KR100307282B1 - 스케일방지용수처리제조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다음 화학식(I)의 아크릴레이트 중합체 0.1∼30중량%, 인산화합물 0.1∼20중량%, 그리고 포스포네이트 화합물 0.5∼20중량% 를 함유하는 수처리제 조성물에 관한 것으로서, 본 발명의 수처리제 조성물은 여러 수용액상, 특히 망간이 함유되어 있는 수질에서 발생할 수 있는 부식 및 스케일의 형성을 억제하는 효과가 매우 우수하다.

상기식에서, n은 5내지 1,000의 정수이고, R₁과 R₂는 서로 같거나 다른 것으로서 각각 알킬기 또는 히드록시기를 나타내며, X, Y 및 Z는 서로 같거나 다른 것으로서 각각 알킬기, 수소원자 또는 1가의 금속원자를 나타낸다.

Description

[발명의 명칭]

스케일 방지용 수처리제 조성물

[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]

본 발명은 수처리제 조성물에 관한 것으로서, 특히 다음 화학식 (Ⅰ)로 표시되는 아크릴레이트 중합체, 인산화합물, 포스포네이트 화합물을 함유하고 있으며 여러 수용액상, 특히 망간이 함유되어 있는 수질에서 발생할 수 있는 부식 및 스케일의 형성을 억제하는 새로운 수처리제 조성물에 관한 것이다.

상기 식에서, n은 5내지 1,000의 정수이고, R₁과 R₂는 서로 같거나 다른 것으로서 각각 알킬기 또는 히드록시기를 나타내며, X, Y 및 Z는 서로 같거나 다른 것으로서 각각 알킬기, 수소원자 또는 1가의 금속원자를 나타낸다.

일반적으로 열교환기, 보일러 등과 같이 냉각수 또는 보일러수가 필요한 각 종 산업용 설비에서는 냉각수계나 보일러수계 등이 물과 접촉하게되는 금속면, 특히 열전달면이 부식되거나 스케일이 생성되어 원활한 순환 시스템에 커다란 장애가 되고 있다.

그 중에서도 개방순환식 냉각수계에 있어서, 자원절약이나 에너지절약의 측면에서 냉각수가 그 수계 밖으로 배수됨을 방지하거나 고농축 운전을 시행할 경우에는, 용해된 염류가 고농축되어서 열전달면 등의 부식성이 증가됨과 아울러 칼슘염, 마그네슘염 등의 스케일이 발생하게 된다.

특히, 망간이 함유된 공업용수를 순환 시스템에 사용하는 경우 몇 ppm 정도만 존재해도 2가 망간이 3가 망간으로 공기중에서 쉽게 산화되어 짙은 갈색의 산화 망간 화합물을 형성하여 열교환기 표면이나 각종 산업용 설비의 열전달면에 불용성의 스케일이 생성되어 원활한 순환시스템에 커다란 장애가 되고 있다.

이러한 망간에 의한 부식이나 스케일 방지를 위한 수계의 수처리제 조성물로서, 종래에는 오르쏘인산염 또는 아크릴레이트 중합체 또는 이들의 혼합물들을 사용하는 기술이 알려져있다.

특히 오르쏘인산염과 아크릴레이트 중합체의 혼합물을 사용하는 기술은 미국 특허 제 4,941,979호와 미국특허 제 5,102,555호에 기술되어 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 수처리제 조성물들은 망간 스케일을 억제하는 능력에서 다소 차이는 있지만, 24시간이 경과하게 되면 망간 스케일을 분산시키는 능력이 현저히 떨어지는 문제점이 있다.

특히 이들 조성물들을 개방순환 냉각수계에 사용할 경우 고농축 운전을 하게되면 수계에 장시간 체류함에 따라 망간 분산능력이 떨어져서 망간에 의한 부식이나 스케일을 완전하게 방지할 수 없는 문제점이 있다.

