CN115959779A - 循环水系统预膜用组合物及其应用以及循环水系统预膜处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及循环水处理技术领域，公开了一种循环水系统预膜用组合物及其应用以及循环水系统预膜处理方法。本发明提供的循环水系统预膜用组合物由组分A、组分B和组分C组成，其中，组分A为含氮螯合剂，组分B为钼酸盐，组分C为阳离子表面活性剂，所述组合物中，组分A、组分B和组分C的重量比为1:0.1‑0.2:0.13‑0.24。该组合物采用无磷、无锌配方，更加环保。此外，该组合物还具有用量少、成膜快、成膜效果好等优点。

Description

循环水系统预膜用组合物及其应用以及循环水系统预膜处理方法

技术领域

本发明涉及循环水处理技术领域，具体地，涉及一种循环水系统预膜用组合物及其应用以及循环水系统预膜处理方法。

背景技术

设备和管线的锈蚀速度对循环水系统的运行时长和稳定性具有重要影响。为了循环水系统能够长期稳定运行，在循环水系统开车运行前往往需要先进行预膜等防腐处理。为了取得较好的预膜处理效果，研究人员针对循环水系统的特点开发了大量预膜剂产品。

目前广泛采用的主要是由磷酸(盐)和锌盐等成分复配而成的组合药剂。然而，随着人们环保意识的加强和行业环保要求的不断提高，含磷化学药剂的使用受到了严格控制。因此，改进现有预膜剂配方，开发无磷预膜剂成为预膜剂研发的新趋势。目前已有研究人员开发出既不含无机磷酸(盐)，也不含有机膦的预膜剂产品，例如，CN112062294A中公开了一种无磷、生物降解的新型环保预膜剂，其采用的配方中包括聚环氧琥珀酸、烷基环氧羧酸盐、葡萄糖酸钠、三乙醇胺、一水硫酸锌和水。然而，该预膜剂虽然无磷，但是却采用了较高含量的硫酸锌作为主要组分。众所周知，锌的大量排放也会产生环境问题，甚至造成农作物减产、耕地退化等严重后果。此外，除了锌盐用量大具有潜在的环境威胁，目前的无磷预膜剂还存在着投加量大、处理时间长、预膜效果不理想等问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的大部分无磷预膜剂仍然面临锌盐用量较大可能造成环境污染，且预膜效果差、处理时间长、投药量大等问题，提供一种循环水系统预膜用组合物及其应用以及循环水系统预膜处理方法。本发明提供的循环水系统预膜用组合物采用无磷、无锌的配方，更加环保，而且少量使用即可快速成膜，提高了预膜处理效率。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种循环水系统预膜用组合物，所述组合物由组分A、组分B和组分C组成，其中，组分A为含氮螯合剂，组分B为钼酸盐，组分C为阳离子表面活性剂，所述组合物中，组分A、组分B和组分C的重量比为1:0.1-0.2:0.13-0.24。

本发明第二方面提供如上所述的组合物在循环水处理中的应用。

本发明第三方面提供一种循环水系统预膜处理方法，所述方法包括将如前所述的组合物作为预膜剂投入循环水系统，进行循环预膜处理。

通过上述技术方案，本发明能够取得如下有益效果：

(1)本发明提供的循环水系统预膜用组合物中不含磷、不含锌，更加环保；

(2)本发明提供的循环水系统预膜用组合物具有快速成膜的特点，能够在较短时间内完成预膜处理过程，可以有效提高循环水处理(整体)效率；

(3)本发明提供的循环水系统预膜用组合物用量少，成膜效果好，而且原料经济易得，适合大规模推广使用；

(4)本发明提供的循环水系统预膜用组合物使用后无需进行排污置换即可直接开始循环水系统正常运行，相比传统专用预膜剂产品而言节约了循环水处理的(整体)时间成本，而且还减少了循环水处理过程中的(整体)用水量。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明的发明人在研究的过程中发现，某些螯合剂(例如含氮螯合剂等)可与金属离子发生螯合吸附，从而在金属表面形成单分子层的螯合膜，可以一定程度上提高金属的防腐性能。然而，这样的螯合膜致密性较差，对金属的防腐保护效果较为有限。而将钼酸盐和某些阳离子表面活性剂加入后，能够与上述螯合剂产生协同作用，显著提高了保护膜的致密性，使其防腐性能得到有效提高。经过进一步研究，本发明的发明人还发现，通过将上述螯合剂、钼酸盐和阳离子表面活性剂按照一定的比例组合使用，不仅能够进一步提高成膜效果，并且还能提高成膜的速度。将其作为预膜剂用于循环水处理过程中，可以获得优质、高效的预膜处理效果。

