CN116730515A - 一种能够抑制金属腐蚀的锅炉阻垢剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锅炉阻垢剂技术领域，具体地说，涉及一种能够抑制金属腐蚀的锅炉阻垢剂及其制备方法。其包括以下原料：抑垢剂、缓蚀剂、植物协同剂、促进剂和助剂，还包括余量的去离子水；本发明提供的锅炉抑垢剂均有较好的环保性，具有良好的防腐作用，同时防止了锅炉水垢和壳体腐蚀，该锅炉阻垢剂为环保可持续性物质，适用于各种类型的锅炉系统，具有广泛的应用和市场前景；通过加入的植物协同剂，对环境友好安全无毒无害，具有较好的抑菌效果，减少锅炉中微生物污染，能够有效抑制自由基对锅炉的腐蚀，并提高热传导效率。
Description
技术领域
本发明涉及锅炉阻垢剂技术领域，具体地说，涉及一种能够抑制金属腐蚀的锅炉阻垢剂及其制备方法。
背景技术
施用在锅炉水系统中的化学药剂，如缓蚀剂、缓蚀分散剂、阻垢剂等，已成为工业锅炉水处理的常用方法之一。其中，阻垢剂可以防止水垢污染锅炉管道、降低锅炉维修费用，防止管道、锅炉结构损坏，提升了热交换效率，并且可以延长锅炉的使用寿命。
但是，现有的锅炉阻垢剂的性能存在着一些问题，例如：
1.防腐性能不佳问题：许多常规阻垢剂中的缓蚀剂含有有害物质，不仅不能很好地保护金属，而且对人体和环境也造成伤害；
2.使用效果不理想问题：如果使用阻垢剂的效果不佳，锅炉管道表面仍可能形成水垢，导致管道内质量下降，更严重的话甚至可能导致管道损坏或腐蚀；
3.环保性问题：锅炉阻垢剂的开发需要考虑材料使用对环境的影响，如闪锌矿和其他重金属材料对环境和人类健康的危害等问题；
综上，急需一种更安全环保，能够抑制金属腐蚀的锅炉阻垢剂来改善现有技术的不足，以达到更完整、更安全和更高效的施工使用效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够抑制金属腐蚀的锅炉阻垢剂及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，一方面，本发明提供一种能够抑制金属腐蚀的锅炉阻垢剂，包括以下重量份的原料：抑垢剂15-20份、缓蚀剂8-12份、植物协同剂7-15份、促进剂3-6份和助剂1-3份，还包括余量的去离子水。
作为本技术方案的进一步改进，所述抑垢剂包括硫酸钙、碳酸钙、硫酸铁和硫酸铝中的至少一种。
作为本技术方案的进一步改进，所述缓蚀剂包括有机缓蚀剂和无机缓蚀剂，按质量配比为2:1。
作为本技术方案的进一步改进，所述有机缓蚀剂选自硫代乙酰胺和氨基羧酸盐中的至少一种。
作为本技术方案的进一步改进，所述无机缓蚀剂选自对苯二酚醇、苯并咪唑及其衍生物中的至少一种。
作为本技术方案的进一步改进，所述植物协同剂选自马尾松精油、茶叶提取物和柚皮提取物，按质量配比为3:1:1。
作为本技术方案的进一步改进，所述促进剂包括甲氧基聚乙二醇、聚乙二醇、聚丙烯酸和聚丙烯酸钠。
作为本技术方案的进一步改进，所述甲氧基聚乙二醇、聚乙二醇、聚丙烯酸和聚丙烯酸钠按质量配比为2:1:0.5:0.5。
作为本技术方案的进一步改进，所述助剂为羟丙基β-环糊精。
另一方面，本发明提供了一种用于上述中任意一项所述的能够抑制金属腐蚀的锅炉阻垢剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将抑垢剂和促进剂逐渐加入去离子水中，同时搅拌混合，直至均匀；
S2、将缓蚀剂加入混合物中，再次搅拌均匀；
S3、最后加入植物协同剂和助剂，再次充分搅拌均匀；
S4、最后调整阻垢剂的pH值，使其达到最佳效果，即可制得锅炉阻垢剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、该能够抑制金属腐蚀的锅炉阻垢剂及其制备方法中，提供的锅炉抑垢剂均有较好的环保性，具有良好的防腐作用，同时防止了锅炉水垢和壳体腐蚀，该锅炉阻垢剂为环保可持续性物质，适用于各种类型的锅炉系统，具有广泛的应用和市场前景。
