CN110127871A - 一种新型阻垢剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型阻垢剂及其应用，属于水处理领域，目的在于解决现有的工业循环水用阻垢剂一般为多种物质混合的复配阻垢剂，使用量大的问题。本申请的新型阻垢剂是一种单组份阻垢剂，其分子式为O,O'‑二（异丙基）二硫代磷酸三乙铵。本申请的阻垢剂具有单组份、用量少、阻垢效率高、性能稳定、水溶性好和使用简单的优点，能够提高循环水重复利用率，减少水资源消耗。本申请适用于循环水的阻垢，尤其适用于油田污水系统、小型锅炉、采暖热网等领域循环水的阻垢，具有广泛的应用价值和较好的应用前景，能够带来显著的经济效益和社会效益，值得大规模推广和应用。

Description

一种新型阻垢剂及其应用
技术领域
本发明涉及水处理领域，具体为一种新型阻垢剂及其应用。本申请提供一种单一组分的阻垢剂，其具有高效、使用简单、用量少、性能稳定和水溶性好等优点，具有较好的应用前景。
背景技术
水资源是国家经济安全和长远发展的“三大战略资源”之一。我国人口众多，而人均水资源占有量仅为世界平均水平的1/4，人均资源缺水严重。伴随工业迅猛发展，工业用水量急剧上升。其中，工业循环用水在运行过程中，伴随着水分的不断蒸发、浓缩，水中Ca2+、Mg2+、Ba2+等金属阳离子和CO3 2-、SO4 2-、PO4 3-等阴离子浓度逐渐增大，从而造成大部分的换热等设备都存在无机盐结垢、金属腐蚀和微生物滋生等问题。这些问题的存在，不仅大大降低了传热效率和冷却效果，还将增大能耗，严重影响系统运行的安全性与稳定性。目前，解决循环冷却水系统结垢问题的主流方法仍是向循环冷却水中投加水处理剂(即阻垢剂)，该方法因具有设备简单、操作方便、投资成本小和阻垢效果好等优点，而成为工业循环用水处理最直接有效的方法。通过向循环冷却水中添加阻垢剂，不仅能有效解结垢问题，还具有节能降耗、节水减排、保护环境、降低生产成本等优点。
然而，现有的工业循环水用阻垢剂一般为多种物质混合的复配阻垢剂，其使用量大，阻垢效率参差不齐，水溶性不够好。
为此，迫切需要一种新的阻垢剂，以解决上述问题。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对现有的工业循环水用阻垢剂一般为多种物质混合的复配阻垢剂，使用量大的问题，提供一种新型阻垢剂及其应用。本申请的新型阻垢剂是一种单组份阻垢剂，其分子式为O,O'-二(异丙基)二硫代磷酸三乙铵，其具有单组份、用量少、阻垢效率高、性能稳定、水溶性好和使用简单的优点，值得大规模推广和应用。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种新型阻垢剂，该阻垢剂为O,O'-二(异丙基)二硫代磷酸三乙铵，其分子结构式如下：
所述O,O'-二(异丙基)二硫代磷酸三乙铵的浓度为1-600mg/L。
所述O,O'-二(异丙基)二硫代磷酸三乙铵的浓度为10-400mg/L。
所述O,O'-二(异丙基)二硫代磷酸三乙铵的浓度为50-200mg/L。
前述阻垢剂在循环水中的应用。
将O,O'-二(异丙基)二硫代磷酸三乙铵应用于循环水中。
所述O,O'-二(异丙基)二硫代磷酸三乙铵在循环水中的浓度为1-600mg/L。
所述O,O'-二(异丙基)二硫代磷酸三乙铵在循环水中的浓度为10-400mg/L。
所述O,O'-二(异丙基)二硫代磷酸三乙铵在循环水中的浓度为50-200mg/L。
