CN111439852A - 一种锌盐缓蚀剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种锌盐缓蚀剂及其制备方法，所述锌盐缓蚀剂主要由以下原料制得：以质量份数计，聚天冬氨酸12‑18份，聚环氧琥珀酸8‑15份，丙烯酸‑磺酸‑酰胺基共聚物12‑16份，葡萄糖酸钠6‑14份，苯并三氮唑0.5‑2份，硫酸锌16‑28份，盐酸6‑12份，纯净水30‑45份。本发明的锌盐缓蚀剂对水质直接进行处理，其投加量为20mg.L‑1～50mg.L‑1，通过实现发现，碳钢的腐蚀率为0.030mm/a以下，黄铜腐蚀率为0.003mm/a以下，碳酸钙阻垢率在98.5％以上，应用效果优异。

Description

一种锌盐缓蚀剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及工业冷却水缓蚀阻垢处理领域，具体而言，涉及一种锌盐缓蚀剂及其制备方法。
背景技术
工业冷却水在循环使用过程中，由于冷却水不断蒸发，水中的盐类被浓缩沉积，进而引起管道和设备的结垢和腐蚀，为工业生产带来极大的隐患。采用适当的缓蚀阻垢剂进行处理，可以降低设备和管道内金属材料的腐蚀、结垢的不利影响，延长设备的使用寿命，把腐蚀造成的能源和资源损失降低到最小程度。有机磷酸，尤其是有机多元磷酸及其盐，化学性能稳定、能耐较高温度和pH值、有明显的“溶限效应”和“协同效应”等特点，从而在过去得到广泛的使用。
但是，含磷化合物易引起水源的富营养化，进而对环境造成危害，随着我国环保意识的增强，有机磷酸盐的使用受到了很大的限制。无磷型缓蚀阻垢剂由于其绿色环保的特点，目前正在被积极应用。但是，因为无磷型的缓蚀阻垢剂大多在缓蚀阻垢效果方面欠佳，一直限制了其进一步的应用。因此，开发出一种无磷且缓蚀性能好的缓蚀阻垢剂成为21世纪水处理剂发展的重点和难点。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种锌盐缓蚀剂，该锌盐缓蚀剂适用于碱度低于50-800mg.L-1、硬度低于50-600mg.L-1、pH在7-9.5、电导控制在300μs.cm-1～3500μs.cm-1工的业冷却循环水，对这样的水质直接进行处理，其投加量为20mg.L-1～50mg.L-1，通过实现发现，碳钢的腐蚀率为0.030mm/a以下，黄铜腐蚀率为0.003mm/a以下，碳酸钙阻垢率在98.5％以上，应用效果优异。
本发明的第二目的在于提供上述锌盐缓蚀剂的制备方法，该制备方法操作简单，操作条件温和，无污染，无三废排出，安全环保。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明提供了一种锌盐缓蚀剂，主要由以下原料制得：以质量份数计，聚天冬氨酸12-18份，聚环氧琥珀酸8-15份，丙烯酸-磺酸-酰胺基共聚物12-16份，葡萄糖酸钠6-14份，苯并三氮唑0.5-2份，硫酸锌16-28份，盐酸6-12份，纯净水30-45份。
优选地，作为进一步可实施的方案，以质量份数计，聚天冬氨酸12-18份，聚环氧琥珀酸8-15份，丙烯酸-磺酸-酰胺基共聚物12-16份，葡萄糖酸钠6-14份，苯并三氮唑0.5-2份，硫酸锌16-28份，盐酸6-12份，纯净水30-45份。
优选地，作为进一步可实施的方案，以质量份数计，聚天冬氨酸13-17份，聚环氧琥珀酸9-13份，丙烯酸-磺酸-酰胺基共聚物13-15份，葡萄糖酸钠8-12份，苯并三氮唑1-1.5份，硫酸锌19-25份，盐酸7-11份，纯净水32-43份。
上述配方中，所述的丙烯酸-磺酸-酰胺基共聚物属于一种新型的含有多种官能团的阻垢分散剂，由于在共聚物的分子链上同时含有强酸、弱酸与非离子基团，本产品在高温、高pH、高硬与高碱条件下具有较高的钙容忍度，对水中的碳酸钙、磷酸钙、锌垢、氧化铁以及泥沙等污垢的沉积，具有优良的抑制作用和分散性能。
上述配方中，通过采用聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸来复配丙烯酸-磺酸-酰胺基共聚物，从而有效的抑制了钙镁垢层的形成，相较于单一的组分，其复配后阻垢的效果更为优异。
