CN110104803A - 一种环保型复合缓蚀阻垢剂、制备及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保型复合缓蚀阻垢剂、制备及使用方法,所述环保型复合缓蚀阻垢剂按重量百分比计组成为:无磷无锌阻垢剂37~75%,无磷无锌缓蚀剂10~22%,余量为去离子水,其中所述无磷无锌阻垢剂为葡萄糖酸钠、乙二胺四乙酸二钠或丙烯酸‑2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸共聚物中的一种或几种,所述无磷无锌缓蚀剂为脂肪酸聚氧乙烯醚和仲烷基磺酸钠的复配物。该复合缓蚀阻垢剂中不含磷和锌,避免了水体中磷或锌对环境造成的污染,符合绿色环保要求;且该环保型复合缓蚀阻垢剂的制备和使用方法简单,便于该环保型复合缓蚀阻垢剂的制备和应用。
Description
技术领域
本发明涉及缓蚀阻垢剂技术领域,具体涉及一种环保型复合缓蚀阻垢剂、制备及使用方法。
背景技术
循环冷却系统是工业生产过程中最常见和最常用的冷却方式,通常用水作为冷却介质,但在运行过程中,由于水体中各种离子的不断浓缩和溶解氧的存在,会出现结垢和腐蚀的问题,造成换热设备换热性能的下降,从而影响生产。
投加复合缓蚀阻垢剂是降低结垢和腐蚀故障的最佳手段。在循环水处理化学药剂中,最初使用的是无机聚磷药剂,不过这种药剂易产生磷酸钙沉淀。二十世纪七十年代开始,有机膦酸盐类药剂得到了长足发展,是目前最广泛使用的方案。由于含磷化合物的排放会引起水体富营养化,对环境造成危害。为此我国已经禁止含磷洗涤剂的生产和销售,综合污水排放标准也对磷的排放量做了限制(排放的一级A标准中的总磷要小于0.5mg/L)。近年来,无磷复合缓蚀阻垢剂的生产、使用及专利越来越多,例如,聚环氧琥珀酸(PESA)和聚天冬氨酸(PASP)由于不含磷,具有良好的螯合和阻垢功能,是最常用的无磷阻垢药剂。
在水循环系统腐蚀控制方面,最常用的是无机锌盐(硫酸锌、氯化锌),水体中总锌含量必须达到1.5~3.0mg/L才能有良好的缓蚀作用。而对于排放水中总锌的控制,GB8978-96污水综合排放标准中,一级标准要求总锌小于2.0mg/L;DB11/307-2005北京市水污染排放标准中,总锌一级标准限值1.0~2.0mg/L;GB25466-2010铅、锌工业污染物排放标准中,对于环境容量小,生态环境脆弱的地区,要求总锌小于1.0mg/L。这就与水体中利用无机锌盐缓蚀剂控制设备缓蚀发生矛盾。
随着国家对于环保要求越来越严格,无磷且不含锌盐的复合缓蚀阻垢剂是未来水体循环系统用缓蚀阻垢剂的发展方向。
发明内容
本发明的目的在于,克服现有技术中存在的缺陷,提供一种环保型复合缓蚀阻垢剂、制备及使用方法,该复合缓蚀阻垢剂中不含磷和锌,避免了水体中磷或锌对环境造成的污染,符合绿色环保要求;且该环保型复合缓蚀阻垢剂的制备和使用方法简单,便于该环保型复合缓蚀阻垢剂的制备和应用。
为实现上述目的,本发明的技术方案是设计一种环保型复合缓蚀阻垢剂,按重量百分比计组成为:无磷无锌阻垢剂37~75%,无磷无锌缓蚀剂10~22%,余量为去离子水。
优选的技术方案是,所述无磷无锌阻垢剂为葡萄糖酸钠、乙二胺四乙酸二钠或丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物中的一种或几种。
进一步优选的技术方案还有,所述无磷无锌阻垢剂为葡萄糖酸钠、乙二胺四乙酸二钠和丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物的混合物,三者的重量百分比分别为5~15%、2~5%和20~35%。
进一步优选的技术方案还有,所述无磷无锌缓蚀剂为脂肪酸聚氧乙烯醚和仲烷基磺酸钠的复配物,所述复配物中脂肪酸聚氧乙烯醚与仲烷基磺酸钠的重量比为1.5~2.5∶1。
进一步优选的技术方案还有,所述无磷无锌缓蚀剂中还含有苯并三氮唑,其重量百分比为0.5~1.5%。
为了确保该环保型复合缓蚀阻垢剂的顺利制备实施,现提出一种环保型复合缓蚀阻垢剂的制备方法,制备上述的环保型复合缓蚀阻垢剂,包括如下步骤:
S1:预混液的制备:室温下,按照上述各组成的重量百分比,将丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、脂肪酸聚氧乙烯醚和仲烷基磺酸钠的复配物、去离子水加入反应釜中,启动搅拌桨,搅拌10~20min,并控制温度为30~40℃,得预混液;
S2:环保型复合缓蚀阻垢剂的制备,按照上述各组成的重量百分比,将葡萄糖酸钠、乙二胺四乙酸二钠和苯并三氮唑加入所述步骤S1的预混液中,控制温度为30~40℃,搅拌60~80min,并静置30min,得环保型复合缓蚀阻垢剂成品。
