DE2653075A1 - Mittel zur verhinderung der kesselsteinbildung in waessrigen systemen - Google Patents

Mittel zur verhinderung der kesselsteinbildung in waessrigen systemen

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DE2653075A1
DE2653075A1 DE19762653075 DE2653075A DE2653075A1 DE 2653075 A1 DE2653075 A1 DE 2653075A1 DE 19762653075 DE19762653075 DE 19762653075 DE 2653075 A DE2653075 A DE 2653075A DE 2653075 A1 DE2653075 A1 DE 2653075A1
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Ugine Kuhlmann SA
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Description

PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGGERT1 DIPLOMCHEMIKER
5 KÖLN 51, OBERLÄNDER UFER 90
Köln, den 13. Oktober 1976 182
Produits Chimigues Ugi'ne Kuhlmann,
25 boulevard de l'Amiral Bruix, 75116 Paris (Frankreich)
Mittel zur Verhinderung der Kesselsteinbildung in wässrigen Systemen
Die Erfindung betrifft ein Mittel zur Verhinderung der Kesselsteinbildung in wässrigen Systemen. Sie betrifft insbesondere Mittel gegen Kesselstein, die aus Fluorkohlenstoffderivaten, gegebenenfalls zusammen mit bekannten Mitteln gegen Kesselstein, wie Organophosphaten, bestehen.
Die Salzablagerung, insbesondere die Ablagerung von Calciumcarbonat, kann sich·insbesondere auf folgenden Gebieten als sehr hinderlich erweisen:
Meerwasserentsalzung durch Destillation, industrielle Kühlung,
Verteilung und Verwendung von Haushaltswassern.
In der Industrie besteht daher ein Bedürfnis nach Verbindungen, die die Kesselsteinbildung verhindern.
Es wurden zahlreiche Mittel gegen Kesselsteinbildung vorgeschlagen, unter ihnen Polyphosphate, Organophosphate und PoIyelectrolyte. Die Polyphosphate weisen den Nachteil auf, daß sie derart in wässrigen Lösungen hydrolysieren können, daß sie ungenügende Wirksamkeit erhalten können; insbesondere sind
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- Ir-
sie ziemlich toxisch. Die Organophosphate und Polyelektrolyte sind häufig nur wenig oder auch gar nicht wirksam.
Die vorliegende Erfindung stellt Mittel gegen Kesselsteinbildung zur Verfügung, die diese Nachteile vermeiden.
Gegenstand der Erfindung ist ein Mittel zur Verhinderung von Kesselsteinbildung auf einer Unterlage, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es aus wenigstens einem Fluorkohlenwasserstoff derivat besteht, das auf dieser Unterlage aufziehen kann.
Die kesselstein-verhindernde Wirkung einer entsprechenden Verbindung soll darin liegen, daß:
die Kristallwachstumsgeschwindigkeit vermindert wird, der homogene Keimbildungsmechanismus blockiert wird (in der flüssigen Phase auftretende Kristalle), und der heterogene Keimbildungsmechanismus verhindert wird (an der Wand auftretende Kristalle).
Die Anmelderin hat versucht, den Typ der Wirkungsweise der erfindungsgemäß verwendeten Fluorkohlenstoffverbindungen wie auch den Typ der Wirkung bekannter Mittel gegen Kesselstein zu bestimmen, um kesselstein-verhindernde Mittel ausgezeichneter Wirksamkeit vorzuschlagen, die wenigstens zwei der vorgenannten Wirkungstypen vereinigen.
Es wurde festgestellt, daß die Fluorkohlenstoffderivate, die sich auf einer Unterlage festsetzen können, kesselstein-verhindernde Eigenschaften mit einer Wirkung auf die heterogene Keimbildung besitzen und die Ablagerung von Kesselstein auf der jeweiligen Unterlage verhindern.
Gemäß einer ersten Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung Mittel zur Verfügung, die die Kesselsteinbildung auf
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sr
einer Unterlage verhindern und aus wenigstens einem Fluorkohlenstoff derivat bestehen, das auf dieser Unterlage aufziehen und sich daran, festsetzen kann. Die Prüfung, ob ein bestimmtes Fluorkohlenstoffderivat geeignet ist, auf eine Unterlage aufzuziehen, kann biespielsweise folgendermaßen erfolgen:
(1) Man stellt Plättchen aus der infrage kommenden Unterlage her und misst ihre Oberfläche S.
(2) Man überführt die Oberfläche des zu behandelnden Substrats in einen solchen Zustand, der die gute Verankerung, das gute Aufziehen des Fluorkohlenstoffderxvats zulässt. Zum Beispiel poliert man metallische Unterlagen, um die Oxidschicht zu entfernen, wäscht mit Wasser, mit Aceton und mit Trichloräthylen, um die zu behandelnde Oberfläche vollständig zu entfetten (bei Glasunterlagen reicht das Waschen mit Wasser unter anschließendem Entfetten mit Lösungsmitteln) .
(3) Man reibt die so vorbereitete Oberfläche mit einem Baumwolltuch ab, das mit einer 1 %igen Lösung der zu prüfenden Verbindung in einem geeigneten Lösungsmittel, beispielsweise in Methanol oder Trichloftrifluoräthan, dem gegebenenfalls Aceton zugesetzt wurde, getränkt ist.
(4) Man trocknet bei Raumtemperatur.
(5) Man bestimmt1die hydrophobe Eigenschaft der so erhaltenen Oberflächen (da die Fluorkohlenstoffderivate hydrophob sind, gibt dieser Parameter ihre Eignung zum Aufziehen und Festhaften auf dem Substrat gut wieder). Hierfür tropft man mit Hilfe einer Pipette 2o ml Wasser aus 2o cm Höhe mitten auf die Platte. Man prüft die so befeuchtete Platte. Dabei nimmt man an, daß das Fluorkohlenstoffderivat auf dem jeweiligen Substrat aufziehen kann, wenn auf der Platte keine Wasserspur bleibt.
