CN110845026B - 一种新型密闭循环水系统缓蚀阻垢剂及其使用方法 - Google Patents

一种新型密闭循环水系统缓蚀阻垢剂及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种新型密闭循环水系统缓蚀阻垢剂及其使用方法，属于闭式系统水处理技术领域。上述缓蚀阻垢剂，由以下质量百分比组分组成：软水60‑70％；碱度调节剂8‑10％；有机胺5‑10％；钼酸盐4‑10％；2‑磷酸基‑1,2,4‑三羧酸丁烷5‑10％。本发明的缓蚀阻垢剂具有优良的缓蚀性，碳钢年腐蚀率低于0.075mm/a，不锈钢、铜、铜合金年腐蚀率低于0.005mm/a。

Description

一种新型密闭循环水系统缓蚀阻垢剂及其使用方法
技术领域
本发明涉及闭式系统水处理技术领域，具体提供一种新型密闭循环水系统缓蚀阻垢剂及其使用方法。
背景技术
密闭循环水系统简称闭式系统，顾名思义是指热水或冷水在一个封闭的循环系统中得到冷却或者升温的过程。密闭系统与敞开式系统不同，敞开式循环水系统有蒸发损失并受大气中杂质的污染，也与直流系统不同，直流冷却水系统内冷却设备用的水只使用一次就排放，而密闭系统只需要很少量的补充水，且系统内不容易产生沉积物。该系统不存在水蒸发和盐分浓缩等问题，循环水和药剂流失量很少。在该系统中降温后或者升温后的循环水经由冷却管与外界进行热交换，将介质或者空气的热量带走。
所谓“密闭”系统指该系统不采用敞开式蒸发来冷却水，而且循环水量损失不超过5％。按照水处理设计的初衷，这类系统很少需要维护，因为一次加药后，正常运行时药剂一直保持着它们的作用。鉴于这一点，该系统的处理方法与敞开式循环水系统以及直流冷却水系统都不同，着重考虑防腐，防垢和防止微生物反之问题不必过多考虑。但是事实上，却并非如此，首先，设备的设计缺陷或者设备改造等，各式各样的原因，造成系统密闭效果很差，补水量不稳定，且大于5％。其次，因为补水量很少，在非大型的工业企业，不具备专职人员，对设备的运行、维护均造成设备运行的不稳定型，补水变化很大，比如设计补水为除盐水或者软水，但是除盐设备或者软化设备出现失效，但是现场人员不能及时发现，将不合格的补充水补充进入系统，造成系统的结垢，菌藻滋生，污垢粘附等现象，并且前期不宜发现，发现后这类设备一般排水口很小，置换水质有存在较大的困难。因此要求选用药剂有很大的应对范围，既能防腐、也能阻垢、分散等多功能一体，并且对多种水质均有处理效果。
密闭式循环水系统，工况条件比较苛刻，例如温度比较高，对传热效率要求比较严格，因此闭式循环水系统有时才用软化水、除盐水以及冷凝水作为循环水的补充水。闭式循环水系统所用的设备和装置由现场工况决定，差别很大，要求的水质也不同，因此闭式循环冷却水质标准一般依据冷却设备或者设计根据现场要求确定。系统就相当的复杂，每换一个系统、每换一个厂家就需要进行详细的现场调研，进行技术服务及后期维护带来很大的工作量；另外，目前常规用于密闭系统的缓蚀阻垢剂在软化水、纯水这样的系统中一是处理效果不好，表现为腐蚀严重超标；有的药剂配方虽然缓蚀效果尚可，但又对环境有一定的危害，因此我们有必要对该系统进行归纳，筛选出适合此类系统的通用药剂，这些药剂应该适用范围广(如适用不同的水质和和不同的工况条件)、处理效果好以及环境友好。因此我们有必要对该系统进行归纳，筛选出适合此类系统的药剂，使用水质广泛，使用的工况条件广泛，并且现场操作简单。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种新型密闭循环水系统缓蚀阻垢剂及其使用方法；本发明通过选择合适的无机盐、有机胺类和碱性组分，在设备表面形成一层沉积膜，且对进入系统的杂质及系统原有的铁锈等进行分散，不进一步粘附在换热器表面，影响系统换热。
为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：
一方面，本发明提供一种新型密闭循环水系统缓蚀阻垢剂，由以下质量百分比组分组成：
Figure BDA0002290519580000021
优选的，上述新型密闭循环水系统缓蚀阻垢剂，由以下质量百分比组分组成：
Figure BDA0002290519580000031
进一步的，软水是利用树脂去除水中硬度，水质溶解性离子不减少，水的腐蚀性增加，因去除硬度离子，无结垢风险；但在现实操作中，经常出现软水效果不佳现象，因此要求药剂具有阻垢性能。
进一步的，所述碱度调节剂为脂肪胺和/或氢氧化物。脂肪胺具有调节pH、分散、缓蚀的作用，氢氧化物调整pH，有效达到钝化区间。
上述脂肪胺的作用是通过与水中的钙离子和镁离子形成络合物以达到对二者的去除，以防止钙、镁离子不会以氢氧化物沉淀的形式沉积等。为了避免因脂肪胺分子结构中的空间位阻以使得更容易与钙镁离子的配位，可以较好地为异丙胺、己二胺等，于此不再详列。
氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化镁、氢氧化钾等。
进一步的，所述有机胺为醇胺，提高药剂的缓蚀性能、分散性能，减缓腐蚀，且避免出现污垢粘附管壁的现象。可以选择二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺等。
另一方面，本发明还提供一种上述新型密闭循环水系统缓蚀阻垢剂的使用方法，使用过程中，按照缓蚀阻垢剂在水中浓度为400-600ppm进行添加，添加后pH为8.8-10.5。
进一步的，所述缓蚀阻垢剂适用于密闭系统，且补水为软水、纯水、乙二醇、自来水的系统。
所述软水水质硬度为零(腐蚀性较强，且有软化效果不佳，存在结垢的危险)；纯水为去除水中所有可溶性离子、不溶性杂质的水质；乙二醇系统非水介质(降温介质极性较强)；自来水系统结垢、腐蚀并重。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明缓蚀阻垢剂适用于密闭系统，补水为软水、纯水、乙二醇、自来水的系统，且对系统的密闭性要求不高，可以有效对系统的缓蚀、阻垢有明显，明显优于无机药剂钼酸盐、钨酸盐、铬酸盐的单独使用的效果，且排放符合环保要求；与有机药剂相比，有明显的缓蚀性能提高，且提高药剂在系统的停留时间，减少补药量及工作量，避免运行期间出现药剂量不足的困难。
本发明通过选择合适的钼酸盐、有机胺类和碱性组分，在设备表面形成一层沉积膜，且对进入系统的污杂质及系统原有的铁锈等进行分散，不进一步粘附在换热器表面，影响系统换热。
本发明中有机膦羧酸类以及其他许多药剂作为阻垢分散成分，可以改变碳酸钙等垢的结构类型，与阻垢分散剂进行络合，形成可溶性络合物，从而达到阻垢的作用。
同时，本发明的缓蚀阻垢剂具有优良的缓蚀性，碳钢年腐蚀率低于0.075mm/a，不锈钢、铜、铜合金年腐蚀率低于0.005mm/a。
附图说明
图1为本发明制备的新型密闭循环水系统缓蚀阻垢剂应用一年后的现场照片。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例和附图进行详细描述。
实施例1
一种新型密闭循环水系统缓蚀阻垢剂，由以下质量百分比组分组成：
Figure BDA0002290519580000041
实施例2
一种新型密闭循环水系统缓蚀阻垢剂，由以下质量百分比组分组成：
Figure BDA0002290519580000051
实施例3
一种新型密闭循环水系统缓蚀阻垢剂，由以下质量百分比组分组成：
Figure BDA0002290519580000052
实施例4
一种新型密闭循环水系统缓蚀阻垢剂，由以下质量百分比组分组成：
Figure BDA0002290519580000053
实施例5
一种新型密闭循环水系统缓蚀阻垢剂，由以下质量百分比组分组成：
Figure BDA0002290519580000054
实施例6
一种新型密闭循环水系统缓蚀阻垢剂，由以下质量百分比组分组成：
Figure BDA0002290519580000061
实施例7
一种新型密闭循环水系统缓蚀阻垢剂，由以下质量百分比组分组成：
Figure BDA0002290519580000062
上述新型密闭循环水系统缓蚀阻垢剂的使用方法，使用过程中，按照缓蚀阻垢剂在水中浓度为400-600ppm进行添加，添加后pH为8.8-10.5。
为进一步说明本发明的有益效果，设置对比例如下。
对比例1
将钼酸钠替换成等量的钨酸钠，其余与实施例7相同。
对比例2
一种缓蚀阻垢剂，由以下质量百分比组分组成：软水43％，磺酸基三元共聚物32％，三乙醇胺20％，钼酸钠5％。
对比例3
一种缓蚀阻垢剂，由以下质量百分比组分组成：软水43％，聚丙烯酸32％，三乙醇胺20％，钨酸钠5％。
对比例4
一种缓蚀阻垢剂，由以下质量百分比组分组成：软水60％，PBTCA16％，钼酸钠4％，三乙醇胺20％。
对比例5
一种缓蚀阻垢剂，由以下质量百分比组分组成：三乙醇胺10％、PBTCA 10％和苯并三氮唑4％、氢氧化钠10％和软水66％。
对上述实施例1-7和对比例1-5进行阻垢实验，实验过程参见GB/T16632-2008《水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法》，测试结果见表1。实验条件：(1)试验温度：80±1℃；(2)实验用水为国标配水，保温10小时。
缓蚀性能试验采用旋转挂片法，根据GB50050-2007《工业循环冷却水处理设计规范》，实验条件为：实验装置：RCC-I型旋转挂片实验仪；试片材质：碳钢，碳钢良好挂片；试片转速：80r/min；实验温度：45+1℃；实验周期：72h；试片面积：28cm2；实验水：自来水。测试结果见表1。其中，空白实验中不添加任何缓蚀阻垢剂。
