CN110937700A - 一种循环冷却水系统缓蚀阻垢剂及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种循环冷却水系统缓蚀阻垢剂及制备方法，该缓蚀阻垢剂以质量百分比计，由以下组分组成，2‑膦酸丁烷‑1,2,4‑三羧酸(PBTCA)2～15％、马来酸‑丙烯酸共聚物(MA‑AA)5～25％、锌盐6～30％、余量为水。本发明提供的能够有效地减缓循环水中难溶性无机盐在设备、管道表面的沉淀、结垢、腐蚀速度，维护循环水系统的正常运行，延长循环水系统的运行周期。

Description

一种循环冷却水系统缓蚀阻垢剂及制备方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，涉及一种循环冷却水系统缓蚀阻垢剂及制备方法。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
淡水资源是我们生存的首要资源，也是工业生产中最重要的原料之一。随着我国工业经济的快速发展，一方面对淡水资源的需求在迅速增加，另一方面工业用水的大量排放会污染淡水，进一步加剧了淡水资源紧张的现状。工业上大力提倡使用循环水，提高了工业用水的重复利用率，有效地缓解了淡水资源紧张的现状。随着不断地循环和浓缩，各种离子在循环水运行过程中逐渐积累，同时产生大量的水垢，这些水垢会大量地附着在设备和管道上，严重影响设备的换热效果，造成管道腐蚀、堵塞，进而导致这个循环水系统无法正常运行，给工业生产带来严重的损失。
阻垢剂是具有能分散水中的难溶性无机盐、阻止或干扰难溶性无机盐在金属表面的沉淀、结垢功能，并维持金属设备有良好的传热效果的一类药剂。目前使用的阻垢剂主要为有机膦酸、有机膦酸盐、聚羧酸及磺酸盐。
中国专利(申请号为CN201310545814.9)公开了一种多组分浓缩型缓蚀阻垢剂，本发明的发明人经过研究发现，其中有机膦酸类化合物、聚磷酸盐类含量较高，磷含量较高，无法满足循环水系统等工业生产的需要。
中国专利(申请号为CN201710605358.0)公开了一种缓蚀阻垢剂，本发明的发明人经过研究发现，其中配方中的PASP组分在实际应用中阻垢效果不理想，不能有效的保证缓蚀阻垢的效果。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种循环冷却水系统缓蚀阻垢剂及制备方法，能够有效地减缓循环水中难溶性无机盐在设备、管道表面的沉淀、结垢、腐蚀速度，维护循环水系统的正常运行，延长循环水系统的运行周期。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一方面，一种循环冷却水系统缓蚀阻垢剂，以质量百分比计，由以下组分组成，2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA)2～15％、马来酸-丙烯酸共聚物(MA-AA)5～25％、锌盐6～30％、余量为水。
2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸属于膦羧酸类化合物，该类化合物包括2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、二羟基磷酸基乙酸、有机聚膦羧酸等；马来酸-丙烯酸共聚物属于聚羧酸类聚合物，该类聚合物，包括马来酸-丙烯酸共聚物、聚丙烯酸、聚马来酸等。经过本发明研究发现，当采用2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、马来酸-丙烯酸共聚物与锌盐配合时，无需其他原料，就能够有效减缓结垢、降低腐蚀速度，从而维护循环水系统的正常运行。
另一方面，一种循环冷却水系统缓蚀阻垢剂的制备方法，在常温、常压下，将2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、马来酸-丙烯酸共聚物、锌盐和水混合均匀；其中，以质量百分比计，2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA)2～15％、马来酸-丙烯酸共聚物(MA-AA)5～25％、锌盐6～30％、余量为水。
第三方面，一种循环冷却水系统的缓蚀阻垢方法，将上述缓蚀阻垢剂添加至循环冷却水系统中的工业循环水中。
本发明的有益效果为：
1、本发明中涉及缓蚀阻垢剂制备的原料种类少，且以去离子水作为溶剂制备，操作过程简单，制备成本低廉。
2、本发明的缓蚀阻垢剂缓蚀阻垢效果好，对循环冷却水系统中产生的碳酸钙、磷酸钙等具有良好的阻垢效果，能够极大地减缓不锈钢设备和管道的腐蚀，延长运行周期。
3、本发明的缓蚀阻垢剂适应范围广、实用性强，可根据循环水水质变化适时调整配比，且本发明的缓释阻垢剂含磷量低，对环境友好。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
鉴于目前循环冷却水缓蚀剂缓蚀效果差、组成成分多的缺陷，本发明提出了一种循环冷却水系统缓蚀阻垢剂及制备方法。
本发明的一种典型实施方式，提供了一种循环冷却水系统缓蚀阻垢剂，以质量百分比计，由以下组分组成，2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA)2～15％、马来酸-丙烯酸共聚物(MA-AA)5～25％、锌盐6～30％、余量为水。