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Die Anmelderin hat die folgenden Produktfamilien geprüft, wobei jedoch die Erfindung keineswegs hierauf begrenzt ist:
2 (können insbesondere auf PVC und Edelstahl aufziehen),
(CH2)3-N(CH3)2 (können insbesondere-auf PVC
aufziehen),
CnF2n+rC2H4-N IJ CH3 ( ? S03
(können insbesondere auf Glas aufziehen), (CnF2n+1C2H4S)2
(können insbesondere auf Kupfer und seinen Messinglegierungen aufziehen).
In sämtlichen vorstehend genannten Formeln bedeutet η eine ganze Zahl von 2 bis 2o.
Die erfindungsgemäß als Mittel gegen Kesselsteinbildung verwendeten Fluorkohlenstoffverbindungen können dem zu behandelnden Wasser in einer Konzentration zwischen etwa 5 und 2o ppm, vorzugsweise von ungefähr 15 ppm zugegeben werden. Es ist auch möglich, die Oberflächen der Leitungen oder der Maschine, auf denen man die Kesselsteinbildung verhindern will, mit einer Lösung, die etwa 1 bis 2o g/l der Fluorkohlenstoff verbindung enthält, zu imprägnierend Es ist ferner möglich, diese beiden Behandlungsarten zu kombinieren, d.h. zuerst eine Imprägnierung durchzuführen und anschließend Wasser zu verwenden, daß das erfindungsgemäße Mittel gegen
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Kesselstein enthält. In letzterem Fall kann die Konzentration des Mittels gegen Kesselstein im Gebrauchswasser auf solche Anteile vermindert werden, die vom Fachmann leicht bestimmt werden können.
Gegebenenfalls können die erfindungsgemäßen Mittel gegen Kesselstein auch Waschpulver zugesetzt werden.
Die Anmelderin hat ferner festgestellt, daß bestimmte bekannte Mittel gegen Kesselstein, wie z.B. die Organophosphate, die homogene Keimbildung beeinflussen. Sie schlägt daher vor, diese den oben definierten Fluorkohlenstoffderivaten, die die heterogene Keimbildung beeinflussen zuzusetzen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung daher Mittel zur Verfügung, die die Kesselsteinbildung auf einer Unterlage verhindern und aus wenigstens einem Fluorkohlenstoffderivat, das auf dieser Unterlage aufziehen kann, und wenigstens einem Mittel gegen Kesselstein besteht, das auf die homogene Keimbildung einwirkt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das auf die homogene Keimbildung einwirkende Mittel ein Organophosphat; von diesem ist die Hydroxyäthylendiphosphonsäure, im folgenden mit AH bezeichnet, besonders bevorzugt. »
Ein besonders wirksames Mittel gegen Kesselstein besteht aus der Vereinigung eines Fluorkohlenstoffderivats der Formel
CnF2n+1 - C2H4 " S02 (NH(CH3J3 - N(CH3J2 mit AH.
Die kombinierte Wirkung des Fluorkohlenstoffderivats und der Verbindung, die gegen die homogene Keimbildung wirkt, ist
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synergistisch und übertrifft sehr häufig die Wirkung der einzelnen Bestandteile.
Wie auch bei der ersten' Ausfuhrungsform können die aus einem Fluorkohlenstoffderivat und einer Verbindung, die auf,die homogene Keimbildung einwirkt, bestehenden Mittel gegen Kesselstein dem Gebrauchswasser zugesetzt werden; die Fluorkohlenstoff verbindung liegt dann in einer Konzentration von etwa 5 bis 1o ppm, vorzugsweise 8 ppm und der andere Bestandteil in einer Konzentration von etwa 4 bis 1o ppm, vorzugsweise ungefähr 1o ppm vor.
Es ist auch möglich, vorher die Oberflächen, auf denen keine Kesselsteinbildung erfolgen soll, zu imprägnieren.
Das Mittel gegen Kesselstein kann auch Waschpulvern zugesetzt werden.
Die folgenden Beispiele verdeutlichen die Erfindung, ohne sie hierauf zu beschränken:
Beipiele
in den folgenden Beispielen mißt man die kesselsteinverhindernde Wirkung der untersuchten Verbindungen anhand der Keim-
t bildungszeit T . Hierfür trägt man die Kurve aus der Konzentration der Ca -Ionen, aufgetragen auf der Ordinate, in Funktion der auf der Abszisse aufgetragenen Zeit auf. Die Kurve sieht im allgemeinen wie die in der anliegenden Figur abgebildete Kurve aus.
Die Keimbildungszeit T wird durch AB wiedergegeben. Die Kon zentration an CaCO3 wird in Härtegraden HT ausgedrückt
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(1° HT = 1ο mg/1 CaCO3 = ο, 2 meq = 4 mg/1 Ca++)
Bei
spiel		 Verbindung Ver
gleich		 AH Konzen- Härte- te T 2 Stufe
1 C8F17C2H4N(C2H4OH)2 ■ - 5o 3o 8 12
2 C8F17C2H4N(C2H4OH)2 15 5o 3o 18 45
3 + 15 5o 3o 3o 18
AH 8 5o 3o 47
C6F13C2H4SO2NH(CH2)3
4 N(CHJ9 8
3
in N(CH J2 15 5o 3o 24o 32
8 5o 3o 5o
AH
6 C4H9C2H4N(C2H4OH)2
7 . C4H9C2H4N(C2H4OH)2
15 5o 3o 18 16
8 53O 3o 15 41
AH
Beispiel 8
Eine Messxngzelle wurde 24 h lang mit einer Lösung von 1 g/l des Fluorkohlenstoffderivats der Formel (CgF17C3H4S)2 in
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Azeton behandelt. Aus einer Lösung, die 8 ppm AH und einen anfänglichen Härtegrad HT an CaCO-. aufwies, erfolgte nach 15o min niemals ein Niederschlag.
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Claims (5)

