阻垢分散剂、膦羧酸及锌盐复配而成的多功能高效缓蚀阻垢剂。本发明缓蚀阻垢剂组成中，加入钼酸盐能够大大提高缓蚀性能，特别在高氯循环水系统缓蚀性能。本发明适合用于高浓度腐蚀性离子水质，尤其适合用于高氯离子补水的循环水系统，在循环水系统氯离子高达3000-4000mgL的苛刻条件下，使用本发明的缓蚀阻垢剂碳钢、铜及不锈钢的腐蚀率均低于《GB/T50050-2007中华人过共和国国家标准工业循环冷却水设计规范》的要求。而且本发明的原料价廉易得，药品之间配伍性好，制备简单；药剂投加浓度低，经济合理。
所述的缓蚀阻垢剂A的各组分质量分数为：无机磷酸盐10~30%，阻垢分散剂 5~20%，钼酸盐2~10%，铜缓蚀剂0.2~2%，去离子水余量。优选的缓蚀阻垢剂A的物料间的配比能够在使用时与缓蚀阻垢剂B形成更好的协同作用，在高氯循环水系统中缓蚀性能更好。
所述的阻垢分散剂为丙烯酸/丙烯酸羟烷基脂二元共聚物，阻垢分散剂在缓蚀阻垢剂A中的质量分数为10~15%。阻垢分散剂SPC-602 即是一种丙烯酸/丙烯酸羟烷基脂二元共聚物成份的阻垢分散剂，满足本发明的使用要求。优选的阻垢分散剂和用量与本发明的其他物料配伍性更好，能更好的提高缓蚀性能。
所述的钼酸盐为二水钼酸钠（Na2MoO4·2H2O），钼酸盐在缓蚀阻垢剂A中的质量分数为3~8%。优选的钼酸盐和用量与本发明的其他物料配伍性更好，能更好的提高本缓蚀阻垢剂对高氯环境的耐受性。
所述的铜缓蚀剂为苯并三氮唑（BTA），铜缓蚀剂在缓蚀阻垢剂A中的质量分数为0.5~1.5%。优选的铜缓蚀剂和用量与本发明的其他物料配伍性更好，能更好的提高本缓蚀阻垢剂对铜的缓蚀效果，更好的降低铜腐蚀率。
所述的膦羧酸为2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸（PBTCA），膦羧酸在缓蚀阻垢剂B中的质量分数为15~25%。优选的膦羧酸和用量与锌盐配伍性更好，能更好的提高本缓蚀阻垢剂对对高氯环境的耐受性，同时更好的保证缓蚀效果。
所述锌盐为氯化锌（ZnCl2），锌盐在缓蚀阻垢剂B中的质量分数为 20~30%。优选的锌盐和用量与本发明的膦羧酸配伍性更好，能更好的提高本缓蚀阻垢剂对对高氯环境的耐受性，同时更好的保证阻垢效果。
所述的无机磷酸盐为二水磷酸二氢钠（NaH2PO4·2H2O），无机磷酸盐在缓蚀阻垢剂A中的质量分数为15~20%。优选的无机磷酸盐能够保证本发明的缓蚀阻垢剂能以更小的用量达到理想的缓蚀阻垢效果。
一种上述的用于高氯离子循环水处理的缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于，制备步骤为：
1）将无机磷酸盐、钼酸盐和铜缓蚀剂置于容器中加去离子水后搅拌8~13分钟，待其完全溶解后再加入阻垢分散剂，搅拌4~6分钟使物料混合均匀制得缓蚀阻垢剂A；
2）将锌盐置于容器中加去离子水搅拌4~6分钟，待其完全溶解后再加入膦羧酸，继续搅拌4~6分钟混合均匀制得缓蚀阻垢剂B，缓蚀阻垢剂A与缓蚀阻垢剂B分装。
本发明不但原料价廉易得，而且在制备时因为选择的药品之间配伍性好，制备简单，只需按要求混合均匀即可，无需长时间的反应。
一种上述的用于高氯离子循环水处理的缓蚀阻垢剂的应用，其特征在于：使用时将缓蚀阻垢剂A与缓蚀阻垢剂B按质量比投加于循环水系统中，缓蚀阻垢剂A的加入量为40~50mg/L，缓蚀阻垢剂B 的加入量为10~12.5mg/L。本发明的缓蚀阻垢剂在使用时因为缓蚀性能突出，所以药剂投加浓度低，更加的经济合理。
与现有技术相比，本发明的一种用于高氯离子循环水处理的缓蚀阻垢剂及其制备方法所具有的有益效果是：（1）本发明高氯离子缓蚀阻垢剂耐受氯离子的能力强，适合在3000-4000mg/L较高氯离子（一般水稳剂要求氯离子≤600mg/L）的循环水系统中使用；
