CN114262071B - 一种碳钢缓蚀剂在再生水热网输配中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳钢缓蚀剂在再生水热网输配中的应用。具体为：通过热网输配再生水，将碳钢缓蚀剂各组分加入到再生水中搅拌均匀即可，其中碳钢缓蚀剂组分及其浓度：水解聚马来酸为3‑12mg/L，丙烯酸与2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸共聚物为1‑4mg/L，九水合硅酸钠为5‑20mg/L，葡萄糖酸钠为1‑6mg/L，七水硫酸锌2‑3mg/L，2‑羟基膦酰基乙酸1‑2mg/L。本发明以闲置热网输配再生水，大幅节省了再生水管网铺设的基建费用，同时碳钢缓蚀剂用于再生水中，总磷和锌离子含量低，且显著减缓了热网腐蚀，管网末端再生水水质满足绿地灌溉要求，充分利用再生水缓解水资源短缺，具有明显的环境、经济和社会效益。

Description

一种碳钢缓蚀剂在再生水热网输配中的应用
技术领域
本发明属于水处理技术领域，特别涉及一种碳钢缓蚀剂在再生水热网输配中的应用。
背景技术
污水再生利用对于缓解水资源供需矛盾，推动城市经济社会可持续发展具有重要意义。然而，在城市中大规模铺设再生水管网基建成本高、难度大、耗时长。输配管网的缺失成为抑制大规模利用再生水的瓶颈。
同时，再生水在输配过程中也会对输配管网造成腐蚀，不仅会影响输配管网的使用寿命，还会影响用户端水质。目前，投加缓蚀剂仍是防止再生水腐蚀最为有效的方法之一，但前期成果大多局限于循环冷却领域，针对再生水缓蚀剂的研究较少。
CN104032307A公开了一种循环水处理用碳钢缓蚀剂复合配方，其由硼砂、亚硝酸钠、葡萄糖酸钠和丙烯酸钠组成。虽然该配方能有效降低碳钢的腐蚀速率，但其中所含亚硝酸钠不仅有毒，而且有明显的致癌性。
CN105668811A提供了一种应用于中水水源冷却水系统的碳钢缓蚀剂，按其药剂用量最少的实施例5计算，实验用水中各药剂添加量为：BDK-004水稳剂25mg/L，六偏磷酸钠4.5mg/L，七水硫酸锌3mg/L。虽然实施例5的碳钢缓蚀剂有良好的缓蚀效果，且在经济上也是可以接受的，但是磷锌含量明显偏高，不能满足管网末端再生水水质要求。
CN111139384A公开了一种应用于低碳钢的复合缓蚀剂，其由钼酸钠、硅酸钠、吗啉和羧甲基纤维素复合组成，在中性介质中对Q235碳钢有较好的缓蚀效果，但其主体缓蚀剂原料吗啉(在复配原料中所占质量百分数98.5％)价格约为1.7万元/吨，价格相对较高。
CN10201116A公开了一种碳钢缓蚀剂及其制备方法，其由硝酸铈和钼酸钠组成。虽然该缓蚀剂对环境无危害，但是也存在用量大、成本高等不足。
综上所述，如何解决再生水管网缺失的问题，同时在保障再生水水质的前提下，减少管道的腐蚀，是当务之急。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳钢缓蚀剂在再生水热网输配中的应用；以闲置热网输配再生水，大幅节省了再生水管网铺设的基建费用，同时碳钢缓蚀剂用于再生水中，显著减缓了热网腐蚀，总磷和锌离子含量低，管网末端再生水水质满足绿地灌溉要求，充分利用再生水从而大幅缓解水资源短缺问题，具有明显的环境、经济和社会效益。
提供一种碳钢缓蚀剂在再生水热网输配中的应用，具体包括：
通过热网输配再生水，将所述碳钢缓蚀剂各组分加入到再生水中搅拌均匀即可，其中所述碳钢缓蚀剂各组分及其在再生水中的浓度如下：水解聚马来酸为3-12mg/L，丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物为1-4mg/L，九水合硅酸钠为5-20mg/L，葡萄糖酸钠为1-6mg/L，七水硫酸锌2-3mg/L，2-羟基膦酰基乙酸1-2mg/L。
按上述方案，所述水解聚马来酸分子量为400-800。
按上述方案，所述丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物分子量为4000-6000。
按上述方案，所述丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物中2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸所占固体重量百分率为25％-35％。
按上述方案，所述热网为供热管网。
按上述方案，所述热网材质为Q235。
按上述方案，所述再生水为城市污水经AA0工艺处理后的再生水，符合《城市污水再生利用绿地灌溉水质》(GB/T 25499—2010)标准。
按上述方案，所述再生水经过热网输配后用于绿地灌溉。
本发明的有益效果如下：
1.本发明结合供热管网防腐技术要求、市政再生水水质特点及管网末端再生水水质要求，提供一种碳钢缓蚀剂在再生水热网输配中的应用，通过优化水解聚马来酸、丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物之间配比，提高药剂稳磷锌效果，以减少磷锌用量；同时，辅以九水硅酸钠、葡萄糖酸钠等组分，利用阴阳极型缓蚀剂协同作用原理，提高药剂的缓蚀效果；最后优化各药剂组分之间配比，形成一种适用于再生水热网输配的碳钢缓蚀剂；所得缓蚀剂应用于再生水热网输配中时可以满足再生水热力管网输配的腐蚀防控技术需求，和《城市污水再生利用绿地灌溉水质》(GB/T 25499—2010)等标准。