表1
Figure BDA0002290519580000071
实验过程中，按照500ppm添加缓蚀阻垢剂，pH基本调整在9.0-9.5之间，由表1可知，本发明的缓蚀阻垢剂具有较好的缓蚀阻垢性能。
进一步的，利用上述实施例和对比例的缓蚀阻垢剂随软水、纯水进行旋转挂片实验；结果见表2。实验装置：RCC-I型旋转挂片实验仪；试片材质：碳钢，不锈钢、紫铜，挂片良好；试片转速：80r/min；实验温度：45+1℃；实验周期：72h；试片面积：28cm2；实验水：软水、纯水。
表2
Figure BDA0002290519580000081
由表2可知，本发明的缓蚀阻垢剂对碳钢、不锈钢、紫铜腐蚀率均符合国标要求；对不同水质条件具有普遍适用性。
利用上述实施例7的缓蚀阻垢剂，结合现场的情况，密闭排放阻垢缓蚀剂现场使用方法如下，在开机后进行初加药，初加药按照pH8.8-10.5进行投加，在使用时，定期测定pH不低于8.8即可，同时每月进行一次取样分析，通过分析数据进行药剂监督，通过两年的现场使用，个别系统中间进行补加，日常控制方面，现场人员利用手持式酸度计可对水质的pH进行监测，仪器使用方便、快捷，简单易学。提高了现场对系统的控制、减少了服务的工作量，每月进行一次全面的水质监测即可。
空调近零排放药剂我们在以下几家进行了使用，具体情况如下：
某科研院所，每年运行10个月左右，密闭系统一套，使用了两年，效果反馈效果很好，挂片腐蚀率符合国标要求，保证了对撞机系统的安全运行。
某冷冻水系统，全年运行，4月中旬-10月中旬低温系统，10月至次年4月为采暖水系统，系统循环量600m3/h。经过现场使用，腐蚀性能良好，补水虽为软水，但软化效果不佳，开盖验收后，铜管表面光亮、无垢，监测管片腐蚀率合格。
某医院冷冻水系统，每年4月-10月运行，循环量为900600m3/h，现场运行一年，补水为纯水，现场腐蚀率控制良好，系统无腐蚀。
某冷冻水系统，每年4月-10月运行，该系统为运行5年后，未进行药剂控制，出现严重腐蚀，补加药剂后，出现大量锈蚀，通过几次置换后，系统稳定，尤其在第二年时锈蚀基本消失，得到现场实用好评。
某系统运行一个周期的统计数据见表3。
表3
Figure BDA0002290519580000091
由以上数据可以看到在夏季密闭系统统计数据，同时测定总铁、总铜数据均能符合国标要求。
通过现场监测管片、碳钢、铜挂片均达到了国标GB50050-2007的腐蚀率要求。
本发明实施例7的缓蚀阻垢剂在某单位使用一年后打开换热器检查，现场拍摄的照片见图1，通过现场使用情况下的宏观验收结果可以看到，换热器表面光亮，各项运行数据良好，未出现腐蚀，效果良好。
对一年运行期的数据进行分析，数据显示总铁含量均低于1.0mg/L，且系统仍未发生任何结垢现象，证明效果良好，可以推广应用。
综上可知，本发明制备的缓蚀阻垢剂具有优良的缓蚀性，碳钢年腐蚀率低于0.075mm/a，不锈钢、铜、铜合金年腐蚀率低于0.005mm/a。
以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种新型密闭循环水系统缓蚀阻垢剂，其特征在于，由以下质量百分比组分组成：
Figure FDA0003445892530000011
所述碱度调节剂为脂肪胺和/或氢氧化物；
所述脂肪胺为异丙胺、己二胺；
所述有机胺为二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺。
2.根据权利要求1所述的新型密闭循环水系统缓蚀阻垢剂，其特征在于，由以下质量百分比组分组成：
Figure FDA0003445892530000012
3.根据权利要求1所述的新型密闭循环水系统缓蚀阻垢剂，其特征在于，所述氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化镁或氢氧化钾。
4.权利要求1-3任一所述的新型密闭循环水系统缓蚀阻垢剂的使用方法，其特征在于，使用过程中，按照缓蚀阻垢剂在水中浓度为400-600ppm进行添加，添加后pH为8.8-10.5。
5.根据权利要求4所述的新型密闭循环水系统缓蚀阻垢剂的使用方法，其特征在于，所述缓蚀阻垢剂适用于密闭系统，且补水为软水、纯水、乙二醇、自来水的系统。
6.根据权利要求4所述的新型密闭循环水系统缓蚀阻垢剂的使用方法，其特征在于，所述软水为硬度为零的水。
7.根据权利要求4所述的新型密闭循环水系统缓蚀阻垢剂的使用方法，其特征在于，所述纯水为去除水中所有可溶性离子、不溶性杂质的水。
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