为了便于该环保型复合缓蚀阻垢剂的应用和推广,现提出一种环保型复合缓蚀阻垢剂的使用方法,上述环保型复合缓蚀阻垢剂的使用方法,用加药泵连续投加于循环水池中,投加浓度为80~120mg/L。
本发明的优点和有益效果在于:
1、本发明环保型复合缓蚀阻垢剂的无磷无锌阻垢剂选用的是葡萄糖酸钠、乙二胺四乙酸二钠、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物中的一种或几种,该阻垢剂对钙、镁离子形成的各种垢样(如碳酸钙垢、硫酸钙垢、磷酸钙垢、铁腐蚀产物和悬浮颗粒)有良好的螯合和分散性能;其中无磷无锌缓蚀剂选用的是脂肪酸聚氧乙烯醚和仲烷基磺酸钠复配物或苯并三氮唑,其中脂肪酸聚氧乙烯醚和仲烷基磺酸钠复配物是一种表面活性剂,其具有优良的渗透和润湿的功能,能够吸附附着在金属表面,在金属设备表面形成一层薄薄的覆盖膜,使水体中的溶解氧不能在金属的阴极与水生产氢氧根离子,从而阻止了阴极处的反应,破坏了腐蚀过程,起到缓蚀功能;苯并三氮唑是一种优良的铜材质缓蚀剂,也可以作为其它金属缓蚀剂。
2、本发明环保型复合缓蚀阻垢剂为脂肪酸聚氧乙烯醚和仲烷基磺酸钠复配物与苯并三氮唑组合使用,保证了该复合缓蚀阻垢剂适用于各种金属设备或管材的缓蚀阻垢,该环保型复合缓蚀阻垢剂适用于中高硬度(钙硬度在200~600mg/L)或中高碱度(总碱度在200~500mg/L)的腐蚀、结垢型水质的冷却水系统,可广泛应用于石化、电力、冶金等行业领域。
3、本发明环保型复合缓蚀阻垢剂的制备和使用方法简单,便于该环保型复合缓蚀阻垢剂的制备和应用推广。
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描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
高效无磷缓蚀剂NPAA-1和高效无磷缓蚀剂NPAA-21均购置于广州市振科科技有限公司,葡萄糖酸钠、乙二胺四乙酸二钠、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物和苯并三氮唑均为市售商品。
实施例1
按照上述制备方法制备环保型复合缓蚀阻垢剂,其中各组分重量百分比计组成为:葡萄糖酸钠75%,高效无磷缓蚀剂NPAA-21(脂肪酸聚氧乙烯醚和仲烷基磺酸钠的复配物)11%,余量为去离子水。
采用《GBT 18175-2000水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法》和《GBT 16632-2008水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法》对其进行缓蚀性能和阻垢性能评价,环保型复合缓蚀阻垢剂投加浓度为80ppm,碳钢腐蚀率为0.04788mm/a,试片螺丝口略有腐蚀,其余表面光亮,较少粉粒状沉积垢及较多粒状浮垢,阻垢率达85.01%。
实施例2
按照上述制备方法制备环保型复合缓蚀阻垢剂,其中各组分重量百分比计组成为:葡萄糖酸钠37%,乙二胺四乙酸二钠30%,高效无磷缓蚀剂NPAA-1(脂肪酸聚氧乙烯醚和仲烷基磺酸钠的复配物)15%,余量为去离子水。
采用《GBT 18175-2000水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法》和《GBT 16632-2008水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法》对其进行缓蚀性能和阻垢性能评价,环保型复合缓蚀阻垢剂投加浓度为93ppm,碳钢腐蚀率为0.03986mm/a,试片螺丝口略有腐蚀,其余表面光亮,较少粉粒状沉积垢及较多粒状浮垢,阻垢率达86.45%。
实施例3
按照上述制备方法制备环保型复合缓蚀阻垢剂,其中各组分重量百分比计组成为:葡萄糖酸钠10%,乙二胺四乙酸二钠5%,丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物35%,高效无磷缓蚀剂NPAA-1(脂肪酸聚氧乙烯醚和仲烷基磺酸钠的复配物)18%和苯并三氮唑1%,余量为去离子水。
采用《GBT 18175-2000水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法》和《GBT 16632-2008水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法》对其进行缓蚀性能和阻垢性能评价,环保型复合缓蚀阻垢剂投加浓度为105ppm,碳钢腐蚀率为0.02048mm/a,试片螺丝口略有腐蚀,其余表面光亮,较少粉粒状沉积垢及较多粒状浮垢,阻垢率达87.56%。