2、该能够抑制金属腐蚀的锅炉阻垢剂及其制备方法中，通过加入的缓蚀剂能够减少水垢的产生，隔绝锅炉与外界的接触，防止锅炉出现腐蚀，还能够提高电压稳定性，防止电化学失衡引起的腐蚀反应，同时能够有效降低水的表面张力，提高其流动性和热传导性，提高锅炉的传热效率。
3、该能够抑制金属腐蚀的锅炉阻垢剂及其制备方法中，通过加入的植物协同剂，对环境友好安全无毒无害，具有较好的抑菌效果，减少锅炉中微生物污染，能够有效抑制自由基对锅炉的腐蚀，并提高热传导效率，同时，植物协同剂中的茶多酚也可以与缓蚀剂中的某些成分发生配位反应，进一步增强其缓蚀作用；植物协同剂中的柚皮素可以和硫代乙酰胺等有机缓蚀剂形成氢键和范德华力，增强了其吸附能力，进一步提高了其缓蚀作用，此外，植物协同剂还能够增强抑垢剂的吸附能力；增强锅炉水的流动性；进一步降低锅炉内的水垢和腐蚀，减少污染物的排放。
附图说明
图1为本发明的整体流程框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种能够抑制金属腐蚀的锅炉阻垢剂，包括以下重量份的原料：抑垢剂15-20份、缓蚀剂8-12份、植物协同剂7-15份、促进剂3-6份和助剂1-3份，还包括余量的去离子水。
抑垢剂包括硫酸钙、碳酸钙、硫酸铁和硫酸铝中的至少一种，水垢中的钙、镁等离子与抑垢剂形成络合物，避免其结晶成锅炉壳体，降低水垢的膨胀系数和抗拉强度，增加水垢的脆性，使得水垢更容易被清除。
缓蚀剂包括有机缓蚀剂和无机缓蚀剂，按质量配比为2:1，具体的：
有机缓蚀剂选自硫代乙酰胺和氨基羧酸盐中的至少一种，有机缓蚀剂可以呈负荷的状态与水中的钙离子结合，使其离子度降低，从而减少水垢的产生，无机缓蚀剂选自对苯二酚醇、苯并咪唑及其衍生物中的至少一种；不管是无机还是有机缓蚀剂均能够生成一层保护膜，在金属表面形成较为致密的缓蚀层，能够隔绝金属和外界环境的接触，防止金属的继续腐蚀，同时还可形成一个电化学阻隔层，能够有效提高电压稳定性，防止电化学失衡引起的腐蚀反应，此外还具有表面活性剂的作用，能够有效降低水的表面张力，提高其流动性和热传导性，提高锅炉的传热效率；
植物协同剂选自马尾松精油、茶叶提取物和柚皮提取物，按质量配比为3:1:1，采用植物协同剂，对环境友好安全无毒无害，都是天然的抗氧化物质，马尾松精油具有较好的抗菌和杀菌作用，能够消除水中细菌和真菌，帮助减少锅炉中形成的微生物污染，保持水质清洁，茶叶提取物和柚皮提取物能够有效抑制自由基对金属产生的腐蚀作用，从而延长锅炉使用寿命，也具有抗菌和抑制微生物生长的作用，能够有效防止微生物对锅炉金属的腐蚀，茶多酚和柚皮素能够促进水的加热传导，提高锅炉的能效，提高能源利用率；植物协同剂中的植物成分可以和缓蚀剂共同吸附在金属表面，形成更致密的膜层；
同时，茶叶提取物中的茶多酚也可以与缓蚀剂中的某些成分，例如磷酸盐、羟基苯甲酸酯等发生配位反应，进一步增强其缓蚀作用；柚皮素中含有大量酚类化合物，可以和硫代乙酰胺等有机缓蚀剂形成氢键和范德华力，增强了其吸附能力，进一步提高了其缓蚀作用，以下是柚皮素和硫代乙酰胺之间的化学反应式：
C21H22O9+CH3CSNH2→C21H22O9(CH3C(O)NH)2+H2O；
最终生成物为二甲基巯基乙酰亚胺；
此外，植物协同剂还能够增强抑垢剂的吸附能力，植物成分可以降低水垢的产生，减少水垢对金属表面的侵蚀，从而提高抑垢剂的吸附能力；增强锅炉水的流动性；植物成分和抑垢剂共同协作，能够进一步降低锅炉内的水垢和腐蚀，植物协同剂和抑垢剂之间的协同作用可以大大提高锅炉的运转效率和使用寿命，同时能够减少污染物的排放。
