CN114774925A - 一种循环冷却水生化处理用高效缓蚀剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种循环冷却水生化处理用高效缓蚀剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种循环冷却水生化处理用缓蚀剂及其制备方法和应用,属于水处理技术领域,解决了现有采用生化处理方式引起系统内碳钢与铜材质腐蚀速率超标等问题。所述一种循环冷却水生化处理用缓蚀剂包括生物有机质分散剂、渗透剂、2‑羟基膦基乙酸、钼酸盐、甲基苯并三氮唑和余量为去离子水,各组分含有的多种官能团的协同效应可有效地提高对金属的缓蚀性能,创新性的加入有机质分散剂,防止生物有机质的附着形成垢下腐蚀,能够协同循环水生化处理技术,适应循环水在较低的pH范围内使用。

Description

一种循环冷却水生化处理用高效缓蚀剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于水处理技术领域,具体涉及一种循环冷却水生化处理用缓蚀剂及其制备方法和应用。
背景技术
敞开式循环冷却水系统是电力、化工及钢铁工业生产中大型设备进行换热所必不可少的设备,当循环冷却水系统出现结垢腐蚀等问题时,将严重影响设备的正常工作,造成巨大的经济损失。目前循环冷却水系统控制结垢腐蚀的方式有:化学法、物理法及生化处理等,生化处理作为近几年发展较快的处理方式,具有控制循环水高浓缩倍率,排水无环境污染等优点,但存在控制pH值较低,冷却水含盐量高,生物粘泥附着引起系统内碳钢与铜材质腐蚀速率超标等问题,限制了生化处理方式的应用,因此研究开发一种适合生化处理高效缓蚀剂具有广泛应用价值。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种循环冷却水生化处理用缓蚀剂及其制备方法,用以解决现有的生化处理方式控制pH值较低,冷却水含盐量高,生物粘泥附着引起系统内碳钢与铜材质腐蚀速率超标等问题。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案予以实现:
本发明公开了一种循环冷却水生化处理用缓蚀剂,以质量百分比计,包括:生物有机质分散剂5.0~30.0%;渗透剂1.0~5.0%;2-羟基膦基乙酸5~25%;钼酸盐2.0~10.0%;甲基苯并三氮唑0.5~2.0%,余量为去离子水;各组分比例合计100%。
进一步地,所述生物有机质分散剂为苯乙烯磺酸-马来酸酐聚合物。
进一步地,所述渗透剂为八烷基脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基脂肪醇聚氧乙烯醚和十四烷基脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种。
进一步地,所述羟基膦基乙酸为2-羟基膦基乙酸;所述的活性成分2-羟基膦基乙酸百分含量≥50%。
进一步地,所述钼酸盐为钼酸钠、钼酸铵和钼酸钾中的一种或多种。
本发明还公开了上述一种循环冷却水生化处理用缓蚀剂的制备方法,包括以下步骤:
将钼酸盐和去离子水混合搅拌均匀,得到钼酸盐溶液;向钼酸盐溶液中加入生物有机质分散剂、2-羟基膦基乙酸和渗透剂,超声处理加热后,加入甲基苯并三氮唑,进行回流后,再加入去离子水,经过降温、过滤后得到一种循环冷却水生化处理用缓蚀剂。
进一步地,将钼酸盐和去离子水在25~55℃下混合,搅拌均匀,得到钼酸盐溶液。
进一步地,所述超声处理的时间为15~20min。
进一步地,所述加热的温度为45℃~75℃;所述回流的时间为0.5~1.0h。