实施例4
按照上述制备方法制备环保型复合缓蚀阻垢剂,其中各组分重量百分比计组成为:葡萄糖酸钠15%,乙二胺四乙酸二钠3%,丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物30%,高效无磷缓蚀剂NPAA-21(脂肪酸聚氧乙烯醚和仲烷基磺酸钠的复配物)10%和苯并三氮唑1.5%,余量为去离子水。
采用《GBT 18175-2000水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法》和《GBT 16632-2008水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法》对其进行缓蚀性能和阻垢性能评价,环保型复合缓蚀阻垢剂投加浓度为116ppm,碳钢腐蚀率为0.01993mm/a,试片螺丝口略有腐蚀,其余表面光亮,较少粉粒状沉积垢及较多粒状浮垢,阻垢率达90.6%。
对比例1
利用与实施例4相同的水质做对比实验,采用《GBT 18175-2000水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法》和《GBT 16632-2008水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法》对空白水质进行缓蚀性能和阻垢性能评价,碳钢腐蚀率为0.3568mm/a,试片表面严重腐蚀,较多粉末状沉积垢及粉状浮垢,阻垢率0%。
表1实施例1~4和对比例1的实验结果
实验结果表明:与对比例1相比,实施例1~4制备的保型复合缓蚀阻垢剂的阻垢率均在85%以上,其中实施例4制备的保型复合缓蚀阻垢剂的阻垢率最佳,且实施例4制备环保型复合缓蚀阻垢剂的碳钢腐蚀率最小0.01993mm/a,本发明保型复合缓蚀阻垢剂的使用效果达到《GBT 16632-2008水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法》和《GBT 18175-2000水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法》的要求,实现了发明目的。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种环保型复合缓蚀阻垢剂,其特征在于,按重量百分比计组成为:无磷无锌阻垢剂37~75%,无磷无锌缓蚀剂10~22%,余量为去离子水。
2.如权利要求1所述的环保型复合缓蚀阻垢剂,其特征在于,所述无磷无锌阻垢剂为葡萄糖酸钠、乙二胺四乙酸二钠或丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物中的一种或几种。
3.如权利要求2所述的环保型复合缓蚀阻垢剂,其特征在于,所述无磷无锌阻垢剂为葡萄糖酸钠、乙二胺四乙酸二钠和丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物的混合物,三者的重量百分比分别为5~15%、2~5%和20~35%。
4.如权利要求3所述的环保型复合缓蚀阻垢剂,其特征在于,所述无磷无锌缓蚀剂为脂肪酸聚氧乙烯醚和仲烷基磺酸钠的复配物,所述复配物中脂肪酸聚氧乙烯醚与仲烷基磺酸钠的重量比为1.5~2.5∶1。
5.如权利要求4所述的环保型复合缓蚀阻垢剂,其特征在于,所述无磷无锌缓蚀剂中还含有苯并三氮唑,其重量百分比为0.5~1.5%。
6.一种环保型复合缓蚀阻垢剂的制备方法,其特征在于,制备如权利要求5所述的环保型复合缓蚀阻垢剂,包括如下步骤:
S1:预混液的制备:室温下,按照权利要求5所述各组成的重量百分比,将丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、脂肪酸聚氧乙烯醚和仲烷基磺酸钠的复配物、去离子水加入反应釜中,启动搅拌桨,搅拌10~20min,并控制温度为30~40℃,得预混液;
S2:环保型复合缓蚀阻垢剂的制备,按照权利要求5所述各组成的重量百分比,将葡萄糖酸钠、乙二胺四乙酸二钠和苯并三氮唑加入所述步骤S1的预混液中,控制温度为30~40℃,搅拌60~80min,并静置30min,得环保型复合缓蚀阻垢剂成品。
7.一种环保型复合缓蚀阻垢剂的使用方法,其特征在于,如权利要求1~5所述环保型复合缓蚀阻垢剂的使用方法,用加药泵连续投加于循环水池中,投加浓度为80~120mg/L。
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