1、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA)含磷量低，由于它具有酸和羧酸的结构特性，使其具有良好的阻垢和缓蚀性能，优于常用的有机膦酸，特别在高温下阻垢性能远忧于常用的有机磷酸，能提高锌的溶解度，耐氯的氧化性能好，复配协同性好。
2、马来酸-丙烯酸共聚物(MA-AA)是一种低分子量的聚电解质，由马来酸与丙烯酸按一定比例共聚制得，MA-AA对碳酸盐等具有很强的分散作用，热稳定性高，可在300℃高温等恶劣条件下使用，与其它水处理药剂具有良好的相容性和协同增效作用。对包括磷酸盐在内的水垢的生成具有良好的抑制作用。
3、锌盐是一种阴极性缓蚀剂。由于金属表面腐蚀微电池中阴极区附近溶液中的局部pH值升高，锌离子与氢氧离子生成氢氧化锌沉积在阴极区，抑制了腐蚀过程的阴极反应而起缓蚀作用。
经过本发明研究发现，当采用2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、马来酸-丙烯酸共聚物与锌盐配合时，无需其他原料，就能够有效减缓结垢、降低腐蚀速度，从而维护循环水系统的正常运行。
该实施方式的一种或多种实施例中，2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸5～10％、马来酸-丙烯酸共聚物5～25％、锌盐6～30％、余量为水。
该实施方式的一种或多种实施例中，2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸2～15％、马来酸-丙烯酸共聚物8～15％、锌盐6～30％、余量为水。
该实施方式的一种或多种实施例中，2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸2～15％、马来酸-丙烯酸共聚物5～25％、锌盐20～28％、余量为水。
该实施方式的一种或多种实施例中，2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸5～10％、马来酸-丙烯酸共聚物8～15％、锌盐20～28％、余量为水。
该实施方式的一种或多种实施例中，所述锌盐为氯化锌或硫酸锌。
本发明的另一种实施方式，提供了一种循环冷却水系统缓蚀阻垢剂的制备方法，在常温、常压下，将2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、马来酸-丙烯酸共聚物、锌盐和水混合均匀；其中，以质量百分比计，2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸2～15％、马来酸-丙烯酸共聚物5～25％、锌盐6～30％、余量为水。
该实施方式的一种或多种实施例中，将锌盐与水混合获得锌盐溶液，向锌盐溶液中添加2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、马来酸-丙烯酸共聚物，搅拌溶解。
该系列实施例中，将锌盐与水混合，搅拌20～30min获得锌盐溶液。能够保证锌盐完全溶解。
该系列实施例中，向锌盐溶液中添加2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、马来酸-丙烯酸共聚物后搅拌的时间为15～20min。能够保证2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、马来酸-丙烯酸共聚物完全溶解。
本发明的第三种实施方式，提供了一种循环冷却水系统的缓蚀阻垢方法，将上述缓蚀阻垢剂添加至循环冷却水系统中的工业循环水中。
该实施方式的一种或多种实施例中，所述工业循环水的参数为pH7.2～8.5、碱度100～450mg/L、硬度900～1100mg/L、氯离子500～900mg/L。经过实验发现，本发明的缓蚀阻垢剂对这种参数下的工业循环水的缓蚀阻垢效果更好。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例详细说明本发明的技术方案。
实施例1：
一种循环冷却水系统缓蚀阻垢剂，按照重量包括如下组分：去离子水67％、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA)5％、马来酸-丙烯酸共聚物(MA-AA)8％、硫酸锌(ZnSO4)20％。
制备过程：在反应釜内加入20份的硫酸锌(ZnSO4)或氯化锌(ZnCl2)，加入67份的去离子水，搅拌25min使其充分溶解。再加入5份的2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA)、8份的马来酸-丙烯酸共聚物(MA-AA)，搅拌18min即可。
采用浓缩实验水，加快水质结垢的方法，按照国家标准GB16632-2008T测定实施例1所制备的缓蚀阻垢剂的阻垢效果为98.63％。
采用国家标准GB/T 18175测定实施例1所制备的缓蚀阻垢剂的缓蚀效果，其腐蚀速率为0.0265mm/a。
实施例2：
一种循环冷却水系统缓蚀阻垢剂，按照重量包括如下组分：去离子水55％、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA)8％、马来酸-丙烯酸共聚物(MA-AA)12％、或氯化锌(ZnCl2)25％。
制备过程：在反应釜内加入25份的硫酸锌(ZnSO4)或氯化锌(ZnCl2)，加入55份的去离子水，搅拌25min使其充分溶解。再加入8份的2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA)、12份的马来酸-丙烯酸共聚物(MA-AA)，搅拌18min即可。