本发明还公开了上述循环冷却水生化处理用缓蚀剂的应用,所述循环冷却水生化处理用缓蚀剂作为循环冷却水系统中金属部件的防止腐蚀的化学剂。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明公开了一种循环冷却水生化处理用缓蚀剂,以质量百分比计,包括:生物有机质分散剂5.0~30.0%;渗透剂1.0~5.0%;2-羟基膦基乙酸5~25%;钼酸盐2.0~10.0%;苯并三氮唑0.5~2.0%,余量为去离子水及有机溶剂;各组分比例合计100%。成份中的苯乙烯磺酸-马来酸酐聚合物作为生物有机质分散剂,可有效防止生物粘泥附着,防止形成垢下腐蚀,提高金属部件的缓蚀性;成份中甲基苯并三氮唑在具有苯并三氮唑相近的对铜及其合金的优良缓蚀性能外,大大降低了毒性,作为铜及其合金的常用缓蚀剂。此外,甲基苯并三氮唑还对黑色金属有较好的缓蚀效果。甲基苯并三氮唑可以有效地通过吸附在金属表面保护金属与腐蚀性离子的接触,与其他缓蚀剂相比,其成膜更加均致密稳定,与其他较多种类缓蚀剂都具有协同作用;成份中的钼酸盐作为循环冷却水缓蚀剂具有:无毒、不受氧化型杀菌剂的影响,热稳定性能好,钼酸盐为无机缓蚀剂,在中性或碱性环境下缓蚀性能不明显,在酸性环境下能充分体现缓蚀性能。能与多种水处理剂相匹配,对碳钢、铜及合金均有缓蚀作用。它在使用环境上没有限制,已成为当前环境友好水处理缓蚀剂之一;成份中的2-羟基膦基乙酸为有机缓蚀剂,是金属的阴极缓蚀剂,具有优异的缓蚀性能;渗透剂能使缓蚀成份在金属表面形成生物膜时有效的渗透到金属基体表面。成份中各组分含有的多种官能团之间的协同作用可有效地提高对金属的缓蚀作用,复配后使其缓蚀性能大幅提高,同时使用量大幅降低。
本发明还公开了上述循环冷却水生化处理用缓蚀剂的制备方法,该方法使用的试剂稳定性能好,主要成分可生物降解、无毒、无污染、无腐蚀性,绿色环保,对环境友好。
本发明还公开了上述循环冷却水生化处理用缓蚀剂的应用,所述循环冷却水生化处理用缓蚀剂作为循环冷却水系统中金属部件的防止腐蚀的化学剂,复配多种高效缓蚀成份,各组分含有的多种官能团的协同效应可有效地提高对金属的缓蚀性能,在较低的加药量下能取得较好了的缓蚀效果好,同时创新性的加入有机质分散剂,分散生化处理时产生的微生物代谢产物,防止生物有机质的附着形成垢下腐蚀,协同循环水生化处理技术,提高循环水生化处理的适应性。。
具体实施方式
为使本领域技术人员可了解本发明的特点及效果,以下谨就说明书及权利要求书中提及的术语及用语进行一般性的说明及定义。除非另有指明,否则文中使用的所有技术及科学上的字词,均为本领域技术人员对于本发明所了解的通常意义,当有冲突情形时,应以本说明书的定义为准。
本文描述和公开的理论或机制,无论是对或错,均不应以任何方式限制本发明的范围,即本发明内容可以在不为任何特定的理论或机制所限制的情况下实施。
本文中,所有以数值范围或百分比范围形式界定的特征如数值、数量、含量与浓度仅是为了简洁及方便。据此,数值范围或百分比范围的描述应视为已涵盖且具体公开所有可能的次级范围及范围内的个别数值(包括整数与分数)。
本文中,若无特别说明,“包含”、“包括”、“含有”、“具有”或类似用语涵盖了“由……组成”和“主要由……组成”的意思,例如“A包含a”涵盖了“A包含a和其他”和“A仅包含a”的意思。
本文中,为使描述简洁,未对各个实施方案或实施例中的各个技术特征的所有可能的组合都进行描述。因此,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,各个实施方案或实施例中的各个技术特征可以进行任意的组合,所有可能的组合都应当认为是本说明书记载的范围。
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
下列实施例中使用本领域常规的仪器设备。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件,或按照制造厂商所建议的条件。下列实施例中使用各种原料,除非另作说明,都使用常规市售产品,其规格为本领域常规规格。在本发明的说明书以及下述实施例中,如没有特别说明,“%”都表示重量百分比,“份”都表示重量份,比例都表示重量比。
实施例1
一种循环冷却水生化处理用缓蚀剂的制备方法,包括以下步骤:
制得的一种循环冷却水生化处理用缓蚀剂,以质量百分比计,包括:生物有机质分散剂5%;渗透剂2%;2-羟基膦基乙酸10%;钼酸盐10.0%;甲基苯并三氮唑2.0%,余量为去离子水;各组分比例合计100%。