本发明一方面提供一种循环水系统预膜用组合物，所述组合物由组分A、组分B和组分C组成，其中，组分A为含氮螯合剂，组分B为钼酸盐，组分C为阳离子表面活性剂，所述组合物中，组分A、组分B和组分C的重量比为1:0.1-0.2:0.13-0.24。

优选地，组分A、组分B和组分C的重量比为1:0.11-0.19:0.14-0.23。

任意本领域现有的能够在金属表面形成螯合膜的含氮螯合剂均可作为组分A适用于本发明提供的组合物中。根据本发明的优选实施方式，其中，所述组分A选自N-月桂酰肌氨酸、N-月桂酰亚氨基二乙酸、N-椰子油基-β-氨基丙酸和N-月桂基-β-亚氨基二丙酸中的至少一种。

根据本发明的优选实施方式，其中，所述组分B选自水溶性钼酸盐。

优选地，所述水溶性钼酸盐选自碱金属钼酸盐。

更优选地，所述水溶性钼酸盐选自钼酸钠和/或钼酸钾以及它们的水合物中的至少一种。

本发明提供的组合物中，组分C可以是任意能够在金属表面形成抗腐蚀保护膜，且与上述含氮螯合剂和钼酸盐具有协同增效作用的阳离子表面活性剂。根据本发明的优选实施方式，其中，所述组分C选自季铵盐。优选为碳原子数在15-25的季铵盐。

为了获得更好的预膜效果，优选地，所述季铵盐选自十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵、十四烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苯氧乙基溴化铵、十四烷基二甲基苄基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵和十二烷基二甲基苯氧乙基氯化铵中的至少一种。

本发明提供的组合物中，对于各组分的配比没有特别限制。为了进一步提高预膜剂的预膜效果，减少预膜剂投加量，同时提高预膜处理速度，根据本发明的优选实施方式，其中，组分B和组分C的重量比为1：1.2-1.5。优选为1:1.2-1.3。更优选为1：1.22-1.25。将以上优选种类的成分按照如上优选比例配合使用能够获得更优的预膜效果。

本发明第二方面提供如上所述的组合物在循环水处理中的应用。

所述应用可以为将如上所述的组合物作为预膜剂用于循环水处理过程中的预膜处理环节。本发明提供的组合物采用无磷、无锌配方，对本领域常用缓蚀阻垢剂的效果也没有不良影响，且较低的投加量即可获得较好的预膜效果。因此，采用本发明提供的组合物作为预膜剂进行循环水系统预膜处理时，可以不进行排污置换，直接在预膜处理完成后正常运作。根据本发明的优选实施方式，其中，所述循环水处理过程中不包括排污置换的步骤。

本发明提供的组合物可以在循环水处理过程中任意需要预膜处理时使用。例如，可以在装置开车时、检修清洗后、停备用期间等均可采用本发明提供的组合物对有相应防腐需要的装置和管线进行预膜处理。

本发明第三方面提供一种循环水系统预膜处理方法，所述方法包括将如前所述的组合物作为预膜剂投入循环水系统，进行循环预膜处理。

本发明提供的方法中，对于所述组合物的用量没有特别限制。为了获得更好的预膜效果，根据本发明的优选实施方式，其中，所述组合物的用量可以为190-320mg/L。

优选地，所述预膜剂的用量为225-265mg/L。

根据本发明的优选实施方式，其中，所述循环预膜处理的条件包括：温度5-35℃，预膜循环时间2-36h，pH7.5-8。

优选地，循环预膜时间为4-30h。

为了进一步提高预膜处理效果，优选地，所述循环预膜处理时采用的水中，Ca²⁺含量为180-210mg/L，Cl^-含量为35-45mg/L，SO₄ ^2-的含量为80-120mg/L，总碱度为180-220mg/L。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。应当能够理解的是，以下实施例仅用于示例性地进一步解释和说明本发明的内容，而不用于限制本发明。

