CN1421403A - 水处理剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及抑制因水分影响而产生的腐蚀和水垢生成的试剂。含有氧化硅、pH调节剂和水垢抑制剂。

Description

水处理剂
技术领域
本发明涉及水处理剂，特别涉及抑制因水分影响在锅炉系统，例如锅炉的水管和预热器的水管等传热面上产生的腐蚀和水垢生成的水处理剂。
技术背景
以前，作为引起锅炉系统腐蚀的主要原因，可列举供水或锅炉中水①溶氧浓度高，②超出了pH的适宜范围(11.0～11.8)、③氯化物离子和硫酸离子等有害离子浓度高。
首先，去除溶氧的方法，使用脱气装置或脱氧剂进行除氧。作为脱气装置，有真空脱气装置、加热脱气装置、膜式脱气装置等。利用脱气装置脱气，确实能除去锅炉系统中腐蚀主原因的氧。作为脱氧剂，有肼、亚硫酸盐等。然而，肼的缺点是反应速度慢，而亚硫酸盐的缺点是增加了腐蚀生因素。
将pH调整在适宜范围的方法虽然可使用pH调节剂进行，若是具有一定浓度以上的M碱度的锅炉给水时，表示M碱度的成分(主要是碳酸氢盐)，在锅炉罐内产生热分解，生成碳酸离子、氢氧化物离子等，具有提高锅炉中水pH值的作用。锅炉炉内的不挥发成分碳酸离子、氢氧化物离子等也产生浓缩，具有提高pH值的作用。因此，锅炉供水中所含M碱成分在一定浓度以上的话，即使不用pH调节剂，也能使pH在适宜范围内。然而，M碱度很低时，需要加入pH调节剂。
作为将有害离子降低到一定浓度以下的方法，通过对炉内水吹气进行。通过控制吹气，可防止因炉内水浓缩导致有害离子浓度升高。
进而，作为防止锅炉系统腐蚀的方法，有向供水中注入形成皮膜型的防腐剂。由于这种防腐剂形成皮膜，使水管不与炉水直接接触，与溶解氧、pH、有害离子无关，所以显示出防腐效果。然而，用作形成皮膜型防腐剂的钼酸盐、丹宁、木质素、糖类、有机酸盐、磷酸盐等，为了发挥防腐效果，所需的浓度高，与进行去除溶解氧、pH调节、有害离子低浓度化的方法比较，排水处理中很费工夫。
作为锅炉系统中引发产生水垢的主要原因是起因于供水或锅炉中水中所含硬度成分和氧化硅引发水垢化，在与水蒸汽和水接触的传热面上很容易生成水垢。这种水垢的生成，成为装置性能降低和产生故障的原因，有可能缩短装置的寿命，所以研究了各种抑制水垢生成的方法。
为了能有效抑制因水分影响而在传热面上生成水垢，有从水分中去除硬度成分的方法。作为从水分中去除硬度成分的方法，虽然有利用软水装置进行软水化处理，去除硬度成分的机械去除方法，但在软水装置出现硬度泄漏时，很难抑制水垢生成。
发明内容
本发明的目的就是鉴于上述课题，提供一种不产生排水处理问题，能抑制因水分影响而产生腐蚀和水垢生成的水处理剂。
本发明是为解决上述课题研制的，是抑制因水分影响而产生腐蚀和水垢生成的试剂，含有氧化硅、pH调节剂和水垢抑制剂。另外，作为pH调节剂，例如是碱金属的氢氧化物。而作为水垢抑制剂，例如是乙二胺四乙酸及其盐。
这种水处理剂，通常含有0.12质量％以上的氧化硅、0.2质量％以上的pH调节剂，0.03质量％以上的水垢抑制剂。
实施发明的方式
本发明的水处理剂是为抑制因水分影响而产生腐蚀和水垢生成的试剂，含有氧化硅、pH调节剂和水垢抑制剂。
本发明中所用的氧化硅是对于传热面的表面形成抑制因水分引起的腐蚀的皮膜形成成分。具体讲，氧化硅对由于水分中所含的促进腐蚀因素溶解氧和氯化物离子等影响、由传热面溶出的成分产生作用，在传热面与水分的接触面上形成耐腐蚀性的皮膜(所谓的防腐膜)。特别是，溶解氧和氯化物离子在传热面上显现出局部的阳极性，由此有时进行腐蚀，但水分中含有的氧化硅，由于以阴离子或负电荷胶粒而存在，所以很容易被这样的阳极所吸附，在该部分很容易有选择地形成防腐皮膜。
氧化硅的意思是除了硅酸外，也包括硅酸的盐(即硅酸盐)。在硅酸的盐中，包括正硅酸盐(nSiO2·(n+1)M(I)2O)和聚硅酸盐(nSiO2·nM(I)2O，nSiO2·(n-10M(I)2O和nSiO2·(n*2)M(I)2O，或它们的水合物。在盐的化学式中，M(I)表示碱金属和碱土金属等金属元素，金属元素为M(II)时，M(I)的分子数为一半。在聚硅酸盐的化学式中，n大于2。以下所说的氧化硅，有时也意指含有上述盐的的概念。其中，氧化硅也可并用2种以上的物质。
本发明的水处理剂中，氧化硅的比率通常设定在总质量的0.12质量％以上，最好设定在0.6质量％以上。该含有量低于0.12质量％时，对于传热面有可能很难形成防腐蚀用的所要皮膜。
