CN110028169A

CN110028169A - 一种用于处理循环冷却水的无磷缓蚀阻垢一体剂及制备方法

Info

Publication number: CN110028169A
Application number: CN201910322400.7A
Authority: CN
Inventors: 施劲强; 程道飞; 陈中楠
Original assignee: Suzhou Anfeng Environment Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou Anfeng Environment Protection Technology Co Ltd
Priority date: 2019-04-22
Filing date: 2019-04-22
Publication date: 2019-07-19

Abstract

本发明公开了一种用于处理循环冷却水的无磷缓蚀阻垢一体剂，按照质量百分数，由15‑20%的聚环氧琥珀酸（钠）、20‑30%的水解聚马来酸、20‑30%的2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸、5‑10%的硫酸锌以及余量的离子水配制而成。本发明中无有机膦酸盐和无机磷酸盐，为无磷产品，可完全生物降解，在随循环冷却水系统的废水排放到自然环境中后，不会导致自然环境恶化，也不会造成生物的死亡及生态环境的二次污染，十分环保。相对于目前主流的磷系配方及无磷缓蚀剂和阻垢剂分开投加配方，本发明不仅放量少，投放简便，而且阻垢率在96%以上，缓蚀率在95%以上，从而大大降低了循环冷却水处理的成本。

Description

一种用于处理循环冷却水的无磷缓蚀阻垢一体剂及制备方法

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种用于处理循环冷却水的无磷缓蚀阻垢一体剂及制备方法。

背景技术

工业冷却水在循环使用过程中，会出现不同程度的无机盐沉积、腐蚀及菌藻滋生等问题，造成换热设备效率下降、堵塞以及腐蚀穿孔等严重后果，为工业生产带来极大的隐患。而水处理化学药剂就是针对不同冷却循环水系统水质的要求，组成最佳水处理配方及相应的配套处理技术对水质进行稳定处理，以满足不同工业系统及排水要求，从而保证系统的正常运行。

随着我国工业循环冷却水处理技术逐渐完善，水处理化学药剂由初期的磷系、钼系、硅系及铬系等配方化学品逐步发展为以磷系统配方为主体的冷却水处理技术多元复合药剂，并且因其优良的性价比，在工业循环冷却水处理中得到了广泛的应用，至今仍占绝对主导地位。

由于磷又是菌藻繁殖的元素，工业冷却水在循环过程中含磷废水又随排污系统排放到自然环境中，长此以往会导致自然环境恶化，造成生物的死亡和生态环境的二次污染，因此现如今需用低磷和无磷、可生物降解的环境友好型水处理剂来取代以磷系统配方为主体的冷却水处理技术多元复合药剂。

发明内容

针对上述传统水处理化学药剂在使用中存在问题，本发明旨在提供一种用于处理循环冷却水的无磷缓蚀阻垢一体剂及制备方法，同时具有缓蚀和阻垢功能，并且可完全生物降解，用药量少，处理成本低。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种用于处理循环冷却水的无磷缓蚀阻垢一体剂，由聚环氧琥珀酸（钠）、水解聚马来酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、硫酸锌和离子水配制而成；

聚环氧琥珀酸（钠），对循环冷却水中的碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、氟化钙和硅垢起到良好的阻垢分散作用；

水解聚马来酸，具有良好的抑制水垢生长和剥离老垢的作用；

2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，具有良好的除垢抑制水垢生长作用；

硫酸锌，对有色金属和黑色金属起到的缓蚀的作用；

离子水，作为上述组分的配制溶剂。

进一步的，按照质量百分数，包含有15-20%的聚环氧琥珀酸（钠）、20-30%的水解聚马来酸、20-30%的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、5-10%的硫酸锌以及余量的离子水。

优选的，按照质量百分数，包含有18%的聚环氧琥珀酸（钠）、25%的水解聚马来酸、25%的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、7%的硫酸锌以及25%的离子水。

进一步的，所述无磷缓蚀阻垢一体剂的投加量为70mg/L。

一种用于处理循环冷却水的无磷缓蚀阻垢一体剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1）根据组分的质量比例，称取一定量的去离子水，并倒入制备容器中备用；

步骤2）根据组分的质量比例，称取一定量的聚环氧琥珀酸（钠）加入到上述称量好的去离子水中，并搅拌均匀；

步骤3）根据组分的质量比例，称取一定量的硫酸锌加入到上述聚环氧琥珀酸（钠）与去离子水的混合溶液中，并搅拌均匀；

步骤4）根据组分的质量比例，称取一定量的水解聚马来酸加入到上述聚环氧琥珀酸（钠）、去离子水和硫酸锌的混合溶液中，并搅拌均匀；

步骤5）根据组分的质量比例，称取一定量的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸加入到上述聚环氧琥珀酸（钠）、去离子水、硫酸锌和水解聚马来酸的混合溶液中，并搅拌均匀，即制得无磷缓蚀阻垢一体剂。

