CN112010434A - 生物质为主剂的循环冷却水缓蚀阻垢剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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郭勇
冯艳文
朱虹
刘爽
高文泽
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何东辉
杨金萍
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    • C02F5/10—Treatment of water with complexing chemicals or other solubilising agents for softening, scale prevention or scale removal, e.g. adding sequestering agents using organic substances
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Abstract

本发明公开了一种生物质为主剂的循环冷却水缓蚀阻垢剂及其制备方法和应用，生物质为主剂的循环冷却水缓蚀阻垢剂按质量份数计，包括30～40质量份数的烟柴杆提取物、10～20质量份数的聚乙二醇‑b‑聚天冬氨酸衍生物、10～20质量份数的衣康酸‑丙烯酸‑甲基丙烯酸羟乙酯共聚物、3～5质量份数的氯化锌和15～47质量份数的水。与目前常见的磷系缓蚀阻垢剂相比，本发明循环冷却水缓蚀阻垢剂的配方中不含磷，不会造成水体的富营养化，以农业废弃物烟柴杆为原料，可以实现以废治废，且缓蚀阻垢效果优异。

Description

生物质为主剂的循环冷却水缓蚀阻垢剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于循环冷却水用缓蚀阻垢技术领域，具体来说涉及一种生物质为主剂的循环冷却水缓蚀阻垢剂及其制备方法和应用。
背景技术
循环冷却水的循环使用的特点使得结垢、沉积问题比直流冷却水系统更为严重，在实际生产运行过程中就需要解决这些问题，因此我们必须对循环冷却水进行相关处理，阻止结垢和沉积。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种生物质为主剂的循环冷却水缓蚀阻垢剂。
本发明的另一目的是提供上述循环冷却水缓蚀阻垢剂的制备方法。
本发明的另一目的是提供上述循环冷却水缓蚀阻垢剂在提高碳酸钙阻垢性能和缓蚀性能中的应用。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。
一种生物质为主剂的循环冷却水缓蚀阻垢剂，按质量份数计，包括30～40质量份数的烟柴杆提取物、10～20质量份数的聚乙二醇-b-聚天冬氨酸衍生物、10～20质量份数的衣康酸-丙烯酸-甲基丙烯酸羟乙酯共聚物、3～5质量份数的氯化锌和15～47质量份数的水。
一种循环冷却水缓蚀阻垢剂的制备方法，包括：将烟柴杆提取物、聚乙二醇-b-聚天冬氨酸衍生物、衣康酸-丙烯酸-甲基丙烯酸羟乙酯共聚物、氯化锌和水混合均匀。
在上述技术方案中，将水分成2份，将烟柴杆提取物均匀分散在第一份水中，加入聚乙二醇-b-聚天冬氨酸衍生物搅拌至混合均匀，加入衣康酸-丙烯酸-甲基丙烯酸羟乙酯共聚物搅拌至均匀，再加入氯化锌搅拌至均匀，最后加入第二份水，搅拌均匀。
在上述技术方案中，按质量份数计，所述第一份水和第二份水的比为100：(130～370)。
上述循环冷却水缓蚀阻垢剂在提高碳酸钙阻垢性能和缓蚀性能中的应用。
本发明的有益效果如下：
1.本发明提供了一种烟柴杆提取物为主剂的缓蚀阻垢剂，与目前常见的磷系缓蚀阻垢剂相比，配方中不含磷，不会造成水体的富营养化；
2.本发明以农业废弃物烟柴杆为原料，可以实现以废治废；
3.缓蚀阻垢效果优异。
附图说明
图1为冷却水动态模拟实验获得的污垢热阻值。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
下述实施例中的烟柴杆提取物的制备方法为：郭勇,王荷芳,刘智勇.烟柴杆提取物的阻垢和缓蚀性能[J].化工学报,2014,65(01):298-304.
下述实施例中的聚乙二醇-b-聚天冬氨酸衍生物的制备方法为：许艳玲,郭秋爽,高红军,马如江,安英丽.聚乙二醇-b-聚天冬氨酸衍生物的制备及其pH值响应性研究[J].离子交换与吸附,2018,34(06):510-518.
下述实施例中的衣康酸-丙烯酸-甲基丙烯酸羟乙酯共聚物的制备方法为：郭雅妮,李璐明,苏海雯.三元阻垢剂IA/AA/HEMA的制备与性能[J].功能材料,2020,51(06):6177-6185.
实施例1～6
一种循环冷却水缓蚀阻垢剂的制备方法，包括：将水分成2份，在烧杯中加入第一份水，将烟柴杆提取物均匀分散在第一份水中至溶解，加入聚乙二醇-b-聚天冬氨酸衍生物搅拌至混合均匀(溶解)，加入衣康酸-丙烯酸-甲基丙烯酸羟乙酯共聚物搅拌至均匀(溶解)，再加入氯化锌搅拌至均匀(溶解)，最后加入第二份水，搅拌均匀。