2.本发明提供的碳钢缓蚀剂用于再生水热网输配时，可使Q235碳钢的腐蚀速率由0.4291mm/a降至0.040mm/a以下，缓蚀率≥90％，缓蚀效果显著；而且所得配方中总磷(以P计)≤0.5mg/L、锌离子≤0.5mg/L，管网末端再生水水质完全满足《城市污水再生利用绿地灌溉水质》(GB/T 25499—2010)(锌≤1.0mg/L)和《工业循环冷却水处理设计规范》(GB50050—2007)(再生水直接作为间冷开式系统补充水时，总磷(以P计)≤1mg/L)等标准所规定的控制指标。
3.在集中供暖地区，集中供热管网覆盖面广，设施系统完善，但每年使用时间一般不超过半年，其余时间处于闲置状态；本申请通过使用闲置热力管网安全、稳定的输配再生水，并在再生水中配置对应碳钢缓蚀剂，一方面可以充分利用再生水从而大幅缓解水资源短缺问题，另一方面也可大幅节省再生水管网铺设的基建费用，具有明显的环境、经济和社会效益。
4.本发明所得适用于热网输配再生水的碳钢缓蚀剂还具有原料易得、价格便宜、对环境无危害等特点。
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步对本发明进行解释说明。
以下实施例中：
水解聚马来酸分子量为400-800。
丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物分子量为4000-6000；其中所述丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物中2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸所占固体重量百分率为33％。
实施例1
本实施例提供一种碳钢缓蚀剂在再生水热网输配中的应用，通过热网输配再生水，将所述碳钢缓蚀剂各组分加入到再生水中搅拌均匀即可，其中所述碳钢缓蚀剂各组分及其在再生水中的浓度如下：水解聚马来酸为5mg/L，丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物为2mg/L，九水合硅酸钠为15mg/L，葡萄糖酸钠为2mg/L，七水硫酸锌2mg/L，2-羟基膦酰基乙酸1mg/L。
实施例2
本实施例提供一种碳钢缓蚀剂在再生水热网输配中的应用，通过热网输配再生水，将所述碳钢缓蚀剂各组分加入到再生水中搅拌均匀即可，其中所述碳钢缓蚀剂各组分及其在再生水中的浓度如下：水解聚马来酸为8mg/L，丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物为2mg/L，九水合硅酸钠为10mg/L，葡萄糖酸钠为1mg/L，七水硫酸锌2mg/L，2-羟基膦酰基乙酸1mg/L。
实施例3
本实施例提供一种碳钢缓蚀剂在再生水热网输配中的应用，通过热网输配再生水，将所述碳钢缓蚀剂各组分加入到再生水中搅拌均匀即可，其中所述碳钢缓蚀剂各组分及其在再生水中的浓度如下：水解聚马来酸为4mg/L，丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物为1mg/L，九水合硅酸钠为15mg/L，葡萄糖酸钠为4mg/L，七水硫酸锌3mg/L，2-羟基膦酰基乙酸2mg/L。
实施例4
本实施例提供一种碳钢缓蚀剂在再生水热网输配中的应用，通过热网输配再生水，将所述碳钢缓蚀剂各组分加入到再生水中搅拌均匀即可，其中所述碳钢缓蚀剂各组分及其在再生水中的浓度如下：水解聚马来酸为8mg/L，丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物为2mg/L，九水合硅酸钠为10mg/L，葡萄糖酸钠为6mg/L，七水硫酸锌2mg/L，2-羟基膦酰基乙酸2mg/L。
实施例5
本实施例提供一种碳钢缓蚀剂在再生水热网输配中的应用，通过热网输配再生水，将所述碳钢缓蚀剂各组分加入到再生水中搅拌均匀即可，其中所述碳钢缓蚀剂各组分及其在再生水中的浓度如下：水解聚马来酸为11mg/L，丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物为4mg/L，九水合硅酸钠为15mg/L，葡萄糖酸钠为6mg/L，七水硫酸锌2mg/L，2-羟基膦酰基乙酸1mg/L。
实施例6
本实施例提供一种碳钢缓蚀剂在再生水热网输配中的应用，通过热网输配再生水，将所述碳钢缓蚀剂各组分加入到再生水中搅拌均匀即可，其中所述碳钢缓蚀剂各组分及其在再生水中的浓度如下：水解聚马来酸为11mg/L，丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物为4mg/L，九水合硅酸钠为20mg/L，葡萄糖酸钠为2mg/L，七水硫酸锌2mg/L，2-羟基膦酰基乙酸2mg/L。
实施例7