进一步的，步骤1）中，离子水占所制得的无磷缓蚀阻垢一体剂总质量的10-40%。

进一步的，步骤2）中，聚环氧琥珀酸（钠）占所制得的无磷缓蚀阻垢一体剂总质量的15-20%。

进一步的，步骤3）中，硫酸锌占所制得的无磷缓蚀阻垢一体剂总质量的5-10%。

进一步的，步骤4）中，水解聚马来酸占所制得的无磷缓蚀阻垢一体剂总质量的20-30%。

进一步的，步骤5）中，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸占所制得的无磷缓蚀阻垢一体剂总质量的20-30%。

本发明的有益效果是：

1、本发明的无磷缓蚀阻垢一体剂的配方中无有机膦酸盐和无机磷酸盐，为无磷产品，可完全生物降解，在随循环冷却水系统的废水排放到自然环境中后，不会导致自然环境恶化，也不会造成生物的死亡及生态环境的二次污染，十分环保。

2、相对于目前主流的磷系配方及无磷缓蚀剂和阻垢剂分开投加配方，本发明的无磷缓蚀阻垢一体剂投放量少，在相同水质条件下，其它同类产品投加浓度在80-100mg/L，而本发明的无磷缓蚀阻垢一体剂的投加浓度仅为70mg/L，而阻垢率在96%以上，缓蚀率95%以上，处理后的循环水排污水满足GB8978-1996污水排放综合标准，从而大大降低了循环冷却水处理的成本。

3、本发明的无磷缓蚀阻垢一体剂既具有缓蚀功能又具有阻垢功能，相对于无磷缓蚀剂和阻剂分开配方，本发明在现场实际的控制水质操作中更为简便及缓蚀阻垢控制效果更佳。

4、本发明的无磷缓蚀阻垢一体剂在高温下稳定，有一定的抗氯性及抗氧化性，能确保循环冷却水系统无结垢、腐蚀等现象。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的无磷缓蚀阻垢一体剂进行腐蚀试验和阻垢试验中所需补充水的水质要求图；

图2为本发明的无磷缓蚀阻垢一体剂的腐蚀试验结果图；

图3为本发明的无磷缓蚀阻垢一体剂的阻垢试验结果图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

一种用于处理循环冷却水的无磷缓蚀阻垢一体剂，按照质量百分数，由15-20%的聚环氧琥珀酸（钠）、20-30%的水解聚马来酸、20-30%的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、5-10%的硫酸锌以及余量的离子水配制而成。

硫酸锌，对有色金属和黑色金属起到的缓蚀的作用；

离子水，作为上述组分的配制溶剂。

进一步的，所述无磷缓蚀阻垢一体剂的投加量为70mg/L。

优选的，离子水占所制得的无磷缓蚀阻垢一体剂总质量的10-40%；聚环氧琥珀酸（钠）占所制得的无磷缓蚀阻垢一体剂总质量的15-20%；硫酸锌占所制得的无磷缓蚀阻垢一体剂总质量的5-10%；水解聚马来酸占所制得的无磷缓蚀阻垢一体剂总质量的20-30%；2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸占所制得的无磷缓蚀阻垢一体剂总质量的20-30%。

本发明对所制得的无磷缓蚀阻垢一体剂进行了静态性能试验，具体测试方法和结果如下：

1、腐蚀试验

采用循环冷却水处理用阻垢缓蚀剂性能评定标准SH2604.12-2001。

2.1、仪器设备

旋转挂片腐蚀试验仪、2000mL普通烧杯。

2.2、试验条件

试验用水根据现场补充水情况配制而成，补充水水质参见图1表格所示；

试验温度：控制温度在40.0±1℃；

旋转速度：试片旋转速度为75转/分钟；

试验时间：从试片挂入温度为40.0±1℃的试验中起计算时间，工72小时试验结束；

试片：采用标准I型碳钢试片，且试片不经预膜处理。

2.3、试验步骤

准备好腐蚀试片，处理并称重，调整好腐蚀测试仪。取补充水，用容量瓶准确量取2000mL分装于烧杯中，按要求加入水处理剂，搅拌均匀后放置于旋转挂片试验仪60±1℃的恒温水浴中，保持液位不变。浓缩至补充水的5倍，调整水温到40.0±1℃，之后将试片固定在腐蚀测试仪的挂片器上，试验计时开始。在此浓缩和试验过程中，滴加硫酸，使pH值始终保持在8.0±0.2范围内。试验计时后，为保持液位不变，需不定时补充去离子水。72小时后，取出试片，处理后称重、计算。

