JP2000176488A - 冷却水系用スケール防止剤 - Google Patents

冷却水系用スケール防止剤

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JP2000176488A JP10361373A JP36137398A JP2000176488A JP 2000176488 A JP2000176488 A JP 2000176488A JP 10361373 A JP10361373 A JP 10361373A JP 36137398 A JP36137398 A JP 36137398A JP 2000176488 A JP2000176488 A JP 2000176488A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ビル空調、一般工場、石油化学コンビナートな
どの熱交換器などの冷却水系のスケール発生を、効果的
に防止することができる冷却水系用スケール防止剤を提
供する。 【解決手段】シリカゲル微粒子を含有することを特徴と
する冷却水系用スケール防止剤、並びに、シリカゲル微
粒子と、水溶性ポリマー、ホスホン酸及び無機リン酸か
らなる群より選ばれる1種又は2種以上の化合物を含有
することを特徴とする冷却水系用スケール防止剤。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷却水系用スケー
ル防止剤に関する。さらに詳しくは、本発明は、ビル空
調、一般工場、石油化学コンビナートなどの熱交換器な
どの冷却水系のスケール発生を、効果的に防止すること
ができる冷却水系用スケール防止剤に関する。
【0002】
【従来の技術】冷却水系、ボイラ水系などの水と接触す
る伝熱面や配管内では、スケール障害が発生する。特
に、省資源、省エネルギーの立場から、冷却水の系外へ
の排棄(ブロー)を少なくして高濃縮運転を行う場合、
溶解している塩類が濃縮されて、伝熱面が腐食しやすく
なるとともに、難溶性の塩となってスケール化する。生
成したスケールは、熱効率の低下、配管の閉塞、水質の
計測機器センサー部への障害など、ボイラや熱交換器の
運転に重大な障害を引き起こす。生成するスケールは種
々の物質で構成されているが、炭酸カルシウム、硫酸カ
ルシウム、亜硫酸カルシウム、リン酸カルシウム、水酸
化マグネシウム、リン酸亜鉛、水酸化亜鉛、塩基性炭酸
亜鉛などのスケール防止に対しては、一般にマレイン
酸、アクリル酸、イタコン酸などを重合したカルボキシ
ル基を有する水溶性ポリマーが有効であり、必要に応じ
て、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、2−アクリ
ルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸などのスルホ
ン酸基を有するビニルモノマーや、アクリルアミドなど
のノニオン性ビニルモノマーを組み合わせたコポリマ
ー、ヘキサメタリン酸ソーダやトリポリリン酸ソーダな
どの無機ポリリン酸類、ヒドロキシエチリデンジホスホ
ン酸やホスホノブタントリカルボン酸などのホスホン酸
類が使用されている。また、シリカ、ケイ酸カルシウ
ム、ケイ酸マグネシウムなどのシリカ系スケール防止に
対して、特開昭61−107998号公報には、シリカ
系スケールに対する防止効果の優れたスケール防止剤と
して、アクリルアミド系ポリマーとアクリル酸系ポリマ
ーを含むスケール防止剤が提案され、特開平2−318
94号公報には、冷却水系のスケール防止と、防食、ス
ライム防止などの効果を併せもつ複合水処理剤として、
ポリエチレングリコールとホスホン酸又はカルボン酸系
ポリマーを含有するスケール防止剤が提案され、特開平
7−256266号公報には、冷却水の水質変動や運転
条件に関わりなく、スライム、スケール、腐食障害、レ
ジオネラ菌の発生を防止し得る水処理方法として、水溶
性カチオン性ポリマー、ハロゲン化脂肪族ニトロアルコ
ール及びホスホン酸又はカルボン酸系ポリマーを添加す
る方法が提案されており、スケール種に応じて各種のス
ケール防止剤が使い分けられている。冷却水系において
使用される水は、通常、工業用水、水道水、地下水など
であるために、水中には様々なイオン種が存在する。し
たがって、特に高濃縮運転を行う場合には、すべてのス
ケール種に効果的に対応し得るスケール防止剤が必要で
あるが、このようなスケール防止剤はまだ存在しない。
特に、シリカ系スケールの付着防止に有効なスケール防
止剤に欠けているのが現状である。例えば、アクリルア
ミド系ポリマーは、シリカ濃度が低い場合にはスケール
防止効果を有するものの、シリカ濃度が高い場合には効
果がない。また、特開平7−256266号公報に提案
されているカチオン性ポリマーは、四級アンモニウム塩
であってカチオン性が非常に強いために、水中のシリカ
や微生物由来の汚れ(スライム)とゲル状の反応物をつ
くりやすく、配管内で詰まりなどのトラブルを生じやす
いことや、カチオン性であるために配管の金属材料に吸
着されやすく、系内でのポリマーの消耗が著しいことな
どの欠点がある。また、ポリエチレングリコールは、シ
リカ濃度が低い場合にはスケールの付着を抑える効果は
あるが、共存イオンの影響を受けやすく効果が安定しな