作为本发明腐蚀抑制剂中的氧化硅，可使用粉末状的，也可使用水溶液状的。
本发明中使用的pH调节剂，是为了将pH值调整到难以腐蚀传热面的范围内，而提高水分pH值的成分。其中可利用的pH调节剂种类，没有特殊限定，有碱金属的氢氧化物和碱土金属的氢氧化物等各种类型。这些可适当并用2种以上。其中，本发明最好使用碱金属的氢氧化物。碱金属的氢氧化物，由于是不含钙和镁等硬度成分的试剂，所以可适用作不促进水垢生成的试剂。
在本发明的水处理剂中，pH调节剂的比率，通常设定在总质量的0.2质量％以上，最好设定在1.0质量％以上。该含有量低于0.2质量％时，提高pH的功能有可能不充分。
本发明中使用的水垢抑制剂，有对传热面与水接触的面上生成的水垢原因的硬度成分，例如水分中含有的钙离子和镁离子发挥螯合合功能的螯合剂，和发挥抑制水垢结晶核成长功能的聚合物试剂。其中可利用的螯合剂种类没有特殊限定，有柠檬酸、乙二胺四乙酸及其盐等各种类型。其中可利用的聚合物试剂，也没有特殊限定，有聚丙烯酸、聚马来酸等各中类型。这些可适当并用2种以上。其中，本发明最好使用碱金属的乙二胺四乙酸盐。碱金属的乙二胺四乙酸盐，由于是不含钙和镁等硬度成分的试剂，所以可适用作不促进水垢生成的试剂。
本发明的水处理剂中，水垢抑制剂的比率，通常设定在总质量的0.03质量％以上，最好设定在0.15质量％以上。该含量低于0.03质量％时，有可能很难促进水分中所含硬度成分的螯合化和很难抑制水垢结晶核的成长。
在此，本发明的水处理剂，除了上述必需成分外，根据需要还可含有各种添加剂。作为添加剂，例如有三乙酸胺(NTA)及其盐等金属离子封链剂。
本发明的水处理剂用于抑制水分对传热面的腐蚀和水垢的生成。更具体讲，例如，在锅炉水管等产生水蒸汽的装置中，用于抑制水分对产生蒸汽的传热管(传热面的一个实例)和其他传热面的水分引起的腐蚀和水垢的生成。
在使用本发明的水处理剂抑制锅炉发生蒸气用传热管的腐蚀和水垢的生成时，可将本发明的水处理剂注入到锅炉供水的供水管路中。注入到供水管路中的水处理剂在供水管路内混合，与供水—起流入锅炉内。由此，水处理剂中的pH调节剂可提高水分的pH值，水处理剂中的氧化硅在传热管与水分接触面上形成皮膜，并且，水处理剂中的水垢抑制剂促进了水分中硬度成分的螯合化，或者抑制了水垢结晶核的成长。结果，在锅炉的传热管和其他传热面上，由水分引起的腐蚀和水垢的生成得到有效抑制。
在此，本发明水处理剂向上述供水管路中的注入量，通常将水分中氧化硅、pH调节剂和水垢抑制剂的合计浓度，设定在1.75mg/l以上，最好设定在8.75mg/l以上。这样，上述水处理剂，若氧化硅、pH调节剂和水垢抑制剂的合计浓度形成上述范围时，可连续向供水管路中注入，也可间断注入。
本发明的水处理剂，在水分中稀释到接近上述浓度时，通常，pH呈现出9～12.5的碱性。进而，该水处理剂也可与亚硫酸钠或丹宁等水处理剂一起并用。
实施例
实施例1～3
向硅酸钠、氢氧化钠和乙二胺四乙酸-2钠的混合物中，边滴加蒸馏水边进行搅拌。由此得到所要求的水处理剂。在此，该水处理剂中所含的各成分比率如表1所示。
实施例4
向硅酸、氢氧化钾和聚丙烯酸的混合物中，边滴加蒸馏水边进行搅拌。由此得到所要求的水处理剂。在此，该水处理剂中所含的各成分比率如表1所示。
实施例5和6
向硅酸钾、氢氧化钠和乙二胺四乙酸的混合物中，边滴加蒸馏水边进行搅拌。由此得到所要求的水处理剂。在此，该水处理中所含的各成分比率如表1所示。
实施例7
向硅酸钠、氢氧化钠和乙二胺四乙酸-4钠的混合物中，边滴加蒸馏水边进行搅拌，由此得到所要求的水处理剂。在此，该水处理剂中所含各成分的比率如表1所示。
实施例8
向硅酸、氢氧化钾和乙二胺四乙酸-2钠的混合物中，边滴加蒸馏水边进行搅拌。由此得到所要求的水处理剂。在此，该水处理剂中所含的各成分比率如表1所示。
实施例9
向硅酸、氢氧化钠和聚丙烯酸的混合物中，边滴加蒸馏水边进行搅拌，由此得到所要求的水处理剂。在此，该水处理剂中所含各成分的比率如表1所示。
实施例10
向硅酸钾、氢氧化钾和乙二胺四乙酸的混合物中，边滴加蒸馏水边进行搅拌，由此得到所要求的水处理剂。在此，该水处理剂中所含各成分的比率如表1所示。
实施例11
向硅酸钠、氢氧化钾和乙二胺四乙酸-4钠的混合物中，边滴加蒸馏水边进行搅拌，由此得到所要求的水处理剂。在此，该水处理剂中所含各成分的比率如表1所示。
实施例12