如前所述，本申请提供一种新型阻垢剂及其应用。本申请的阻垢剂为O,O'-二(异丙基)二硫代磷酸三乙铵，其分子结构式如下：
与现有的复配阻垢剂不同，本申请是一种单组份阻垢剂。实验结果显示，本申请的阻垢剂具有水溶性好，性能稳定，使用简单，用量少的优点。进一步，测试结果表明：当O,O'-二(异丙基)二硫代磷酸三乙铵的加药量为5mg/L时，阻垢率达到79.53％，具有显著的进步意义；当O,O'-二(异丙基)二硫代磷酸三乙铵的加药量为50mg/L时，阻垢率达到94.35％；当O,O'-二(异丙基)二硫代磷酸三乙铵的加药量为100mg/L时，阻垢率达到98.77％；当O,O'-二(异丙基)二硫代磷酸三乙铵的加药量为200mg/L时，阻垢率达到99.32％，具有极好的阻垢效果。
本发明的阻垢剂采用单一组分，添加方便、简单。同时，本申请的用量少，操作简单，方便快捷，阻垢率高，水溶性好，能够均匀地分散在水相中，有效延长阻垢期限，有利于延长装置的生产运行周期。
进一步，本申请请求保护该阻垢剂在循环水中的应用。本申请阻垢剂处理循环水时的浓度为1-600mg/L，优选为10-400mg/L；更优选地，O,O'-二(异丙基)二硫代磷酸三乙铵处理循环水时的浓度为50-200mg/L。
综上所述，本申请的阻垢剂具有单组份、用量少、阻垢效率高、性能稳定、水溶性好和使用简单的优点，能够提高循环水重复利用率，减少水资源消耗。本申请适用于循环水的阻垢，尤其适用于油田污水系统、小型锅炉、采暖热网等领域循环水的阻垢，具有广泛的应用价值和较好的应用前景，能够带来显著的经济效益和社会效益，值得大规模推广和应用。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
(一)实施例
本实施例中，阻垢剂的分子式如下：
将本申请的阻垢剂配置成不同浓度(具体如下表1所示)，并进行阻垢率测定，测定结果如下表1所示。
表1不同浓度阻垢剂的阻垢率测定
阻垢剂浓度(mg/L) 阻垢率(％)
实施例1 5 79.53
实施例2 10 82.77
实施例3 50 94.35
实施例4 100 98.77
实施例5 200 99.32
实施例6 300 99.73
实施例7 600 99.82
(二)阻垢率测定
本实施例中，阻垢率测定过程及阻垢率计算方法参见GB/T16632-2008《水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法》，具体如下。
1.试剂及溶液的配置
实验过程所用到的试剂均为分析纯，实验操作过程中所用的水均符合(GB/T6682)一级水的规定。测定阻垢剂阻垢性的碳酸钙沉积法实验中，主要试剂如下：硼砂缓冲溶液(pH≈9)、氢氧化钾溶液(200g·L-1)、盐酸标准滴定溶液(0.1mo1·L-1)、乙二胺四乙酸二钠(EDTA)标准滴定溶液(0.01mo1·L-1)、钙羧酸指示剂、氯化钙标准溶液(1ml约含6.0mg·ml-1的Ca2+)、溴甲酚绿-甲基红指示液、碳酸氢钠标准溶液(1ml约含18.3mg·mL-1的HCO3 2-)。
2.实验所用溶液的配制
氢氧化钾溶液(200g·L-1)：称取100g氢氧化钾固体置于250mL烧杯中，溶解后，溶液转移至500mL容量瓶，经洗涤、定容得到氢氧化钾溶液。
硼砂缓冲溶液(pH≈9)：称取3.8g十四水硼酸钠固体置于100mL烧杯中，溶解后，溶液转移至1000mL容量瓶，经洗涤、定容得到硼砂缓冲溶液。
钙羧酸指示剂：称取0.2g钙羧酸指示剂固体和100g氯化钾固体置于研钵中，混合、研磨均匀，研磨均匀的混合物存放于磨口瓶中。