促进剂包括甲氧基聚乙二醇、聚乙二醇、聚丙烯酸和聚丙烯酸钠，按质量配比为2:1:0.5:0.5，甲氧基聚乙二醇可以在水中形成一层保护性的薄膜，降低固体与管道或设备表面的接触，减少垢层的黏附，聚乙二醇具有良好的分散、抗水垢、防锈蚀性能，能够减缓水垢生成速度、降低水垢的附着性，使水垢变软，聚丙烯酸和聚丙烯酸钠与硫酸钙、磷酸钙等垢层成分发生离子交换反应，改变垢层的晶体结构和混合物质构成，增加软垢的量。
助剂为羟丙基β-环糊精，其可以增加阻垢剂与水中离子的接触面积，并促进它们的接触和结合，这有助于控制水中的金属离子浓度，减少形成水垢和沉积物的机会。
本发明中，通过加入的缓蚀剂能够减少水垢的产生，隔绝锅炉与外界的接触，防止锅炉出现腐蚀，还能够提高电压稳定性，防止电化学失衡引起的腐蚀反应，同时能够有效降低水的表面张力，提高其流动性和热传导性，提高锅炉的传热效率；通过加入的植物协同剂，对环境友好安全无毒无害，具有较好的抑菌效果，减少锅炉中微生物污染，能够有效抑制自由基对锅炉的腐蚀，并提高热传导效率，同时，植物协同剂中的茶多酚也可以与缓蚀剂中的某些成分发生配位反应，进一步增强其缓蚀作用；植物协同剂中的柚皮素可以和硫代乙酰胺等有机缓蚀剂形成氢键和范德华力，增强了其吸附能力，进一步提高了其缓蚀作用，此外，植物协同剂还能够增强抑垢剂的吸附能力；增强锅炉水的流动性；进一步降低锅炉内的水垢和腐蚀，减少污染物的排放；
通过上述原料形成的锅炉抑垢剂均有较好的环保性，具有良好的防腐作用，同时防止了锅炉水垢和壳体腐蚀，该锅炉阻垢剂为环保可持续性物质，适用于各种类型的锅炉系统，具有广泛的应用和市场前景。
根据图1所示，本发明实施例还提供了用于制备上述一种能够抑制金属腐蚀的锅炉阻垢剂的制备方法，具体步骤如下：
S1、将抑垢剂和促进剂逐渐加入去离子水中，同时搅拌混合，直至均匀；
S2、将缓蚀剂加入混合物中，再次搅拌均匀；
S3、最后加入植物协同剂和助剂，再次充分搅拌均匀；
S4、最后调整阻垢剂的pH值，使其达到最佳效果，即可制得锅炉阻垢剂。
根据不同的原料用量，通过以下具体的实施例来对本发明提供的能够抑制金属腐蚀的锅炉阻垢剂进一步说明。
实施例1
S1、将抑垢剂15份和促进剂3份逐渐加入去离子水中，同时搅拌混合，直至均匀；
S2、将缓蚀剂8份加入混合物中，再次搅拌均匀；
S3、最后加入植物协同剂7份和助剂1份，再次充分搅拌均匀；
S4、最后调整阻垢剂的pH值，使其达到最佳效果，即可制得锅炉阻垢剂。
实施例2
S1、将抑垢剂20份和促进剂6份逐渐加入去离子水中，同时搅拌混合，直至均匀；
S2、将缓蚀剂12份加入混合物中，再次搅拌均匀；
S3、最后加入植物协同剂15份和助剂3份，再次充分搅拌均匀；
S4、最后调整阻垢剂的pH值，使其达到最佳效果，即可制得锅炉阻垢剂。
实施例3
S1、将抑垢剂18份和促进剂5份逐渐加入去离子水中，同时搅拌混合，直至均匀；
S2、将缓蚀剂10份加入混合物中，再次搅拌均匀；
S3、最后加入植物协同剂12份和助剂2份，再次充分搅拌均匀；
S4、最后调整阻垢剂的pH值，使其达到最佳效果，即可制得锅炉阻垢剂。
实施例4
S1、将抑垢剂15份和促进剂4份逐渐加入去离子水中，同时搅拌混合，直至均匀；
S2、将缓蚀剂12份加入混合物中，再次搅拌均匀；
S3、最后加入植物协同剂11份和助剂2份，再次充分搅拌均匀；
S4、最后调整阻垢剂的pH值，使其达到最佳效果，即可制得锅炉阻垢剂。
实施例5
S1、将抑垢剂20份和促进剂4份逐渐加入去离子水中，同时搅拌混合，直至均匀；
S2、将缓蚀剂8份加入混合物中，再次搅拌均匀；
S3、最后加入植物协同剂12份和助剂2.5份，再次充分搅拌均匀；
S4、最后调整阻垢剂的pH值，使其达到最佳效果，即可制得锅炉阻垢剂。
表1实施例1-5各原料用量(份)