硫酸锌是一种阴极缓蚀剂，由于金属表面腐蚀微电池中阴极区附近溶液中的局部pH值较高，锌离子与氢氧根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。同时，作为阴极缓蚀剂的无机锌盐在碳钢表面形成Zn(OH)2的无机膜。与葡萄糖酸钠所形成的有机膜互相交错于金属表面即成为无机与有机相配合的复合膜。
葡萄糖酸钠具有优异的缓蚀阻垢作用，它与锌离子有协同效应，在金属表面形成有机膜，无机膜和有机膜互相交错于金属表面形成致密的无机有机复合膜。这种无机有机复合膜融合了无机膜和有机膜的优点，形成的复合膜致密、光滑，耐腐蚀性能强，污垢难以附着，具有拒污效应；同时，这种复合膜，具有一定的弹性，附着力强，耐高温，耐腐蚀介质和成垢介质的冲刷。
苯并三氮唑主要起到辅助的防锈和缓蚀作用，对氧化作用的抵抗力很强。
本发明除了提供了一种锌盐缓蚀剂的配方，还提供了其制备方法，包括如下步骤：
将纯净水、盐酸、硫酸锌混合搅拌，再添加苯并三氮唑搅拌一段时间，添加剩余原料搅拌。
优选地，将纯净水、盐酸、硫酸锌混合搅拌的温度20-30℃。
优选地，将纯净水、盐酸、硫酸锌混合搅拌的时间30-60min。
优选地，将纯净水、盐酸、硫酸锌混合搅拌的速率控制在40-80rpm。
优选地，添加苯并三氮唑后控温60-80℃搅拌45-60min。
优选地，添加剩余原料搅拌60-90min。
通过对制备方法中的各个操作参数进行限定，提高制备得到的锌盐缓蚀剂的质量。
总之，通过采用上述制备方法制备得到的锌盐缓蚀剂绿色环保、清缓蚀效果好，稳定性优异。
本发明的无磷环保高效阻垢剂对碳酸钙的阻垢率均明显优于现有市面上的有机磷缓蚀阻垢剂，且碳钢的腐蚀率为0.030mm/a以下，黄铜腐蚀率为0.003mm/a以下，碳酸钙阻垢率在98.5％以上。均远远优于国家的合格标准，保证了处理后的水中不含磷酸根，从而杜绝了磷酸根对水体的污染。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的锌盐缓蚀剂采用了复合型的配方，将多种组分共同配合使用，协同效应明显增大，阻垢效果显著。
(2)本发明的锌盐缓蚀剂稳定性好，保证了处理后的水中不含磷酸根，从而杜绝了磷酸根对水体的污染，因此该锌盐缓蚀剂值得广泛推广进行应用。
(3)本发明的锌盐缓蚀剂制备方法操作简单，整个制备方法操作条件温和，无污染，无三废排出，安全环保。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1-5
先将纯净水、盐酸、硫酸锌依次加入反应釜中，温度控制在30℃，搅拌速度为60rpm，搅拌时间60min。再加入苯并三氮唑，温度控制在80℃，搅拌时间45min。最后将聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、丙烯酸-磺酸-酰胺基共聚物、葡萄糖酸钠依次加入搅拌容器中，搅拌时间为60min，搅拌均匀后，温度将至30℃以下，即得产品，具体各个原料的配比按照如下表1进行配制。
表1原料各组分质量份数(份)
Figure BDA0002503895900000051
实施例6
锌盐缓蚀剂配方与上述实施例5一致，不同的在于具体操作步骤：将纯净水、盐酸、硫酸锌依次加入反应釜中，温度控制在20℃，搅拌速度为40rpm，搅拌时间30min。再加入苯并三氮唑，温度控制在60℃，搅拌时间60min。最后将聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、丙烯酸-磺酸-酰胺基共聚物、葡萄糖酸钠依次加入搅拌容器中，搅拌时间为90min，搅拌均匀后，温度将至30℃以下，即得产品。
实施例7
锌盐缓蚀剂配方与上述实施例5一致，不同的在于具体操作步骤：将纯净水、盐酸、硫酸锌依次加入反应釜中，温度控制在25℃，搅拌速度为80rpm，搅拌时间50min。再加入苯并三氮唑，温度控制在70℃，搅拌时间50min。最后将聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、丙烯酸-磺酸-酰胺基共聚物、葡萄糖酸钠依次加入搅拌容器中，搅拌时间为70min，搅拌均匀后，温度将至30℃以下，即得产品。
比较例1
具体操作步骤与实施例5一致，只是不添加聚环氧琥珀酸。
比较例2
具体操作步骤与实施例5一致，只是不添加聚天冬氨酸。
比较例3
具体操作步骤与实施例5一致，只是不添加丙烯酸-磺酸-酰胺基共聚物。
比较例4