いなどの問題がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ビル空調、
一般工場、石油化学コンビナートなどの熱交換器などの
冷却水系のスケール発生を、効果的に防止することがで
きる冷却水系用スケール防止剤を提供することを目的と
してなされたものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、冷却水系にシリ
カゲル微粒子を存在せしめることによりスケール発生を
効果的に防止することができ、さらに、水溶性ポリマ
ー、ホスホン酸又は無機リン酸を共存せしめることによ
り、スケール防止効果がいっそう顕著に発現することを
見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至っ
た。すなわち、本発明は、(1)シリカゲル微粒子を含
有することを特徴とする冷却水系用スケール防止剤、及
び、(2)シリカゲル微粒子並びに水溶性ポリマー、ホ
スホン酸及び無機リン酸からなる群より選ばれる1種又
は2種以上の化合物を含有することを特徴とする冷却水
系用スケール防止剤、を提供するものである。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明の冷却水系用スケール防止
剤は、ビル空調、一般工場、石油化学コンビナートなど
の熱交換器などに適用し、その装置を循環する冷却水系
の熱交換器本体、循環水のピット、冷却塔などの装置及
び配管内に付着するスケールを防止するものである。本
発明のスケール防止剤の対象に特に制限はなく、各種の
冷却水系で問題となるスケール全般を対象とすることが
でき、例えば、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、亜硫
酸カルシウム、リン酸カルシウム、シリカ、ケイ酸カル
シウム、ケイ酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、リ
ン酸亜鉛、水酸化亜鉛、塩基性炭酸亜鉛などのスケール
を挙げることができる。本発明の冷却水系用スケール防
止剤の第一の態様は、シリカゲル微粒子を含有するもの
であり、本発明の冷却水系用スケール防止剤の第二の態
様は、シリカゲル微粒子並びに水溶性ポリマー、ホスホ
ン酸及び無機リン酸からなる群より選ばれる1種又は2
種以上の化合物を含有するものである。本発明に用いる
シリカゲル微粒子に特に制限はなく、化学修飾されてい
ない通常のシリカゲルの他に、メチル基、ブチル基、オ
クチル基、オクタデシル基、フェニル基などの炭化水素
基で化学修飾されたシリカゲル、アミノ基、アミノプロ
ピル基、4級アンモニウム基、スルホン基などのイオン
交換基などで化学修飾されたシリカゲルなども用いるこ
とができる。本発明に用いるシリカゲル微粒子の粒子径
に特に制限はないが、平均粒径が0.1〜500μmで
あることが好ましく、平均粒径が0.5〜100μmで
あることがより好ましい。シリカゲル微粒子の平均粒径
が0.1μm未満であると、ハンドリング性に問題を生
ずるおそれがある。平均粒径が500μmを超えると、
スケール防止効果が低下するおそれがある。シリカゲル
微粒子の形状に特に制限はなく、球状、破砕状など、任
意の形状のシリカゲル微粒子を用いることができる。シ
リカゲル微粒子の比表面積に特に制限はないが、10〜
1,000m2/gであることが好ましく、150〜85
0m2/gであることがより好ましい。シリカゲル微粒
子の細孔径に特に制限はないが、10〜500Åである
ことが好ましく、20〜140Åであることがより好ま
しい。
【0006】本発明に用いる水溶性ポリマーに特に制限
はなく、例えば、ビニルモノマーなどを重合して得られ
る水溶性ホモポリマー、水溶性コポリマー、その他の水
溶性合成高分子化合物や、水溶性天然高分子化合物など
を挙げることができる。水溶性ホモポリマー又はコポリ
マーを与えるモノマーとしては、例えば、(メタ)アクリ
ルアミド、(メタ)アクリロニトリル、N−メチル(メタ)
アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミ
ド、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレ
ート、スチレン、アリルアルコール、ヒドロキシエチル
(メタ)アクリレート、酢酸ビニル、付加モル数1〜30
の(ポリ)エチレンオキサイドのモノ(メタ)アクリレー
ト、付加モル数1〜30の(ポリ)エチレンオキサイドの
モノアリルエーテル、付加モル数1〜30の(ポリ)エチ
レンオキサイドのモノビニルエーテル、N−ビニルホル
ムアミド、N−ビニルアセトアミドなどのノニオン系モ
ノマー、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、
フマール酸、イタコン酸、ビニルスルホン酸、スチレン
スルホン酸、アリルスルホン酸、イソプレンスルホン
酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン
酸、2−ヒドロキシ−3−アリロキシプロパンスルホン
酸、イソプレンスルホン酸など、及び、これらのアルカ
リ金属塩、アルカリ土類金属塩などのアニオン系モノマ
ー、アリルアミン、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリ
レート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレートなど
の三級塩又は四級アンモニウム塩、ジアリルジメチルア
ンモニウムクロリドなどのカチオン系モノマーなどを挙
げることができる。その他の水溶性合成高分子化合物と
しては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリエチレン
グリコール、ポリエチレンイミン、カルボキシメチルセ
ルロース、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセト
アミドなどのホモポリマー及びコポリマーの加水分解
物、アクリルアミドのホモポリマー及びコポリマーのマ
ンニッヒ変性物、ヒドラジッド化物、ホフマン分解物、
スルホメチル化物、部分加水分解物など、ジメチルアミ
ンとエピクロルヒドリンとの重縮合物、ジシアンジアミ
ドとホルマリンの重縮合物、メラミンとホルマリンの重
縮合物などを挙げることができる。水溶性天然高分子化
合物としては、例えば、澱粉、キトサン、グアーガム、
キサンタンガム、ラムサンガムなどの多糖類及びその誘
導体などを挙げることができる。
【0007】本発明において、水溶性ポリマーの分子量
に特に制限はないが、1,000以上であることが好ま
しい。水溶性ポリマーの分子量は、ゲルパーミェーショ
ンクロマトグラフィー、浸透圧法、光散乱法、粘度法な
どにより測定することができる。本発明において、水溶
性ポリマーの形態に特に制限はなく、例えば、水溶液と
してそのまま又は希釈して用いることができ、あるい
は、粉末状の水溶性ポリマーをそのまま又は使用前に溶
解して冷却水系に添加することもできる。本発明におい
て、水溶性ポリマーは、1種を単独で用いることがで
き、あるいは、2種以上を組み合わせて用いることもで
きる。本発明の冷却水系用スケール防止剤は、水溶性ポ
リマーを含有することにより、水溶性ポリマー自体がス
ケール防止効果を発現するとともに、シリカゲル微粒子
の分散安定性を増してスケール防止効果をいっそう向上
することができる。本発明に用いるホスホン酸に特に制
限はなく、例えば、ニトリロトリメチレンホスホン酸
(NTMP)、ヒドロキシエチリデンジホスホン酸(H
EDP)、エチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸
(EDTP)、ホスホノブタントリカルボン酸(PBT
C)、アミノメチレンホスホネート(AMP)、ポリア
ミノポリエーテルメチレンホスホネート(PAPEM
P)、ホスホノポリカルボン酸(POCA)、ビス(ポ
リ−2−カルボキシエチル)ホスホン酸などを挙げるこ
とができる。これらのホスホン酸は、1種を単独で用い
ることができ、あるいは、2種以上を組み合わせて用い
ることもできる。本発明に用いる無機リン酸に特に制限
はなく、例えば、リン酸、トリポリリン酸ソーダ、ヘキ
サメタリン酸ソーダなどを挙げることができる。これら
の無機リン酸は、1種を単独で用いることができ、ある
いは、2種以上を組み合わせて用いることもできる。
【0008】本発明の冷却水系用スケール防止剤の添加
場所に特に制限はなく、スケールが付着する箇所に直接
添加することができ、あるいは、その箇所よりも前段の
任意の箇所に添加することもでき、従来のスケール防止
剤と同様に扱うことができる。すなわち、冷却水系にお
いて、熱交換器本体、循環水のピット、冷却塔の配管ラ
インなどの任意の箇所に直接添加することができ、ある
いは、循環水系に補給する補給水にあらかじめ添加して
おくこともできる。本発明の冷却水系用スケール防止剤
は、水溶性ポリマー、ホスホン酸又は無機リン酸の水溶
液にシリカゲル微粒子を分散したスラリー状の1剤型ス
ケール防止剤として添加することができ、あるいは、シ
リカゲル微粒子、水溶性ポリマー、ホスホン酸、無機リ
ン酸の1種又は2種以上を個別に添加する2剤型以上の
スケール防止剤として添加することもできる。本発明の
冷却水系用スケール防止剤の添加量に特に制限はなく、
冷却水の水質や、熱交換器などの運転条件などに応じ
て、添加量を適宜選定することができる。本発明のスケ
ール防止剤の添加量は、冷却水系を流れる水量に対し
て、シリカゲル微粒子の濃度が1〜1,000mg/リッ
トルであることが好ましく、10〜500mg/リットル
であることがより好ましく、20〜90mg/リットルで
あることがさらに好ましい。シリカゲル微粒子の添加量
が1mg/リットル未満であると、スケール防止効果が十
分に発現しないおそれがある。シリカゲル微粒子の添加
量を増加しても、添加したシリカゲル微粒子がスケール
化するなどの悪影響は生じないが、経済的な面で不利と
なるおそれがある。本発明のスケール防止剤の添加量に
ついて、水溶性ポリマーの濃度に特に制限はないが、
0.1〜100mg/リットルであることが好ましく、1
〜45mg/リットルであることがより好ましい。本発明
のスケール防止剤の添加量について、ホスホン酸の添加
量に特に制限はないが、リン酸(PO4)濃度に換算して
0.1〜50mg/リットルであることが好ましく、1〜
15mg/リットルであることがより好ましい。本発明の
スケール防止剤の添加量について、無機リン酸の添加量
に特に制限はないが、リン酸(PO4)濃度に換算して0.