主要步骤为:将相应组分的钼酸钠和适量去离子水加入玻璃钢反应釜搅拌并控制温度25℃至溶解完全,混合搅拌均匀,得到钼酸钠溶液;向钼酸钠溶液中按比例加入苯乙烯磺酸盐-马来酸酐聚合物、2-羟基膦基乙酸和八烷基脂肪醇聚氧乙烯醚,超声处理15min,然后加热至45℃后,加入甲基苯并三氮唑,进行回流0.5h后,再加入余量去离子水,经过降温、用60目的滤布过滤后得到一种循环冷却水生化处理用缓蚀剂。
实施例2
一种循环冷却水生化处理用缓蚀剂的制备方法,包括以下步骤:
制得的一种循环冷却水生化处理用缓蚀剂,以质量百分比计,包括:生物有机质分散剂15%;渗透剂4%;2-羟基膦基乙酸15%;钼酸盐8%;甲基苯并三氮唑1.0%,余量为去离子水;各组分比例合计100%。
主要步骤为:将相应组分的钼酸钠和适量去离子水加入玻璃钢反应釜搅拌并控制温度30℃至溶解完全,混合搅拌均匀,得到钼酸钠溶液;向钼酸钠溶液中按比例加入苯乙烯磺酸盐-马来酸酐聚合物、2-羟基膦基乙酸和十二烷基脂肪醇聚氧乙烯醚,超声处理15min,然后加热至55℃后,加入甲基苯并三氮唑,进行回流0.5h后,再加入余量去离子水,经过降温、用60目的滤布过滤后得到一种循环冷却水生化处理用缓蚀剂。
实施例3
一种循环冷却水生化处理用缓蚀剂的制备方法,包括以下步骤:
制得的一种循环冷却水生化处理用缓蚀剂,以质量百分比计,包括:生物有机质分散剂25%;渗透剂1%;2-羟基膦基乙酸20%;钼酸盐6%;甲基苯并三氮唑1.5%,余量为去离子水;各组分比例合计100%。
主要步骤为:将相应组分的钼酸钠和适量去离子水加入玻璃钢反应釜搅拌并控制温度35℃至溶解完全,混合搅拌均匀,得到钼酸钠溶液;向钼酸钠溶液中按比例加入苯乙烯磺酸盐-马来酸酐聚合物、2-羟基膦基乙酸和十四烷基脂肪醇聚氧乙烯醚,超声处理15min,然后加热至65℃后,加入甲基苯并三氮唑,进行回流0.5h后,再加入余量去离子水,经过降温、用60目的滤布过滤后得到一种循环冷却水生化处理用缓蚀剂。
实施例4
一种循环冷却水生化处理用缓蚀剂的制备方法,包括以下步骤:
制得的一种循环冷却水生化处理用缓蚀剂,以质量百分比计,包括:生物有机质分散剂30%;渗透剂5%;2-羟基膦基乙酸25%;钼酸盐4%;甲基苯并三氮唑0.5%,余量为去离子水;各组分比例合计100%。
主要步骤为:将相应组分的钼酸钾和适量去离子水加入玻璃钢反应釜搅拌并控制温度40℃至溶解完全,混合搅拌均匀,得到钼酸钾溶液;向钼酸钾溶液中按比例加入苯乙烯磺酸盐-马来酸酐聚合物、2-羟基膦基乙酸和十二烷基脂肪醇聚氧乙烯醚,超声处理20min,然后加热至75℃后,加入甲基苯并三氮唑,进行回流1.0h后,再加入余量去离子水,经过降温、用60目的滤布过滤后得到一种循环冷却水生化处理用缓蚀剂。
实施例5
一种循环冷却水生化处理用缓蚀剂的制备方法,包括以下步骤:
制得的一种循环冷却水生化处理用缓蚀剂,以质量百分比计,包括:生物有机质分散剂30%;渗透剂5%;2-羟基膦基乙酸5%;钼酸盐2%;甲基苯并三氮唑1.5%,余量为去离子水;各组分比例合计100%。
主要步骤为:将相应组分的钼酸铵和适量去离子水加入玻璃钢反应釜搅拌并控制温度55℃至溶解完全,混合搅拌均匀,得到钼酸铵溶液;向钼酸铵溶液中按比例加入苯乙烯磺酸盐-马来酸酐聚合物、2-羟基膦基乙酸和八烷基脂肪醇聚氧乙烯醚,超声处理15min,然后加热至75℃后,加入甲基苯并三氮唑,进行回流1.0h后,再加入余量去离子水,经过降温、用60目的滤布过滤后得到一种循环冷却水生化处理用缓蚀剂。
应用实施例1
取15mg/L实施例1制备得到的循环冷却水生化处理用缓蚀剂,加入一定量的生化处理循环水(全碱度1.2mmol/L,总硬度23mmol/L)中,设定旋转试片线速度0.35m/s,试液与试片面积比:35~40ml/cm2,通气量150ml/min,升温至45℃。进行旋转挂片试验,试验持续时间500h。最终得到碳钢均匀腐蚀速率为0.062mm/a,黄铜均匀腐蚀速率为0.002mm/a,符合标准要求。
应用实施例2
取15mg/L实施例2制备得到的循环冷却水生化处理用缓蚀剂,加入一定量的生化处理循环水(全碱度1.2mmol/L,总硬度23mmol/L)中,设定旋转试片线速度0.35m/s,试液与试片面积比:35~40ml/cm2,通气量150ml/min,升温至45℃。进行旋转挂片试验,试验持续时间500h。最终得到碳钢均匀腐蚀速率为0.065mm/a,黄铜均匀腐蚀速率为0.003mm/a,符合标准要求。