2.4、试验结果

参见图2所示，图2表示本发明无磷缓蚀阻垢一体剂的腐蚀试验结果表。

有图2显示的试验结果可以看出，本发明的无磷缓蚀阻垢一体剂具有良好的缓蚀性能，其腐蚀速率远远低于模拟试验评价标准。

2、阻垢试验

采用碳酸钙沉积法《冷却水分析试验方法》401-1993。

2.1、仪器

多孔恒温水浴锅、1000mL刻度烧杯、500mL容量瓶、10mL及15mL移液管。

2.2、试验用水

试验用水根据现场补充水情况配制而成，补充水水质参见图1表格所示。

2.3、试验过程

在1000mL刻度烧杯中准确地加入本发明的无磷缓蚀阻垢一体剂，然后量取1000g配置水加入到烧杯中。

将烧杯置入已升温的恒温水浴中进行80℃温度蒸发浓缩。浓缩过程中，当试液蒸发到浓缩倍数为5倍时，取出烧杯，将试液转移到500mL容量瓶中，摇晃均匀，加盖，继续置于80℃的水浴中，从计时开始恒温静置10h。

静置10h后，关闭电源，根据分析时间的要求，可进行自然冷却或放入冷却水中快速冷却至室温。过滤后分析水样中钙离子的浓度。

实验中应同时进行不加本发明的无磷缓蚀阻垢一体剂而其他步骤相同的空白试验加以对比。

2.4、试验结果

将试液试验前后Ca²⁺浓度与不加本发明的无磷缓蚀阻垢一体剂的空白试验中Ca²⁺浓度做对比，计算本发明的无磷缓蚀阻垢一体剂用量相应的阻垢率，得到如图3所示的阻垢试验的结果表。

从图3中的试验结果可以看出，本发明的无磷缓蚀阻垢一体剂具有良好的阻垢性能。

3、结论

经过静态腐蚀试验、静态阻垢试验评定，结果可知：本发明的无磷缓蚀阻垢一体剂在浓缩倍数达到5倍条件下时，缓蚀阻垢性能良好，可以应用于工业循环水现场。

同时，本发明对所制得无磷缓蚀阻垢一体剂进行了现场实地测试，在成都某半导体企业循环冷却水系统中，实际投加本发明的无磷缓蚀阻垢一体剂。从现场的腐蚀检测挂片和冷冻机组冷凝器运行情况可以进一步说明本发明的无磷缓蚀阻垢一体剂的实际实用效果。

冷冻机使用的循环冷却水运行6个月后趋近温度只有0.4℃，基本与新设备运行数据一致，反应冷凝器换热器无结垢导致热传导率降低，从而充分说明本发明的无磷缓蚀阻垢一体剂的阻垢效果优良。

在循环冷却水系统中投加本发明的无磷缓蚀阻垢一体剂3个月后，取检悬挂碳钢腐蚀监测挂片，挂片表面无明显腐蚀存在，从而充分说明本发明的无磷缓蚀阻垢一体剂的缓蚀效果优良。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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

1.一种用于处理循环冷却水的无磷缓蚀阻垢一体剂，其特征在于：由聚环氧琥珀酸（钠）、水解聚马来酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、硫酸锌和离子水配制而成；

硫酸锌，对有色金属和黑色金属起到的缓蚀的作用；

离子水，作为上述组分的配制溶剂。

2.根据权利要求1所述的用于处理循环冷却水的无磷缓蚀阻垢一体剂，其特征在于：按照质量百分数，包含有15-20%的聚环氧琥珀酸（钠）、20-30%的水解聚马来酸、20-30%的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、5-10%的硫酸锌以及余量的离子水。

3.根据权利要求2所述的用于处理循环冷却水的无磷缓蚀阻垢一体剂，其特征在于：按照质量百分数，包含有18%的聚环氧琥珀酸（钠）、25%的水解聚马来酸、25%的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、7%的硫酸锌以及25%的离子水。

4.根据权利要求1所述的用于处理循环冷却水的无磷缓蚀阻垢一体剂，其特征在于：所述无磷缓蚀阻垢一体剂的投加量为70mg/L。

5.一种用于处理循环冷却水的无磷缓蚀阻垢一体剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的用于处理循环冷却水的无磷缓蚀阻垢一体剂的制备方法，其特征在于：步骤1）中，离子水占所制得的无磷缓蚀阻垢一体剂总质量的10-40%。

7.根据权利要求5所述的用于处理循环冷却水的无磷缓蚀阻垢一体剂的制备方法，其特征在于：步骤2）中，聚环氧琥珀酸（钠）占所制得的无磷缓蚀阻垢一体剂总质量的15-20%。

8.根据权利要求5所述的用于处理循环冷却水的无磷缓蚀阻垢一体剂的制备方法，其特征在于：步骤3）中，硫酸锌占所制得的无磷缓蚀阻垢一体剂总质量的5-10%。

9.根据权利要求5所述的用于处理循环冷却水的无磷缓蚀阻垢一体剂的制备方法，其特征在于：步骤4）中，水解聚马来酸占所制得的无磷缓蚀阻垢一体剂总质量的20-30%。

10.根据权利要求5所述的用于处理循环冷却水的无磷缓蚀阻垢一体剂的制备方法，其特征在于：步骤5）中，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸占所制得的无磷缓蚀阻垢一体剂总质量的20-30%。