1〜50mg/リットルであることが好ましく、1〜15
mg/リットルであることがより好ましい。
【0009】本発明の冷却水系用スケール防止剤は、必
要に応じて、防食剤、スライムコントロール剤などを併
用することができる。併用する防食剤に特に制限はな
く、例えば、クロム酸塩や亜鉛塩などの重金属塩などを
挙げることができる。併用するスライムコントロール剤
に特に制限はなく、例えば、ヒドラジン、有機ハロゲン
化合物などを挙げることができる。本発明のスケール防
止剤を冷却水系に添加したとき、シリカゲル微粒子は循
環水中に一定濃度で保たれ、水とともに循環するが、冷
却水中のスケール成分がシリカゲル微粒子表面に析出し
て成長し、シリカゲル微粒子が装置や配管内に堆積する
場合には、必要に応じて、循環水の一部をろ過すること
により、成長したシリカゲル微粒子を系外に除去するこ
とができ、あるいは、ブロー水をシックナーなどで固液
分離することもできる。本発明の冷却水系用スケール防
止剤は、冷却水中において、シリカゲル微粒子が核とな
って、その表面にシリカ系スケール成分が析出し、水中
のシリカ濃度が低下してシリカ系スケールの発生が防止
され、水溶性ポリマー、ホスホン酸、無機リン酸によ
り、シリカ系以外のスケール成分のスケール化が防止さ
れ、水溶性ポリマーは、シリカゲル微粒子の分散安定化
に寄与し、さらに、シリカゲル微粒子と水溶性ポリマ
ー、ホスホン酸、無機リン酸が相乗的に作用するので、
優れたスケール防止効果が発現するものと考えられる。
【0010】
【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限
定されるものではない。なお、実施例及び比較例におい
て、スケール付着試験は、下記の方法により行った。す
なわち、材質がSUS304で、外径が19mmのチュー
ブを備えた伝熱面積が0.25m2の熱交換器を有し、保
有水量が0.45m3である開放循環式モデル冷却水系
に、厚木市水に純水と塩類を加えて調製した水を循環水
及び補給水として加え、水質を一定にコントロールしな
がら、30日間運転した。この間、循環水の熱交換器入
口温度は30℃、熱交換器出口温度は50℃に保ち、循
環水が熱交換器チューブを通過する流速は0.5m/s
とした。30日後の循環水の水質分析を行い、カルシウ
ム硬度とイオン状シリカ濃度を求めた。また、30日後
に、熱交換器チューブに付着したスケールを採取し、1
05℃で乾燥したのち秤量して付着量を測定し、スケー
ル付着速度を算出するとともに、採取したスケールを6
00℃で焼成して成分分析を行い、酸不溶解物量をSi
2量とし、カルシウムはCaO量として表示した。実
施例及び比較例に用いた薬剤を、第1表に示す。
【0011】
【表1】
【0012】実施例1 pH9.0、カルシウム硬度150mg/リットル、Mアル
カリ度150mg/リットル、シリカ250mg/リット
ル、マグネシウム硬度200mg/リットルの水質にコン
トロールし、スケール防止剤として、平均粒径85μ
m、比表面積800m2/gのシリカゲル微粒子Aを、
濃度が50mg/リットルになるように循環水に添加し
た。30日間運転を継続したのち、循環水を孔径0.1
μmのフィルターを用いてろ過し、ろ液の分析を行った
ところ、カルシウム硬度は112mgCaC03/リットルで
あり、イオン状シリカ濃度は201mg/リットルであっ
た。また、熱交換器チューブに付着したスケールを採取
し、105℃で乾燥したのち秤量してスケールの付着速
度を求めたところ8mg/cm2/30日であり、さらに6
00℃で焼成して成分分析を行ってスケール中のシリカ
の付着速度を求めたところ3mg/cm2/30日であっ
た。 実施例2 スケール防止剤として、平均粒径60μm、比表面積3
65m2/gのシリカゲル微粒子Bを濃度が50mg/リ
ットルになるように添加した以外は、実施例1と同様に
して、30日間の運転を行った。循環水のカルシウム硬
度は116mgCaC03/リットルであり、イオン状シリカ
濃度は195mg/リットルであった。また、スケールの
付着速度は7mg/cm2/30日であり、スケール中のシ
リカの付着速度は3mg/cm2/30日であった。 実施例3 スケール防止剤として、平均粒径60μm、比表面積3
65m2/gのシリカゲル微粒子Bの50重量%水分散