采用浓缩实验水，加快水质结垢的方法，按照国家标准GB16632-2008T测定实施例2所制备的缓蚀阻垢剂的阻垢效果为99.25％。
采用国家标准GB/T 18175测定实施例2所制备的缓蚀阻垢剂的缓蚀效果，其腐蚀速率为0.0243mm/a。
实施例3：
一种循环冷却水系统缓蚀阻垢剂，按照重量包括如下组分：去离子水47％、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA)10％、马来酸-丙烯酸共聚物(MA-AA)15％、硫酸锌(ZnSO4)28％。
制备过程：在反应釜内加入28份的硫酸锌(ZnSO4)或氯化锌(ZnCl2)，加入47份的去离子水，搅拌25min使其充分溶解。再加入10份的2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA)、15份的马来酸-丙烯酸共聚物(MA-AA)，搅拌18min即可。
采用浓缩实验水，加快水质结垢的方法，按照国家标准GB16632-2008T测定实施例3所制备的缓蚀阻垢剂的阻垢效果为99.67％。
采用国家标准GB/T 18175测定实施例3所制备的缓蚀阻垢剂的缓蚀效果，其腐蚀速率为0.0225mm/a。
对比例1
该对比例与实施例1相同，不同在于：将2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸改为CN211膦羧酸型缓蚀阻垢剂。
采用浓缩实验水，加快水质结垢的方法，按照国家标准GB16632-2008T测定实施例3所制备的缓蚀阻垢剂的阻垢效果为92.27％。
采用国家标准GB/T 18175测定实施例3所制备的缓蚀阻垢剂的缓蚀效果，其腐蚀速率为0.0277mm/a。
对比例2
该对比例与实施例1相同，不同在于：将马来酸-丙烯酸共聚物改为聚丙烯酸。
采用浓缩实验水，加快水质结垢的方法，按照国家标准GB16632-2008T测定实施例3所制备的缓蚀阻垢剂的阻垢效果为93.09％。
采用国家标准GB/T 18175测定实施例3所制备的缓蚀阻垢剂的缓蚀效果，其腐蚀速率为0.0282mm/a。
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 (10)

1.一种循环冷却水系统缓蚀阻垢剂，其特征是，以质量百分比计，由以下组分组成，2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸2～15％、马来酸-丙烯酸共聚物5～25％、锌盐6～30％、余量为水。
2.如权利要求1所述的循环冷却水系统缓蚀阻垢剂，其特征是，2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸2～15％、马来酸-丙烯酸共聚物5～25％、锌盐20～28％、余量为水。
3.如权利要求1所述的循环冷却水系统缓蚀阻垢剂，其特征是，2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸5～10％、马来酸-丙烯酸共聚物8～15％、锌盐20～28％、余量为水。
4.如权利要求1所述的循环冷却水系统缓蚀阻垢剂，其特征是，所述锌盐为氯化锌或硫酸锌。
5.一种循环冷却水系统缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征是，在常温、常压下，将2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、马来酸-丙烯酸共聚物、锌盐和水混合均匀；其中，以质量百分比计，2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸2～15％、马来酸-丙烯酸共聚物5～25％、锌盐6～30％、余量为水。
6.如权利要求5所述的循环冷却水系统缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征是，将锌盐与水混合获得锌盐溶液，向锌盐溶液中添加2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、马来酸-丙烯酸共聚物，搅拌溶解。
7.如权利要求6所述的循环冷却水系统缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征是，将锌盐与水混合，搅拌20～30min获得锌盐溶液。
8.如权利要求6所述的循环冷却水系统缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征是，向锌盐溶液中添加2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、马来酸-丙烯酸共聚物后搅拌的时间为15～20min。
9.一种循环冷却水系统的缓蚀阻垢方法，其特征是，将权利要求1～4任一所述的缓蚀阻垢剂或权利要求5～7任一所述的制备方法获得的缓蚀阻垢剂添加至循环冷却水系统中的工业循环水中。
10.如权利要求9所述的循环冷却水系统的缓蚀阻垢方法，其特征是，所述工业循环水的参数为pH7.2～8.5、碱度100～450mg/L、硬度900～1100mg/L、氯离子500～900mg/L。
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