溴甲酚绿-甲基红指示液：称取0.1g溴甲酚绿固体溶于95％乙醇，并用95％乙醇稀释定容至100mL。称取0.2g甲基红固体溶于95％乙醇，并用95％乙醇稀释定容至100mL。取30mL溴甲酚绿溶液与10mL甲基红溶液混合均匀，即得到溴甲酚绿-甲基红指示剂。
碳酸氢钠标准溶液(1ml约含18.3mg·mL-1的HCO3 2-)：称取25.2g碳酸氢钠置于100mL烧杯，溶解后，溶液转移至1000mL容量瓶，经洗涤、定容得到碳酸氢钠标准溶液。
氯化钙标准溶液(1ml约含6.0mg·ml-1的Ca2+)：称取16.7g无水氯化钙置于100mL烧杯中，溶解后，溶液转移至1000mL容量瓶，经洗涤、定容得到氯化钙标准溶液。
3.实验操作
实验组：量取250mL水置于500mL烧杯中，再用滴定管向烧杯中加入20mL的氯化钙标准溶液置；再向该烧杯中加入5.0mL水处理剂试样溶液，搅拌均匀；然后，向烧杯中加入20mL硼砂缓冲溶，搅拌均匀；搅拌状态下，缓慢滴加20mL碳酸氢钠标准溶液；将溶液转移至500mL容量瓶中，经洗涤、定容得到所需试液。
空白组：不加入水处理剂，其余实验步骤同实验组相同。
量取100mL实验组试液置于洁净的250mL锥形瓶中，再量取100mL空白组试液置于洁净的250mL锥形瓶中。控制恒温水浴锅温度达到(80±1)℃，将两个锥形瓶浸入水浴锅(试液的液面不得高于水浴的液面)中，恒温放置10h。冷至室温，用中速定量滤纸干过滤。移取25.0mL实验组试液滤液和25.0mL空白组试液滤液分别置于250mL锥形瓶，加水至约80mL，分别量取5mL的氢氧化钾溶液加入锥形瓶中，再分别称取0.1g钙羧酸指示剂加入锥形瓶中，得到紫红色溶液。最后，用EDTA标准滴定溶液滴定至溶液由紫红色变为亮蓝色时即为终点。
4.阻垢率计算
参照GB/T16632-2008《水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法》，对试液中Ca2+质量浓度ρ和阻垢剂阻垢率η进行计算。
4.1Ca2+质量浓度ρ的计算公式如下：
式(1)中，V2是消耗的EDTA标准滴定溶液的体积数值，单位为mL；c是EDTA标准滴定溶液浓度，单位mol·L-1；V是量取氯化钙标准溶液的体积数值，单位mL；M是钙离子摩尔质量的数值，单位g·mol-1(M＝40.08)。
4.2以百分率表示的水处理剂除垢性能η的计算公式如下：
式(2)中，ρ4为加入水处理剂试液实验后溶液钙离子(Ca2+)浓度的数值，单位mg·mL-1；ρ3为空白试液实验后溶液钙离子(Ca2+)浓度的数值，单位mg·mL-1；0.240为实验前配置好的试液钙离子(Ca2+)浓度的数值，单位mg·mL-1。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (5)

1.一种新型阻垢剂，其特征在于，该阻垢剂为O,O'-二（异丙基）二硫代磷酸三乙铵，其分子结构式如下：
。
2.根据权利要求1所述阻垢剂，其特征在于，所述O,O'-二（异丙基）二硫代磷酸三乙铵的浓度为1-600mg/L。
3.根据权利要求1所述阻垢剂，其特征在于，所述O,O'-二（异丙基）二硫代磷酸三乙铵的浓度为10-400mg/L。
4.根据权利要求1所述阻垢剂，其特征在于，所述O,O'-二（异丙基）二硫代磷酸三乙铵的浓度为50-200mg/L。
5.前述权利要求1~4任一项所述阻垢剂在循环水中的应用。
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