本实施例提供一种碳钢缓蚀剂在再生水热网输配中的应用，通过热网输配再生水，将所述碳钢缓蚀剂各组分加入到再生水中搅拌均匀即可，其中所述碳钢缓蚀剂各组分及其在再生水中的浓度如下：水解聚马来酸为8mg/L，丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物为2mg/L，九水合硅酸钠为15mg/L，葡萄糖酸钠为4mg/L，七水硫酸锌2mg/L，2-羟基膦酰基乙酸2mg/L。
实施例8
本实施例提供一种碳钢缓蚀剂在再生水热网输配中的应用，通过热网输配再生水，将所述碳钢缓蚀剂各组分加入到再生水中搅拌均匀即可，其中所述碳钢缓蚀剂各组分及其在再生水中的浓度如下：水解聚马来酸为8mg/L，丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物为2mg/L，九水合硅酸钠为15mg/L，葡萄糖酸钠为3mg/L，七水硫酸锌2mg/L，2-羟基膦酰基乙酸1mg/L。
实施例1-8缓蚀性能评价实验结果
本发明中所有实施例缓蚀性能评价实验，均依据《水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法》(GB/T 18174—2014)进行，将缓蚀剂加入再生水中，通过加入缓蚀剂前后Q235碳钢试片的质量损失计算出腐蚀速率和缓蚀率来评价缓蚀剂的缓蚀性能。实施例缓蚀性能评价实验条件为：实验温度为25℃，旋转速度为80r/min，实验周期为72h。
表1为旋转挂片腐蚀实验所用再生水水质检测结果。
表1
指标 单位 检测结果
pH / 7.88
氯离子 mg/L 195.7
钙离子 mg/L 144.5
镁离子 mg/L 56.0
总硬 mmol/L 5.91
总碱度 mg/L 221.3
电导率 μS/cm 1460.0
总溶解固体 mg/L 840.4
浊度 NTU 0.7
溶解氧 mg/L 8.3
生化需氧量(BOD5) mg/L <2.0
化学需氧量(CODcr) mg/L <16
硅(SiO2) mg/L 12.9
表2为8个实施例缓蚀性能评价结果。
表2
腐蚀速率(mm/a) 缓蚀率(％)
空白 0.4291 /
实施例1 0.0362 91.90
实施例2 0.0370 92.44
实施例3 0.0285 93.36
实施例4 0.0347 91.91
实施例5 0.0325 92.43
实施例6 0.0319 92.57
实施例7 0.0219 94.90
实施例8 0.0174 95.94
表1和表2实验结果表明：实施例1-8所述碳钢缓蚀剂均具有良好的缓蚀效果，在再生水介质中能将Q235碳钢腐蚀速率降低至0.04mm/a以下，缓蚀率均大于90％。
对比例
采用与实施例相同的实验方法，评价了九水合硅酸钠、七水硫酸锌、2-羟基膦酰基乙酸、水解聚马来酸等药剂的缓蚀性能。
表3为对比例中各药剂的缓蚀性能评价实验结果。
表3
由表3可知，采用九水合硅酸钠、七水硫酸锌、2-羟基膦酰基乙酸、水解聚马来酸等单一组分不能有效减缓Q235碳钢在再生水介质中的腐蚀。与表2实施例缓蚀性能评价实验结果相对比，实施例缓蚀性能明显优于各单剂组分实验结果，说明实施例各组分之间存在明显的缓蚀协同作用。
综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (6)

1.一种碳钢缓蚀剂在再生水热网输配中的应用，其特征在于，具体包括：
通过热网输配再生水，将所述碳钢缓蚀剂各组分加入到再生水中搅拌均匀即可，其中：
所述碳钢缓蚀剂各组分及其在再生水中的浓度如下：水解聚马来酸为3-12mg/L，丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物为1-4mg/L，九水合硅酸钠为5-20mg/L，葡萄糖酸钠为1-6mg/L，七水硫酸锌2-3mg/L，2-羟基膦酰基乙酸1-2mg/L；
所述再生水为城市污水经AAO工艺处理后的再生水，符合《城市污水再生利用 绿地灌溉水质》（GB/T 25499—2010）标准；
所述再生水中，总碱度为221.3 mg/L，钙离子浓度为144.5 mg/L。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述水解聚马来酸分子量为400-800。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物分子量为4000-6000。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物中2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸所占固体重量百分率为25%-35%。
5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述热网材质为Q235。
6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述再生水经过热网输配后用于绿地灌溉。
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