[발명이 이루고자하는 기술적 과제]

따라서 본 발명은 위와같은 종래의 수처리제 조성물의 문제점을 완전히 개선시켜서 뛰어난 방식효과와 스케일 방지를 가지는 새로운 수처리제 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

[발명의 구성 및 작용]

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 망간이온을 함유하는 수계에 첨가하여 망간에 의한 부식 및 스케일 방지하기 위한 수성 수처리제 조성물에 있어서, 상기 조성물이 조성물 총중량기준으로 (a) 하기 화학식(Ⅰ)의 아크릴레이트 중합체 0.1~ 30중량%; (b)인산화합물 0.1∼20중량%, 및 (c) 포스포네이트 화합물 0.5∼20중량%를 함유하는 것을 특징으로 한다:

상기 식에서 n, R₁, R₂, X, Y 및 Z는 각각 상술한 바와 같다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 수처리제 조성물은 주성분으로서 화학식(Ⅰ)의 아크릴레이트중합체, 인산화합물, 포스포네이트 화합물 및 물을 함유한다.

바람직하게, 본 발명에 따른 수처리제 조성물은 조성물중 아크릴레이트 중합체(a), 인산화합물(b) 및 포스포네이트 화합물(c)의 합량(a＋b＋c) 대 물의 비율이 중량비로 1:99∼50:50이 되도록 하는 것이 좋다.

본 발명에서 사용될 수 있는 상기 화학식(Ⅰ)로 표시되는 아크릴레이트 중합체로서, 알킬기 또는 히드록시기를 가진 것들을 사용할 수가 있는 바, 특히 상기 화학식(Ⅰ)로 표시되는 화합물 중 n이 5내지 1000의 정수인 것이 바람직하다.

이러한 아크릴레이트 중합체는 수처리제 조성물 전체량을 기준으로 할때 0.1중량% 이상으로 사용하면 되는데, 바람직하게는 0.1 내지 30중량%, 더욱 바람직하기로는 0.5 내지 25중량%로 사용하는 것이 좋다. 만약 상기 화학식(Ⅰ) 중합체의 함량이 0.1중량% 미만이면 망간 스케일의 형성을 억제하지 못한다.

본 발명에서는 인산화합물이 사용되는데, 인산화합물은 인산 및 그의 염들로서, 예컨데 오르쏘인산염, 소디움 포스페이트, 디소디움 포스페이트, 트리소디움 포스페이트 등이 있으며, 수처리 조성물 전체량을 기준으로 0.1 내지 20중량% , 바람직하게는 0.5 내지 20중량% 로 사용하면 적당하다. 만약 인산화합물이 0.1중량%미만이면 망간 스케일을 분산시키는 능력이 저하되고 부식이 유발된다.

또한, 본 발명에 따르면 포스포네이트 화합물이 사용되는데, 그 예를 들어보면 히드록시에틸리딘 디포스포네이트, 히드록시포스포노 아세테이트, 아미노트리메틸렌 포스포네이트, 포스포노부탄 트리카르복실레이트 등이 있으며, 이러한 포스포 네이트 화합물은 수처리제 조성물 전체량을 기준으로 할 때 0.5중량% 이상으로 사용하면 되는데, 바람직하게는 0.5 내지 20중량% 로 사용하는 것이 좋다. 만약 포스포네이트 화합물이 0.5중량% 미만이면 망간 스케일을 분산시키는 능력이 시간이 경과함에 따라 현저히 떨어지는 문제점을 해결하지 못한다.

이와같이 조성되는 본 발명에 따른 수처리제 조성물은 망간에 의한 부식이나 스케일 방지를 위해 효과적으로 사용될 수 있는 바, 그 사용대상이 되는 수계로서는 개방 또는 밀폐순환식 냉각수계, 일과식 냉각수계, 보일러수계, 지열수계 등 일반적으로 부식이나 스케일 장애가 발생하는 수계가 있으며, 특히 개방순환 냉각수계에서처럼 고농축 운전을 하게되는 경우 기존의 조성물들이 수계에 장시간 체류하게됨에 따라 망간 분산능력이 떨어지게 되어 망간에 의한 부식이나 스케일이 발생하기 쉬운 수계의 수처리제로 사용하기에 바람직하다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 구체적으로 설명하겠는 바, 하기 실시예로 인하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1∼4]

300㎖ 비이커에 20ppm 의 망간(Ⅱ) 수용액을 200㎖ 조제한 후, 5% 차아염소산 나트륨 0.3㎖를 가하면 수처리제 조성물이 첨가가 안된 경우 2가 망간이 3가 망간으로 쉽게 산화되어 짙은 갈색의 산화망간 화합물을 형성하게됨을 볼 수 있다.