以下实施例中，未做特殊说明的情况下，采用的试剂均购自正规化学品供应商，纯度为分析纯。

实施例1

按照表1中的用量比将含氮螯合剂(组分A)、钼酸盐(组分B)和阳离子表面活性剂(组分C)混合，制成循环水系统预膜用组合物。

表1

实施例2

本实施例用于说明本发明提供的循环水预膜用组合物的预膜效果。

采用旋转挂片法(参照GB/T 18175-2014)对实施例1中配制的组合物开展预膜试验。试验在常温(25±1℃)下进行，采用20#碳钢挂片，转速75r/min，试验用水量为2L，预膜效果通过试膜液变色时间判定(参照HG/T3778-2005)。具体预膜剂用量、预膜处理时间以及测试结果详见表3。

试验用水水质如表2所示。其中，Ca²⁺浓度(mg/L)的测定方法参见GB/T 15452-2009；总碱度(mg/L)的测定方法参见GB/T 15451-2006；Cl^-浓度(mg/L)的测定方法参见GB/T 15453-2018；SO₄ ^2-浓度(mg/L)的测定方法参见GB/T 14642-2009；pH值的测定方法参见GB/T 6904-2008。

表2

表3

*试验23和试验24采用的试验温度分别为3℃和40℃。

由表3可知，采用本发明提供的预膜剂预膜处理的试片，试膜液变色时间较长，远超过HG/T 3778-2005中规定的试膜液变色时间≥10s的要求。且当预膜剂中各组分的重量比、预膜处理的时间等在本发明优选范围内时，预膜效果有进一步的提高。

通过对比试验3与试验4-7的结果可以看出，当预膜剂的用量和预膜处理时间均在本发明限定的优选范围内时，才能获得更好的预膜效果，无论投加量或处理时间低于或高于本发明优选范围，都会导致预膜效果变差。

通过对比试验3与试验10-11的结果可以看出，当采用本发明的优选原料进行预膜剂制备时，能够取得更好的预膜效果。

通过对比试验3与试验12-19的结果可以看出，本发明甄选的含氮螯合剂、钼酸盐和阳离子表面活性剂之间具有协同增效作用，其三者共同使用时，能够获得更好的预膜效果，其中任一成分缺失或者替换为其他类别的本领域常用于预膜剂制备的成分时，预膜效果都会有所下降。

通过对比试验3与试验20-22的结果可以看出，即使采用本发明优选地原料，也需在本发明优选的原料配比范围内对其进行复配，才能获得预膜效果较好的预膜剂。

通过对比试验3与试验23-24的结果可以看出，在本发明优选的温度范围内进行预膜处理时，才能获得更好的预膜效果。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种循环水系统预膜用组合物，其特征在于，所述组合物由组分A、组分B和组分C组成，其中，组分A为含氮螯合剂，组分B为钼酸盐，组分C为阳离子表面活性剂，所述组合物中，组分A、组分B和组分C的重量比为1:0.1-0.2:0.13-0.24。

2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述组分A选自N-月桂酰肌氨酸、N-月桂酰亚氨基二乙酸、N-椰子油基-β-氨基丙酸和N-月桂基-β-亚氨基二丙酸中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述组分B选自水溶性钼酸盐；

优选地，所述水溶性钼酸盐选自碱金属钼酸盐；

更优选地，所述水溶性钼酸盐选自钼酸钠和/或钼酸钾以及它们的水合物中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述组分C选自季铵盐，优选碳原子数在15-25的季铵盐；

优选地，所述季铵盐选自十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵、十四烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苯氧乙基溴化铵、十四烷基二甲基苄基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵和十二烷基二甲基苯氧乙基氯化铵中的至少一种。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的组合物，其中，所述组合物中，组分B和组分C的重量比为1：1.2-1.5。

6.权利要求1-5中任意一项所述的组合物在循环水处理中的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其中，所述循环水处理过程中不包括排污置换的步骤。

8.一种循环水系统预膜处理方法，其特征在于，所述方法包括将权利要求1-5中任意一项所述的组合物作为预膜剂投入循环水系统，进行循环预膜处理。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述循环预膜处理的条件包括：温度5-35℃，时间2-36h，pH7.5-8；

优选地，所述循环预膜处理时采用的水中，Ca²⁺含量为180-210mg/L，Cl^-含量为35-45mg/L，SO4^2-的含量为80-120mg/L，总碱度为180-220mg/L。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述组合物的用量为190-320mg/L。