（2）本发明高氯离子缓蚀阻垢剂投加量低，缓蚀阻垢剂A 40~50mg/L、缓蚀阻垢剂B 10~12mg/L，循环水中氯离子≤4000mg/L条件下，碳钢、铜、不锈钢的腐蚀率均低于《GB/T50050-2007中华人过共和国国家标准工业循环冷却水设计规范》 (碳钢腐蚀率0.075mm/a、铜腐蚀率0.005mm/a、不锈钢腐蚀率0.005mm/a) 的要求；
（3）本发明高氯离子缓蚀阻垢剂使用剂量小，循环水稳定处理成本低，具有一定的经济效益和社会效益，应用前景广泛。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，其中实施例1为最佳实施例。
本发明所述缓蚀阻垢剂A与缓蚀阻垢剂B组成的复合型高氯离子缓蚀阻垢剂配方，按照《中华人民共和国国家标准GB/T 18175 - 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、黄铜及304不锈钢试片（未预膜），实验时间72小时。碳钢、黄铜及304不锈钢试片规格72.4×11.5×2.0，试验水质见表1。
表1 实施例（缓蚀性能）试验水质
。
在表1的试验水质条件下，A、B投加浓度分别为40~50mg/L，10~12mg/L，碳钢挂片的腐蚀率为0.0224~0.0431mm/a；黄铜及304不锈钢试片的腐蚀率均小于0.005mm/a。
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各组分质量分数为：
NaH2PO4·2H2O 18%
SPC-602 13%
Na2MoO4·2H2O） 6%
BTA 1%
去离子水 余量
缓蚀阻垢剂B各组分质量分数为：
PBTCA 20%
ZnCl2 25%
去离子水 余量
A、B投加浓度分别为44mg/L和11mg/L，碳钢挂片的腐蚀率为0.0224mm/a、铜挂片的腐蚀率为0.0019mm/a、不锈钢挂片的腐蚀率为0.0029mm/a。
实施例2
缓蚀阻垢剂A各组分质量分数为：
NaH2PO4·2H2O 15%
SPC-602 15%
Na2MoO4·2H2O 3%
BTA 1.5%
去离子水 余量
缓蚀阻垢剂B各组分质量分数为：
PBTCA 15%
ZnCl2 30%
去离子水 余量
A、B投加浓度分别为40mg/L，10mg/L，碳钢挂片的腐蚀率为0.0269mm/a、铜挂片的腐蚀率为0.0025mm/a、不锈钢挂片的腐蚀率为0.0031mm/a。
实施例3
缓蚀阻垢剂A各组分质量分数为：
NaH2PO4·2H2O 20%
SPC-602 10%
K2MoO4·2H2O 8%
BTA 0.5%
去离子水 余量
缓蚀阻垢剂B各组分质量分数为：
PBTCA 25%
ZnCl2 20%
去离子水 余量
A、B投加浓度分别为50mg/L，12.5mg/L，碳钢挂片的腐蚀率为0.0286mm/a、铜挂片的腐蚀率为0.0028mm/a、不锈钢挂片的腐蚀率为0.0032mm/a。
实施例4
缓蚀阻垢剂A各组分质量分数为：
NaH2PO4·2H2O 10%
SPC-602 20%
Na2MoO4·2H2O 2%
BTA） 2%
去离子水 余量
缓蚀阻垢剂B各组分质量分数为：
PBTCA 10%
ZnCl2 35%
去离子水 余量
A、B投加浓度分别为50mg/L，13.9mg/L，碳钢挂片的腐蚀率为0.0387mm/a、铜挂片的腐蚀率为0.0030mm/a、不锈钢挂片的腐蚀率为0.0036mm/a。
实施例5
缓蚀阻垢剂A各组分质量分数为：
Na2HPO4·2H2O 30%
SPC-602 5%
K2MoO4·2H2O 10%
BTA 0.2%
去离子水 余量