따라서 망간 스케일 억제 능력은 위와 같은 시험 방법을 사용하여 쉽게 판단할 수 있다.

각각의 300㎖ 비이커에 20ppm의 망간(Ⅱ) 수용액을 200㎖ 조제한후, 표 1에 나타낸 바와 같은 조성의 각각의 수처리제 조성물을 첨가한다

[표 1]

※ 아크릴레이트 중합체의 제품명 : Rohm & Hass사의 Acuter 1100

이 때, 수처리제 조성물의 양은 활성함량(A.I.)으로 20ppm이 되도록 한다. 여기에 5% 차아염소산 나트륨 0.3㎖를 가하고 교반하면서 30분, 60분, 24시간, 72시간으로 시간이 경과함에 따라 시료를 50㎖씩을 취하여 침전물을 여과한 후 수용액속의 망간 함량을 분석한다.

망간 스케일 분산 능력은 시간경과에 따른 망간 함량 대비 초기 망간 함량으로 판단한다.

즉, 망간 스케일 분산능력(%)=(시간경과에 따른 망간 함량ppm/20ppm)× 100이다.

그 결과는 표 3에 나타내었다.

[비교예 1∼4]

비교예는 오르쏘인산염과 아크릴레이트 중합체의 혼합물을 시용하는 기술로 미국특허 제 4,941,979호와 미국특허 제 5,102,555호에 기준하여 시험하였다.

다음 표 2에 나타난 바와 같은 조성으로 수처리제 조성물을 제조하고, 역시상기 실시예 1∼4와 동일한 방법으로 실험하여, 그 결과는 표 3에 나타내었다.

[표 2]

[표 3]

상기 표 3에 의하면 표 1의 수처리제 조성에 대한 실시예 1 내지 4 의 시험결과에 의한 망간 스케일 분산능력은 표 2의 수처리제 조성에 대한 비교예 1 내지 4 의 시험결과보다 월등히 우수함을 알수 있다.

[발명의 효과]

종래의 수처리제 조성물들은 망간 스케일을 분산시키는 능력에서 다소 차이는 있지만 24시간이 경과함에 따라 망간 스케일을 분산시키는 능력이 현저히 떨어지는 문제점이 있으나, 본 발명에 의한 수처리제 조성 물들은 시간이 72시간 이상 경과하여도 망간 스케일 분산능력이 우수함을 알 수 있다.

Claims (2)

1. 망간이온을 함유하는 수계에 첨가하여 망간에 의한 부식 및 스케일 방지하기 위한 수성 수처리제 조성물에 있어서, 상기 조성물이 조성물 총중량기준으로 (a) 다음 화학식(Ⅰ)의 아크릴레이트 중합체 0.1∼30중량%; (b) 오르쏘인산염, 소디움 포스페이트, 디소디움 포스페이트 및 트리소디움 포스페이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 되는 인산화합물 0.1∼20중량%, 및 (c) 히드록시에틸리딘 디포스포네이트, 하이드록시포스포노 아세테이트, 아미노트리메틸렌 포스포네이트 및 포스포노부탄 트리카르복실레이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 되는 포스포네이트 화합물 0.5∼20중량%를 함유하는 것을 특징으로 하는 수처리제 조성물:

   상기 식에서, n은 5내지 1,000의 정수이고, R₁과 R₂는 서로 같거나 다른 것으로서 각각 알킬기 또는 히드록시기를 나타내며, X, Y 및 Z는 서로 같거나 다른 것으로서 각각 알킬기, 수소원자 또는 1가의 금속원자를 나타낸다.
2. 제1항에 있어서, 상기 조성물중 아크릴레이트 중합체(a), 인산화합물(b) 및 포스포네이트 화합물(c)의 합량(a＋b＋c) 대 물의 비율이 중량비로 1:99~50:50인 것을 특징으로 하는 수처리체 조성물.