液を、シリカゲル微粒子Bの濃度が100mg/リットル
になるように添加した以外は、実施例1と同様にして、
30日間の運転を行った。循環水のカルシウム硬度は9
8mgCaC03/リットルであり、イオン状シリカ濃度は1
62mg/リットルであった。また、スケールの付着速度
は4mg/cm2/30日であり、スケール中のシリカの付
着速度は2mg/cm2/30日であった。 比較例1 スケール防止剤として、分子量3,500のポリマレイ
ン酸を、濃度が50mg/リットルになるように添加した
以外は、実施例1と同様にして、30日間の運転を行っ
た。循環水のカルシウム硬度は144mgCaC03/リット
ルであり、イオン状シリカ濃度は235mg/リットルで
あった。また、スケールの付着速度は45mg/cm2/3
0日であり、スケール中のシリカの付着速度は25mg/
cm2/30日であった。 比較例2 スケール防止剤として、分子量5,000のポリアクリ
ルアミドを、濃度が50mg/リットルになるように添加
した以外は、実施例1と同様にして、30日間の運転を
行った。循環水のカルシウム硬度は139mgCaC03/リ
ットルであり、イオン状シリカ濃度は240mg/リット
ルであった。また、スケールの付着速度は51mg/cm2
/30日であり、スケール中のシリカの付着速度は26
mg/cm2/30日であった。 比較例3 分子量5,000のポリアクリルアミドの濃度を100m
g/リットルとした以外は、比較例2と同様にして、3
0日間の運転を行った。循環水のカルシウム硬度は13
4mgCaC03/リットルであり、イオン状シリカ濃度は2
41mg/リットルであった。また、スケールの付着速度
は48mg/cm2/30日であり、スケール中のシリカの
付着速度は23mg/cm2/30日であった。実施例1〜
3及び比較例1〜3の結果を、第2表に示す。
【0013】
【表2】
【0014】第2表に見られるように、循環水にシリカ
ゲル微粒子を添加した実施例1〜3においては、循環水
のカルシウム硬度とイオン状シリカ濃度がともに低く、
また、スケール付着速度が小さく、シリカ付着速度とし
て表したスケール中のシリカ量も少ないことから、シリ
カゲル微粒子が顕著なスケール付着防止効果を有し、特
にシリカ系スケールの付着防止に有効であることが分か
る。これに対して、従来よりスケール防止剤として用い
られているポリマレイン酸又はポリアクリルアミドを添
加した比較例1〜3においては、循環水のカルシウム硬
度とイオン状シリカ濃度が高く、また、スケール付着速
度が大きく、シリカ付着速度として示したスケール中の
シリカ量は、実施例1〜3の約10倍にも達している。
さらに、実施例2と実施例3の結果から分かるように、
シリカゲル微粒子は、添加量を50mg/リットルから1
00mg/リットルに倍増すると、スケール付着防止効果
も顕著に向上するのに対して、比較例2と比較例3か
ら、ポリアクリルアミドは、添加量を増しても、スケー
ル防止効果はほとんど向上しない。 実施例4 pH9.0、カルシウム硬度150mg/リットル、Mアル
カリ度150mg/リットル、シリカ350mg/リット
ル、マグネシウム硬度300mg/リットルの水質にコン
トロールし、スケール防止剤として平均粒径85μm、
比表面積800m 2/gのシリカゲル微粒子Aを、濃度
が50mg/リットルになるように循環水に添加した。3
0日間運転を継続したのち、実施例1と同様にしてろ液
の分析を行ったところ、カルシウム硬度は119mgCaC0
3/リットルであり、イオン状シリカ濃度は202mg/
リットルであった。また、熱交換器チューブに付着した
スケールを採取し、実施例1と同様にしてスケールの付
着速度を求めたところ9mg/cm2/30日であり、スケ
ール中のシリカの付着速度は3mg/cm2/30日であっ
た。 実施例5 スケール防止剤として、平均粒径60μm、比表面積3
65m2/gのシリカゲル微粒子Bを、濃度が50mg/
リットルになるように添加した以外は、実施例4と同様
にして、30日間の運転を行った。循環水のカルシウム
硬度は121mgCaC03/リットルであり、イオン状シリ
カ濃度は218mg/リットルであった。また、スケール
の付着速度は8mg/cm2/30日であり、スケール中の