向硅酸、氢氧化钠和乙二胺四醋酸-2钠的混合物中，边滴加蒸馏水边进行搅拌，由此得到所要求的水处理剂。在此，该水处理剂中所含各成分的比率如表1所示。
                                         表1
  实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5   实施例6
  硅酸     20.00
  硅酸钠     9.66     1.26     5.46
  硅酸钾     1.00     0.50
  氢氧化钠     4.00     1.40     4.00     20.00     5.00
  氢氧化钾     2.00
  EDTA-2Na     0.30     3.00     0.15
  EDTA-4Na
  EDTA     5.00     20.00
  聚丙烯酸     0.20
  蒸馏水     86.04     94.34     90.39     77.80     74.00     74.50
  实施例7   实施例8   实施例9   实施例10   实施例11   实施例12
  硅酸     2.00     0.60     1.00
  硅酸钠     13.00     26.00
  硅酸钾     26.00
  氢氧化钠     1.00     20.00     5.00
  氢氧化钾     20.00     1.50     1.00
  EDTA-2Na     1.00     20.00
  EDTA-4Na     15.00     3.00
  EDTA     0.50
  聚丙烯酸     20.00
  蒸馏水     71.00     77.00     59.40     72.00     70.00     74.00
评价1
对注入实施例1～3所得水处理剂的情况和未注入水处理剂的情况，测定腐蚀抑制性。此处，在蒸发量为1.35kg/小时的直流型锅炉内，供入添加了500mg/l水处理剂的软水，边连续产生0.3MPa压力的蒸汽，边以10％的流量率运行该锅炉。研究经过48小时后腐蚀孔(是指与传热管与水接触面上的厚度方向相反方向产生的孔状腐蚀)的深度最大值。结果示于表2。在此，用作供水的软水，使用大阪市人工制备的软化水，其水质如下。
PH：7.5
电导率：25ms/m
M碱度：20mg-CaCO3/l
               表2
    供水试料     腐蚀孔深度最大值(μm)
    未注入试剂     230
    实施例1     8
    实施例2     125
    实施例3     32
评价2
对注入了实施例1-3所得水处理剂的情况和未注入水处理剂的情况，测定钙溶解度的增加量。此处，向蒸发量为2.8kg/小时的直流型锅炉内，供入添加了500mg/l水处理剂的软水，连续产生压力为0.5MPa的蒸汽，并以10％的流量率运行该锅炉。研究48小时后钙溶解度的增加量。结果示于表3。在此，供水的软水使用大阪市人工制备软化水，其水质如下。
PH：7.5
电导率：25ms/m
M碱度：20mg-CaCO3/l
               表3
    供水试料     钙溶解度的增加量(mg/l)
    未注入试剂     0.00
    实施例1     4.00
    实施例2     37.00
    实施例3     2.40
由表2可知，注入了实施例1～3的水处理剂与未注入试剂相比，结果是腐蚀抑制性更优良。从表3可知，注入了实施例1～3的水处理剂与未注入试剂相比，钙的溶解度增加了。对于实施例4～12，也获得同样的效果。
如上所述，根据本发明可抑制因水分影响而产生的腐蚀和水垢的生成。

Claims (4)

1、一种水处理剂，是抑制因水分影响而产生的腐蚀和水垢生成的试剂，其特征是含有氧化硅、pH调节剂和水垢抑制剂。
2、根据权利要求1的水处理剂，其特征是上述pH调节剂是碱金属的氢氧化物。
3、根据权利要求1或2的水处理剂，其特征是上述水垢抑制剂是乙二胺四乙酸及其盐。
4、根据权利要求1～3中任一项的水处理剂，其特征是含有0.12质量％以上的氧化硅、0.2质量％以上的pH调节剂和0.03质量％以上的水垢抑制剂。
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