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 抑垢剂 | 15 | 20 | 18 | 15 | 20 |
| 缓蚀剂 | 8 | 12 | 10 | 12 | 8 |
| 植物协同剂 | 7 | 15 | 12 | 11 | 12 |
| 促进剂 | 3 | 6 | 5 | 4 | 4 |
| 助剂 | 1 | 3 | 2 | 2 | 2.5 |
为了验证本发明实施例制备的锅炉阻垢剂具有较好的金属耐腐蚀性，通过以下试验例来对本发明实施例提供的能够抑制金属腐蚀的锅炉阻垢剂进行说明。
试验例
本试验例采用上述实施例1-5提供的阻垢剂，试验材料为Q235钢板，将阻垢剂与Q235钢板接触，并在280℃的条件下暴露144小时，水的硬度为290mg/L，阻垢剂的物质质量浓度为20mg/L；具体检测指标件表2。
表2实施例1-5各样品检测指标
根据表2所示，使用实施例1-5提供的阻垢剂，金属的损失率低于0.12g/cm2，可以实现金属损失率的减缓，阻止金属表面的腐蚀作用，垢层厚度低于100um，使用该锅炉阻垢剂可减少垢层的厚度。垢层是建立在设备表面的硬水沉淀物，增厚会导致热交换率降低；因此可以说明，本发明提供的锅炉阻垢剂具有较好的防腐能力，可以抑制金属因高温和碱性条件下产生的腐蚀情况。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种能够抑制金属腐蚀的锅炉阻垢剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：抑垢剂15-20份、缓蚀剂8-12份、植物协同剂7-15份、促进剂3-6份和助剂1-3份，还包括余量的去离子水。
2.根据权利要求1所述的能够抑制金属腐蚀的锅炉阻垢剂，其特征在于：所述抑垢剂包括硫酸钙、碳酸钙、硫酸铁和硫酸铝中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的能够抑制金属腐蚀的锅炉阻垢剂，其特征在于：所述缓蚀剂包括有机缓蚀剂和无机缓蚀剂，按质量配比为2:1。
4.根据权利要求3所述的能够抑制金属腐蚀的锅炉阻垢剂，其特征在于：所述有机缓蚀剂选自硫代乙酰胺和氨基羧酸盐中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的能够抑制金属腐蚀的锅炉阻垢剂，其特征在于：所述无机缓蚀剂选自对苯二酚醇、苯并咪唑及其衍生物中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的能够抑制金属腐蚀的锅炉阻垢剂，其特征在于：所述植物协同剂选自马尾松精油、茶叶提取物和柚皮提取物，按质量配比为3:1:1。
7.根据权利要求1所述的能够抑制金属腐蚀的锅炉阻垢剂，其特征在于：所述促进剂包括甲氧基聚乙二醇、聚乙二醇、聚丙烯酸和聚丙烯酸钠。
8.根据权利要求7所述的能够抑制金属腐蚀的锅炉阻垢剂，其特征在于：所述甲氧基聚乙二醇、聚乙二醇、聚丙烯酸和聚丙烯酸钠按质量配比为2:1:0.5:0.5。
9.根据权利要求1所述的能够抑制金属腐蚀的锅炉阻垢剂，其特征在于：所述助剂为羟丙基β-环糊精。
10.一种用于权利要求1-9中任意一项所述的能够抑制金属腐蚀的锅炉阻垢剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将抑垢剂和促进剂逐渐加入去离子水中，同时搅拌混合，直至均匀；
S2、将缓蚀剂加入混合物中，再次搅拌均匀；
S3、最后加入植物协同剂和助剂，再次充分搅拌均匀；
S4、最后调整阻垢剂的pH值，使其达到最佳效果，即可制得锅炉阻垢剂。
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