シリカの付着速度は3mg/cm2/30日であった。 実施例6 スケール防止剤として、平均粒径60μm、比表面積3
65m2/gのシリカゲル微粒子Bの50重量%水分散
液を、シリカゲル微粒子Bの濃度が100mg/リットル
になるように添加した以外は、実施例4と同様にして、
30日間の運転を行った。循環水のカルシウム硬度は1
12mgCaC03/リットルであり、イオン状シリカ濃度は
195mg/リットルであった。また、スケールの付着速
度は9mg/cm2/30日であり、スケール中のシリカの
付着速度は4mg/cm2/30日であった。 比較例4 スケール防止剤として、分子量3,500のポリマレイ
ン酸を、濃度が50mg/リットルになるように添加した
以外は、実施例4と同様にして、30日間の運転を行っ
た。循環水のカルシウム硬度は144mgCaC03/リット
ルであり、イオン状シリカ濃度は288mg/リットルで
あった。また、スケールの付着速度は75mg/cm2/3
0日であり、スケール中のシリカの付着速度は41mg/
cm2/30日であった。 比較例5 スケール防止剤として、分子量5,000のポリアクリ
ルアミドを、濃度が50mg/リットルになるように添加
した以外は、実施例4と同様にして、30日間の運転を
行った。循環水のカルシウム硬度は150mgCaC03/リ
ットルであり、イオン状シリカ濃度は267mg/リット
ルであった。また、スケールの付着速度は81mg/cm2
/30日であり、スケール中のシリカの付着速度は39
mg/cm2/30日であった。 比較例6 分子量5,000のポリアクリルアミドの濃度を100m
g/リットルとした以外は、比較例5と同様にして、3
0日間の運転を行った。循環水のカルシウム硬度は13
9mgCaC03/リットルであり、イオン状シリカ濃度は2
62mg/リットルであった。また、スケールの付着速度
は74mg/cm2/30日であり、スケール中のシリカの
付着速度は36mg/cm2/30日であった。実施例4〜
6及び比較例4〜6の結果を、第3表に示す。
【0015】
【表3】
【0016】第3表に見られるように、循環水にシリカ
ゲル微粒子を添加した実施例4〜6においては、循環水
のカルシウム硬度とイオン状シリカ濃度がともに低く、
また、スケール付着速度が小さく、シリカ付着速度とし
て表したスケール中のシリカ量も少ないことから、シリ
カゲル微粒子が顕著なスケール付着防止効果を有し、特
にシリカ系スケールの付着防止に有効であることが分か
る。これに対して、従来よりスケール防止剤として用い
られているポリマレイン酸又はポリアクリルアミドを添
加した比較例4〜6においては、循環水のカルシウム硬
度とイオン状シリカ濃度が高く、また、スケール付着速
度が大きく、シリカ付着速度として示したスケール中の
シリカ量は、実施例4〜6の約10倍にも達している。 実施例7 pH9.0、カルシウム硬度200mg/リットル、Mアル
カリ度200mg/リットル、シリカ250mg/リット
ル、マグネシウム硬度150mg/リットルの水質にコン
トロールし、スケール防止剤として、平均粒径85μ
m、比表面積800m2/gのシリカゲル微粒子Aを、
濃度が50mg/リットルになるように循環水に添加し
た。30日間運転を継続したのち、熱交換器チューブに
付着したスケールを採取し、105℃で乾燥したのち秤
量してスケールの付着速度を求めたところ25mg/cm2
/30日であり、さらに600℃で焼成してスケールの
成分分析を行ったところ、スケール中のシリカの付着速
度は4mg/cm2/30日、カルシウムの付着速度は15m
g/cm2/30日であった。 実施例8 スケール防止剤として、平均粒径85μm、比表面積8
00m2/gのシリカゲル微粒子A及び分子量5,000
のポリアクリル酸を、濃度がそれぞれ50mg/リットル
及び10mg/リットルになるように添加した以外は、実
施例7と同様にして、30日間の運転を行った。スケー
ルの付着速度は7mg/cm2/30日であり、スケール中
のシリカの付着速度は2mg/cm2/30日、カルシウム
の付着速度は2mg/cm2/30日であった。 実施例9 スケール防止剤として、平均粒径85μm、比表面積8
00m2/gのシリカゲル微粒子A及び分子量5,000
のポリマレイン酸を、濃度がそれぞれ50mg/リットル
及び10mg/リットルになるように添加した以外は、実