  1. Patentan Sprüche
    Mittel zur Verhinderung der Kesselsteinbildung auf einer Unterlage, dadurch gekennzeichnet, daß es aus wenigstens einem Fluorkohlenstoffderivat besteht, das auf dieser Unterlage aufziehen kann.
  2. 2. Mittel gegen Kesselstein, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer Verbindung einer der folgenden Formeln be steht:
    CnF2n+1 - C2H4 " N " (C2H4OH)2
    CnF2n+1 - C2H4 " S02 " NH iCT2>3 N(CH3>2
    CnP2n+1 - C2H4 " 1L J ^A V S03
    (C F^ ,- ~ C0H _. j.
    η 2n+l λ .S) j
    in denen η eine ganze Zahl von 2 bis 2o ist.
  3. 3. Mittel gegen Kesselstein nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich eine kessel- * steinverhindernde Verbindung enthalten, die auf die homogene Keimbildung einwirkt.
  4. 4. Mittel gegen Kesselstein gamäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kesselsteinverhindernde Verbindung, die auf die homogene Keimbildung einwirkt, ein Organophosphat ist.
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  5. 5. Mittel gegen Kesselstein nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Organophosphat Hydroxyäthylendiphosphonsäure ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4020091A (en) * 1965-10-28 1977-04-26 Plains Chemical Development Co. Chelation
US3462488A (en) * 1966-11-03 1969-08-19 Earl T Mcbee Amino oximino polyhalocycloalkenes and process

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BE848129A (fr) 1977-05-09
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SE7613147L (sv) 1977-05-26
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