烟柴杆提取物、聚乙二醇-b-聚天冬氨酸衍生物、衣康酸-丙烯酸-甲基丙烯酸羟乙酯共聚物、氯化锌、第一份水和第二份水的质量见表1。
表1
Figure BDA0002581248260000021
Figure BDA0002581248260000031
对实施例1～6所得循环冷却水缓蚀阻垢剂进行碳酸钙阻垢率和缓蚀率的测试(循环冷却水缓蚀阻垢剂的投加量为100mg/L)，测试结果如表2所示。
表2
实施例 缓蚀率(％) 碳酸钙阻垢率(％)
实施例1 98.92 99.21
实施例2 99.34 99.25
实施例3 99.52 99.34
实施例4 99.60 99.43
实施例5 98.65 99.26
实施例6 98.36 98.86
由表2可知，本发明循环冷却水缓蚀阻垢剂的静态缓蚀率与碳酸钙阻垢率均在98％以上，缓蚀和阻垢效果优异。其中，碳酸钙阻垢率和缓蚀率的测试方法如下：
1、碳酸钙阻垢率的测定
根据国家标准《GB/T16632-2008水处理剂阻垢性能的测定-碳酸钙沉积法》在80℃下恒温10h，然后以钙黄绿素为指示剂，用EDTA标准溶液滴定滤液中钙离子的含量。碳酸钙阻垢率按式(1)计算：
Figure BDA0002581248260000041
式中M0为试验前配制好的试液中的钙离子浓度，mg/L；M1为未加循环冷却水缓蚀阻垢剂的空白试液试验后的钙离子浓度，mg/L；M2为加入循环冷却水缓蚀阻垢剂的试液试验后的钙离子浓度，mg/L。
2、缓蚀性能的测定
根据国家标准《GB/T 18175-2000水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法》实验温度40℃±1.0℃，试片为未预膜Q235碳钢试片。缓蚀率X按式(2)计算：
Figure BDA0002581248260000042
式中X0为试片空白实验的腐蚀率，mm/a；X1为试片的腐蚀率，mm/a。
对实施例4所得循环冷却水缓蚀阻垢剂进行冷却水动态模拟实验(循环冷却水缓蚀阻垢剂的投加量为100mg/L)，冷却水动态模拟实验根据国家标准《冷却水动态模拟实验方法HG/T 2160-2008》进行。其中，冷却水动态模拟实验中的换热管和腐蚀试件的参数如表3所示。
表3动态模拟实验材料及规格
Figure BDA0002581248260000043
冷却水动态模拟实验以天津自来水为补充水(水质分析如表3所示)，浓缩倍数为4.0进行配水进行动态模拟实验(水质分析如表4所示)。
表4动态模拟实验补充水质分析
Figure BDA0002581248260000044
Figure BDA0002581248260000051
冷却水动态模拟实验的实验时间为380h，实验期间污垢热阻值如图1所示。实验开始后的前47个小时内污垢热阻为负值，原因是实验开始后，提取物在实验管壁上还没有形成牢固的吸附膜，系统水对试验管产生腐蚀作用造成污垢热阻为负值，随着时间的延长，腐蚀产物增多且有污物沉积，系统的污垢热阻再次升高。当实验进行到200h，系统稳定运行，腐蚀得到有效控制，污垢热阻也趋于稳定。在实验期间，污垢热阻值远低于国家的标准值(0.00025m2·℃/W)。
冷却水动态模拟实验所得换热管的腐蚀率如表5所示，由2根换热管计算的腐蚀速率分别为0.046和0.042mm/a，低于国家标准(0.075mm/a)。4个腐蚀试件在不同时间计算的腐蚀速率如表6所示，低于国家标准(0.075mm/a)。
表5动态模拟实验换热管参数
换热管 腐蚀率(mm/a)
换热管1 0.046
换热管2 0.042
表6动态模拟实验挂片参数
编号 腐蚀率(mm/a) 试验时间(h)
1 0.033 333.0
2 0.022 381.0
3 0.029 241.0
4 0.025 261.0
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种生物质为主剂的循环冷却水缓蚀阻垢剂，其特征在于，按质量份数计，由30～40质量份数的烟柴杆提取物、10～20质量份数的聚乙二醇-b-聚天冬氨酸衍生物、10～20质量份数的衣康酸-丙烯酸-甲基丙烯酸羟乙酯共聚物、3～5质量份数的氯化锌和15～47质量份数的水制备而成。
2.如权利要求1所述循环冷却水缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于，包括：将烟柴杆提取物、聚乙二醇-b-聚天冬氨酸衍生物、衣康酸-丙烯酸-甲基丙烯酸羟乙酯共聚物、氯化锌和水混合均匀。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，将水分成2份，将烟柴杆提取物均匀分散在第一份水中，加入聚乙二醇-b-聚天冬氨酸衍生物搅拌至混合均匀，加入衣康酸-丙烯酸-甲基丙烯酸羟乙酯共聚物搅拌至均匀，再加入氯化锌搅拌至均匀，最后加入第二份水，搅拌均匀。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，按质量份数计，所述第一份水和第二份水的比为100：(130～370)。
5.如权利要求1所述循环冷却水缓蚀阻垢剂在提高碳酸钙阻垢性能和缓蚀性能中的应用。
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