施例7と同様にして、30日間の運転を行った。スケー
ルの付着速度は9mg/cm2/30日であり、スケール中
のシリカの付着速度は2mg/cm2/30日、カルシウム
の付着速度は2mg/cm2/30日であった。 実施例10 スケール防止剤として、平均粒径60μm、比表面積3
65m2/gのシリカゲル微粒子B及びヒドロキシエチ
リデンジホスホン酸を、濃度がそれぞれ50mg/リット
ル及びリン酸(PO4)濃度として6mg/リットルになる
ように添加した以外は、実施例7と同様にして、30日
間の運転を行った。スケールの付着速度は8mg/cm2
30日であり、スケール中のシリカの付着速度は2mg/
cm2/30日、カルシウムの付着速度は2mg/cm2/30
日であった。 比較例7 スケール防止剤として、分子量5,000のポリアクリ
ル酸を、濃度が50mg/リットルになるように添加した
以外は、実施例7と同様にして、30日間の運転を行っ
た。スケールの付着速度は59mg/cm2/30日であ
り、スケール中のシリカの付着速度は28mg/cm2/3
0日、カルシウムの付着速度は18mg/cm2/30日で
あった。 比較例8 スケール防止剤として、分子量5,000のポリマレイ
ン酸を、濃度が10mg/リットルになるように添加した
以外は、実施例7と同様にして、30日間の運転を行っ
た。スケールの付着速度は73mg/cm2/30日であ
り、スケール中のシリカの付着速度は39mg/cm2/3
0日、カルシウムの付着速度は21mg/cm2/30日で
あった。実施例7〜10及び比較例7〜8の結果を、第
4表に示す。
【0017】
【表4】
【0018】第4表に見られるように、循環水にシリカ
ゲル微粒子を添加した実施例7においては、スケール付
着速度が小さく、シリカ付着速度及びカルシウム付着速
度として表したスケール中のシリカ量及びカルシウム量
も比較的少ないことから、シリカゲル微粒子が良好なス
ケール付着防止効果を有することが分かる。さらに、循
環水にシリカゲル微粒子とポリアクリル酸、ポリマレイ
ン酸又はヒドロキシエチリデンジホスホン酸を添加した
実施例8〜10においては、スケールの付着速度が約3
分の1に減少し、シリカゲル微粒子とポリアクリル酸、
ポリマレイン酸又はヒドロキシエチリデンジホスホン酸
の相乗的作用による顕著なスケール防止効果が発現して
いる。これに対して、従来よりスケール防止剤として用
いられているポリアクリル酸又はポリマレイン酸のみを
添加した比較例7〜8においては、スケール付着速度が
大きく、シリカ付着速度として示したスケール中のシリ
カ量は、実施例8〜10の約15〜20倍にも達してい
る。 実施例11 pH9.0、カルシウム硬度250mg/リットル、Mアル
カリ度250mg/リットル、シリカ350mg/リット
ル、マグネシウム硬度200mg/リットルの水質にコン
トロールし、スケール防止剤として、平均粒径85μ
m、比表面積800m2/gのシリカゲル微粒子Aを、
濃度が50mg/リットルになるように循環水に添加し
た。30日間運転を継続したのち、熱交換器チューブに
付着したスケールを採取し、105℃で乾燥したのち秤
量してスケールの付着速度を求めたところ19mg/cm2
/30日であり、さらに600℃で焼成してスケールの
成分分析を行ったところ、スケール中のシリカの付着速
度は3mg/cm2/30日、カルシウムの付着速度は5mg
/cm2/30日であった。 実施例12 スケール防止剤として、平均粒径85μm、比表面積8
00m2/gのシリカゲル微粒子A及び分子量5,000
のポリアクリル酸を、濃度がそれぞれ50mg/リットル
及び10mg/リットルになるように添加した以外は、実
施例11と同様にして、30日間の運転を行った。スケ
ールの付着速度は9mg/cm2/30日であり、スケール
中のシリカの付着速度は3mg/cm2/30日、カルシウ
ムの付着速度は2mg/cm2/30日であった。 実施例13 スケール防止剤として、平均粒径85μm、比表面積8
00m2/gのシリカゲル微粒子A及び分子量5,000
のポリマレイン酸を、濃度がそれぞれ50mg/リットル
及び10mg/リットルになるように添加した以外は、実
施例11と同様にして、30日間の運転を行った。スケ
ールの付着速度は11mg/cm2/30日であり、スケー