应用实施例3
取12mg/L实施例3制备得到的循环冷却水生化处理用缓蚀剂,加入一定量的生化处理循环水(全碱度1.2mmol/L,总硬度23mmol/L)中,设定旋转试片线速度0.35m/s,试液与试片面积比:35~40ml/cm2,通气量150ml/min,升温至45℃。进行旋转挂片试验,试验持续时间500h。最终得到碳钢均匀腐蚀速率为0.070mm/a,黄铜均匀腐蚀速率为0.002mm/a,符合标准要求。
应用实施例4
取15mg/L实施例4制备得到的循环冷却水生化处理用缓蚀剂,加入一定量的生化处理循环水(全碱度1.2mmol/L,总硬度23mmol/L)中,设定旋转试片线速度0.35m/s,试液与试片面积比:35~40ml/cm2,通气量150ml/min,升温至45℃。进行旋转挂片试验,试验持续时间500h。最终得到碳钢均匀腐蚀速率为0.069mm/a,黄铜均匀腐蚀速率为0.003mm/a,符合标准要求。
应用实施例5
取20mg/L实施例4制备得到的循环冷却水生化处理用缓蚀剂,加入一定量的生化处理循环水(全碱度1.2mmol/L,总硬度23mmol/L)中,设定旋转试片线速度0.35m/s,试液与试片面积比:35~40ml/cm2,通气量150ml/min,升温至45℃。进行旋转挂片试验,试验持续时间500h。最终得到碳钢均匀腐蚀速率为0.069mm/a,黄铜均匀腐蚀速率为0.003mm/a,符合标准要求。
以上内容仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种循环冷却水生化处理用缓蚀剂,其特征在于,以质量百分比计,包括:生物有机质分散剂5.0~30.0%;渗透剂1.0~5.0%;2-羟基膦基乙酸5~25%;钼酸盐2.0~10.0%;甲基苯并三氮唑0.5~2.0%,余量为去离子水。
2.根据权利要求1所述的一种循环冷却水生化处理用缓蚀剂,其特征在于,所述生物有机质分散剂为苯乙烯磺酸-马来酸酐聚合物。
3.根据权利要求1所述的一种循环冷却水生化处理用缓蚀剂,其特征在于,所述渗透剂为八烷基脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基脂肪醇聚氧乙烯醚和十四烷基脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种循环冷却水生化处理用缓蚀剂,其特征在于,所述羟基膦基乙酸为2-羟基膦基乙酸;所述的活性成分2-羟基膦基乙酸百分含量≥50%。
5.根据权利要求1所述的一种循环冷却水生化处理用缓蚀剂,其特征在于,所述钼酸盐为钼酸钠、钼酸铵和钼酸钾中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种循环冷却水生化处理用缓蚀剂,其特征在于,所述甲基苯并三氮唑为铜及合金专用缓蚀剂。
7.权利要求1~6中任意一项所述的一种循环冷却水生化处理用缓蚀剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将钼酸盐和去离子水混合搅拌均匀,得到钼酸盐溶液;向钼酸盐溶液中加入生物有机质分散剂、2-羟基膦基乙酸和渗透剂,超声处理加热后,加入甲基苯并三氮唑,进行回流后,再加入去离子水,经过降温、过滤后得到一种循环冷却水生化处理用缓蚀剂。
8.根据权利要求7所述的一种循环冷却水生化处理用缓蚀剂的制备方法,其特征在于,将钼酸盐和去离子水在25~55℃下混合,搅拌均匀,得到钼酸盐溶液;所述超声处理的时间为15~20min。
9.根据权利要求7所述的一种循环冷却水生化处理用缓蚀剂的制备方法,其特征在于,所述加热的温度为45℃~75℃;所述回流的时间为0.5~1.0h。
10.权利要求1所述的一种循环冷却水生化处理用缓蚀剂的应用,其特征在于,所述循环冷却水生化处理用缓蚀剂作为循环冷却水系统中金属部件的防止腐蚀的化学剂。
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