缓蚀阻垢剂B各组分质量分数为：
PBTCA 30%
ZnSO4 15%
去离子水 余量
A、B投加浓度分别为48.4mg/L，11mg/L，碳钢挂片的腐蚀率为0.0431mm/a、铜挂片的腐蚀率为0.0034mm/a、不锈钢挂片的腐蚀率为0.0039mm/a。
对比例1
缓蚀阻垢剂A各组分质量分数为：
NaH2PO4·2H2O 18%
SPC-602 13%
Na2MoO4·2H2O） 6%
BTA 1%
去离子水 余量
缓蚀阻垢剂B各组分质量分数为：
PBTCA 20%
ZnCl2 25%
去离子水 余量
A、B投加浓度分别为11mg/L和44mg/L，碳钢挂片的腐蚀率为0.4221mm/a、铜挂片的腐蚀率为0.0329mm/a、不锈钢挂片的腐蚀率为0.0299mm/a。
对比例2
缓蚀阻垢剂A各组分质量分数为：
NaH2PO4·2H2O 40%
SPC-602 1%
Na2MoO4·2H2O） 20%
BTA 1%
去离子水 余量
缓蚀阻垢剂B各组分质量分数为：
PBTCA 20%
ZnCl2 25%
去离子水 余量
A、B投加浓度分别为44mg/L和11mg/L，碳钢挂片的腐蚀率为0.0924mm/a、铜挂片的腐蚀率为0.0113mm/a、不锈钢挂片的腐蚀率为0.0119mm/a。
对比例3
缓蚀阻垢剂A各组分质量分数为：
NaH2PO4·2H2O 18%
Na2MoO4·2H2O） 6%
BTA 1%
去离子水 余量
缓蚀阻垢剂B各组分质量分数为：
PBTCA 20%
CaCl2 25%
去离子水 余量
A、B投加浓度分别为44mg/L和11mg/L，碳钢挂片的腐蚀率为0.6233mm/a、铜挂片的腐蚀率为0.0722mm/a、不锈钢挂片的腐蚀率为0.0691mm/a。
对比例的缓蚀阻垢效果均严重下降，均是因为物料或配比改编后，制成的缓蚀阻垢剂没有了在高氯环境下的好的缓蚀阻垢效果。
效果对比实验1
（模拟现有专利技术使用浓度试验）表2 对比例试验水质
。
在表2相同的水质条件下，采用本发明实施例4的配方与相关专利CN105160023A和CN106242088A公开的缓蚀阻垢剂进行缓蚀性能对比试验。对比实施例的试验方法、实验条件与实施例完全相同。
本发明实施例4配方A、B投加浓度分别为50mg/L，12mg/L，碳钢挂片的腐蚀率为0.0214mm/a、铜挂片的腐蚀率为0.0023mm/a、不锈钢挂片的腐蚀率为0.0031mm/a。
选取CN105160023A实施例3的配方配制出用于高氯高溴循环冷却水的缓蚀阻垢剂，药剂投加浓度15mg/L，试验结果碳钢挂片的腐蚀率为0.8051mm/a、铜挂片的腐蚀率为0.0838mm/a、不锈钢挂片的腐蚀率为0.1130mm/a。
选取CN106242088A实施例3的配方配制出一种用于高氯离子循环水的复合缓蚀阻垢剂，药剂投加浓度120mg/L，试验结果碳钢挂片的腐蚀率为0.6051mm/a、铜挂片的腐蚀率为0.0737mm/a、不锈钢挂片的腐蚀率为0.0904mm/a。
效果对比实验2
本发明实施例4配方A、B投加浓度分别为50mg/L，12mg/L，碳钢挂片的腐蚀率为0.0214mm/a、铜挂片的腐蚀率为0.0023mm/a、不锈钢挂片的腐蚀率为0.0031mm/a。
选取CN105160023A实施例3的配方配制出用于高氯高溴循环冷却水的缓蚀阻垢剂，药剂投加浓度70mg/L，试验结果碳钢挂片的腐蚀率为0.4811mm/a、铜挂片的腐蚀率为0.0441mm/a、不锈钢挂片的腐蚀率为0.0642mm/a。
选取CN106242088A实施例3的配方配制出一种用于高氯离子循环水的复合缓蚀阻垢剂，药剂投加浓度70mg/L，试验结果碳钢挂片的腐蚀率为0.8250mm/a、铜挂片的腐蚀率为0.0939mm/a、不锈钢挂片的腐蚀率为0.1504mm/a。