市售有机磷缓蚀阻垢剂。
实验例1
将实施例1-7以及比较例1-4的锌盐缓蚀剂的具体处理效果进行评价，具体结果如下表2-3所示：
表2实验水质指标
项目 分析值
pH值 8.06
浊度/(NTU) 3.6
总碱度/(以CaCO<sub>3</sub>计mg.L<sup>-1</sup>) 160
钙硬度/(以CaCO<sub>3</sub>计mg.L<sup>-1</sup>) 198
总硬度/(以CaCO<sub>3</sub>计mg.L<sup>-1</sup>) 206
氯离子/(mg.L<sup>-1</sup>) 48
铁离子/(mg.L<sup>-1</sup>) 0.18
总溶固含量/(mg.L<sup>-1</sup>) 412
电导率/(us.cm-1) 638
按照国家标准GB/T16632-2008“水处理剂阻垢剂性能测定”评价阻垢剂的性能。本产品与市售有机磷缓蚀阻垢剂阻垢性能的对比结果见表3。缓蚀性能的试验方法参照GB/T18175-2000，试验条件温度50±1℃，试片材质A3碳钢及黄铜挂片，转速90转/分，不预膜，试验时间72h，本产品与市售有机磷缓蚀阻垢剂缓蚀性能的对比结果见表3。
表3试验结果
Figure BDA0002503895900000071
Figure BDA0002503895900000081
从上表3中可以看出，本发明需要将聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸以及丙烯酸-磺酸-酰胺基共聚物三者复配后，以保证缓蚀剂的缓蚀效果，如果缺少其中的任何一种，对缓蚀剂的使用效果都会有一定的影响，因此三种原料伍配使用对于本发明的方案来说，是需要重点保护的方案。
总之，本发明的无磷环保高效阻垢剂后碳酸钙阻垢率均明显优于某市售有机磷缓蚀阻垢剂，且碳钢的腐蚀率为0.030mm/a以下，黄铜腐蚀率为0.003mm/a以下，碳酸钙阻垢率在98.5％以上。均达远优于国家的合格标准,处理水中不含磷酸根，杜绝了磷酸根对水体的污染。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (9)

1.一种锌盐缓蚀剂，其特征在于，主要由以下原料制得：以质量份数计，聚天冬氨酸12-18份，聚环氧琥珀酸8-15份，丙烯酸-磺酸-酰胺基共聚物12-16份，葡萄糖酸钠6-14份，苯并三氮唑0.5-2份，硫酸锌16-28份，盐酸6-12份，纯净水30-45份。
2.根据权利要求1所述的锌盐缓蚀剂，其特征在于，以质量份数计，聚天冬氨酸13-17份，聚环氧琥珀酸9-13份，丙烯酸-磺酸-酰胺基共聚物13-15份，葡萄糖酸钠8-12份，苯并三氮唑1-1.5份，硫酸锌19-25份，盐酸7-11份，纯净水32-43份。
3.根据权利要求1所述的锌盐缓蚀剂，其特征在于，以质量份数计，聚天冬氨酸15份，聚环氧琥珀酸10份，丙烯酸-磺酸-酰胺基共聚物14份，葡萄糖酸钠10份，苯并三氮唑1.2份，硫酸锌20份，盐酸8份，纯净水40份。
4.权利要求1-3任一项所述的锌盐缓蚀剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将纯净水、盐酸、硫酸锌混合搅拌，再添加苯并三氮唑搅拌一段时间，添加剩余原料搅拌。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，将纯净水、盐酸、硫酸锌混合搅拌的温度20-30℃。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，将纯净水、盐酸、硫酸锌混合搅拌的时间30-60min。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，将纯净水、盐酸、硫酸锌混合搅拌的速率控制在40-80rpm。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，添加苯并三氮唑后控温60-80℃搅拌45-60min。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，添加剩余原料搅拌60-90min。
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