ル中のシリカの付着速度は3mg/cm2/30日、カルシ
ウムの付着速度は3mg/cm2/30日であった。 実施例14 スケール防止剤として、平均粒径60μm、比表面積3
65m2/gのシリカゲル微粒子B及びヒドロキシエチ
リデンジホスホン酸を、濃度がそれぞれ50mg/リット
ル及びリン酸(PO4)濃度として6mg/リットルになる
ように添加した以外は、実施例11と同様にして、30
日間の運転を行った。スケールの付着速度は9mg/cm2
/30日であり、スケール中のシリカの付着速度は2mg
/cm2/30日、カルシウムの付着速度は2mg/cm2/3
0日であった。 実施例15 スケール防止剤として、平均粒径60μm、比表面積3
65m2/gのシリカゲル微粒子B及びトリポリリン酸
ソーダを、濃度がそれぞれ50mg/リットル及びリン酸
(PO4)濃度として6mg/リットルになるように添加し
た以外は、実施例11と同様にして、30日間の運転を
行った。スケールの付着速度は10mg/cm2/30日で
あり、スケール中のシリカの付着速度は3mg/cm2/3
0日、カルシウムの付着速度は2mg/cm2/30日であ
った。 比較例9 スケール防止剤として、分子量5,000のポリアクリ
ル酸を、濃度が10mg/リットルになるように添加した
以外は、実施例11と同様にして、30日間の運転を行
った。スケールの付着速度は77mg/cm2/30日であ
り、スケール中のシリカの付着速度は40mg/cm2/3
0日、カルシウムの付着速度は20mg/cm2/30日で
あった。 比較例10 スケール防止剤として、分子量5,000のポリマレイ
ン酸を、濃度が50mg/リットルになるように添加した
以外は、実施例11と同様にして、30日間の運転を行
った。スケールの付着速度は82mg/cm2/30日であ
り、スケール中のシリカの付着速度は39mg/cm2/3
0日、カルシウムの付着速度は19mg/cm2/30日で
あった。実施例11〜15及び比較例9〜10の結果
を、第5表に示す。
【0019】
【表5】
【0020】第5表に見られるように、循環水にシリカ
ゲル微粒子を添加した実施例11においては、スケール
付着速度が小さく、シリカ付着速度及びカルシウム付着
速度として表したスケール中のシリカ量及びカルシウム
量も少ないことから、シリカゲル微粒子が良好なスケー
ル付着防止効果を有することが分かる。さらに、循環水
にシリカゲル微粒子とポリアクリル酸、ポリマレイン
酸、ヒドロキシエチリデンジホスホン酸又はトリポリリ
ン酸ソーダを添加した実施例12〜15においては、シ
リカゲル微粒子のみを添加した実施例11に比べてスケ
ールの付着速度が約2分の1に減少し、さらにカルシウ
ム付着速度として示したスケール中のカルシウム量も約
2分の1に減少し、シリカゲル微粒子とポリアクリル
酸、ポリマレイン酸、ヒドロキシエチリデンジホスホン
酸又はトリポリリン酸ソーダの相乗的作用による顕著な
スケール防止効果が発現している。これに対して、従来
よりスケール防止剤として用いられているポリアクリル
酸又はポリマレイン酸のみを添加した比較例9〜10に
おいては、スケール付着速度が大きく、シリカ付着速度
として示したスケール中のシリカ量は、実施例11〜1
5の10倍以上にも達している。
【0021】
【発明の効果】本発明の冷却水系用スケール防止剤は、
従来のスケール防止剤に比べてスケール防止効果に優
れ、特に、シリカ系スケールの付着防止に対する効果が
大きい。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シリカゲル微粒子を含有することを特徴と
    する冷却水系用スケール防止剤。
  2. 【請求項2】シリカゲル微粒子並びに水溶性ポリマー、
    ホスホン酸及び無機リン酸からなる群より選ばれる1種
    又は2種以上の化合物を含有することを特徴とする冷却
    水系用スケール防止剤。
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JP2021147265A (ja) * 2020-03-18 2021-09-27 株式会社豊田中央研究所 多孔質微粒子、冷却液、および多孔質微粒子の製造方法
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