由以上对比实验结果可以看出，在氯离子浓度3000mg/L的水质条件下，本发明缓蚀阻垢剂表现出了优良的缓蚀性能，碳钢、铜及不锈钢的腐蚀率均远低于《GB/T50050-2007中华人过共和国国家标准工业循环冷却水设计规范》的要求。而两个对比专利公开的缓蚀阻垢剂配方在氯离子浓度3000mg/L的水质条件下，药剂投加量不管是模拟原专利使用浓度试验还是模拟本发明使用浓度试验，碳钢、铜及不锈钢的腐蚀率均远高于《GB/T50050-2007中华人过共和国国家标准工业循环冷却水设计规范》的要求。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于高氯离子循环水处理的缓蚀阻垢剂，其特征在于：由缓蚀阻垢剂A与缓蚀阻垢剂B按重量比3.6~4.4：1组成，缓蚀阻垢剂A由无机磷酸盐、阻垢分散剂、钼酸盐、铜缓蚀剂和去离子水复配而成；缓蚀阻垢剂B由质量分数10~30%的膦羧酸、15~35%锌盐和去离子水混合而成。
2.根据权利要求1所述的一种用于高氯离子循环水处理的缓蚀阻垢剂，其特征在于：所述的缓蚀阻垢剂A的各组分质量分数为：无机磷酸盐10~30%，阻垢分散剂 5~20%，钼酸盐2~10%，铜缓蚀剂0.2~2%，去离子水余量。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于高氯离子循环水处理的缓蚀阻垢剂，其特征在于：所述的阻垢分散剂为丙烯酸/丙烯酸羟烷基脂二元共聚物，阻垢分散剂在缓蚀阻垢剂A中的质量分数为10~15%。
4.根据权利要求1所述的一种用于高氯离子循环水处理的缓蚀阻垢剂，其特征在于：所述的钼酸盐为二水钼酸钠，钼酸盐在缓蚀阻垢剂A中的质量分数为3~8%。
5.根据权利要求1所述的一种用于高氯离子循环水处理的缓蚀阻垢剂，其特征在于：所述的铜缓蚀剂为苯并三氮唑，铜缓蚀剂在缓蚀阻垢剂A中的质量分数为0.5~1.5%。
6. 根据权利要求1所述的一种用于高氯离子循环水处理的缓蚀阻垢剂，其特征在于：所述的膦羧酸为2-膦酸丁烷-1,2, 4-三羧酸，膦羧酸在缓蚀阻垢剂B中的质量分数为15~25%。
7. 根据权利要求1所述的一种用于高氯离子循环水处理的缓蚀阻垢剂，其特征在于：所述锌盐为氯化锌，锌盐在缓蚀阻垢剂B中的质量分数为 20~30%。
8.根据权利要求1所述的一种用于高氯离子循环水处理的缓蚀阻垢剂，其特征在于：所述的无机磷酸盐为二水磷酸二氢钠，无机磷酸盐在缓蚀阻垢剂A中的质量分数为15~20%。
9.一种权利要求1~8任一项所述的用于高氯离子循环水处理的缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于，制备步骤为：
1）将无机磷酸盐、钼酸盐和铜缓蚀剂置于容器中加去离子水后搅拌8~13分钟，待其完全溶解后再加入阻垢分散剂，搅拌4~6分钟使物料混合均匀制得缓蚀阻垢剂A；
2）将锌盐置于容器中加去离子水搅拌4~6分钟，待其完全溶解后再加入膦羧酸，继续搅拌4~6分钟混合均匀制得缓蚀阻垢剂B，缓蚀阻垢剂A与缓蚀阻垢剂B分装。
10.一种权利要求1~8任一项所述的用于高氯离子循环水处理的缓蚀阻垢剂的应用，其特征在于：使用时将缓蚀阻垢剂A与缓蚀阻垢剂B按质量比投加于循环水系统中，缓蚀阻垢剂A的加入量为40~50mg/L，缓蚀阻垢剂B 的加入量为10~12.5mg/L。
CN201710642460.8A 2017-07-31 2017-07-31 一种用于高氯离子循环水处理的缓蚀阻垢剂及其制备方法和应用 Pending CN109319950A (zh)

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