KR19990018712A - Water treatment composition for inhibiting corrosion and scale formation of open circulation cooling system and water treatment method using the same - Google Patents

Water treatment composition for inhibiting corrosion and scale formation of open circulation cooling system and water treatment method using the same Download PDF

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Abstract

오르토포스페이트 0.5∼30 중량%, 폴리포스페이트 0.5∼40 중량%, 포스포네이트 0.1∼50 중량%, 아크릴레이트 중합체 0.1∼50 중량% 및 잔부로서 물을 포함하는 수처리제 조성물 및 그를 이용한 수처리 방법은 개방 순환 냉각 시스템의 수배관내에 스케일 형성을 억제하고 부식 반응 중 양극 및 음극 반응을 억제하여 부식을 방지하는 효과가 매우 뛰어날 뿐 아니라, 간편하고 안전하게 사용될 수 있다.A water treatment composition comprising 0.5 to 30% by weight of orthophosphate, 0.5 to 40% by weight of polyphosphate, 0.1 to 50% by weight of phosphonate, 0.1 to 50% by weight of acrylate polymer and remainder and the water treatment method using the same include an open circulation It is not only very effective in preventing scale formation by inhibiting scale formation in the water pipe of the cooling system and inhibiting anode and cathode reactions during the corrosion reaction, but also can be used simply and safely.

Description

개방 순환 냉각 시스템의 부식 및 스케일 형성을 억제하기 위한 수처리제 조성물 및 그를 이용한 수처리 방법Water treatment composition for inhibiting corrosion and scale formation of open circulation cooling system and water treatment method using the same

[산업상 이용 분야][Industrial use]

본 발명은 개방 순환 냉각 시스템의 냉각수에 의해 발생하는 부식 및 스케일 형성을 억제하기 위한 수처리제 조성물 및 그를 이용한 수처리 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 오르토포스페이트(orthophosphate), 폴리포스페이트(polyphosphate), 포스포네이트(phosphonate) 및 하기 화학식(Ⅰ)로 표시되는 아크릴레이트 중합체(acrylate polymer)를 포함하는 신규한 수처리제 조성물 및 그를 이용한 수처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a water treatment agent composition for inhibiting corrosion and scale formation caused by the cooling water of an open circulation cooling system and a water treatment method using the same, and more particularly, orthophosphate, polyphosphate, phospho It relates to a novel water treatment composition comprising a phosphonate and an acrylate polymer represented by the following general formula (I), and a water treatment method using the same.

[화학식 1][Formula 1]

상기 식에서, R1은 수소 원자, 알킬기 및 히드록시기로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이고, X, Y는 각각 독립적으로 1∼15의 정수이다.In the above formula, R 1 is selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group and a hydroxy group, and X and Y are each independently an integer of 1 to 15.

[종래기술][Private Technology]

부식은 대체로 수분을 수반하는 조건에서 발생하는 현상을 말하는 바, 수중에 함유되어 있는 각종 이온들이 금속 표면에서 환원되어, 그와 같은 당량의 금속이 이온화(산화)하여 상실되는 것이다. 이때, 양 반응이 일어나는 장소가 달라 국부 전지를 형성한다.Corrosion generally refers to a phenomenon occurring under conditions involving water, in which various ions contained in water are reduced on the metal surface, such that an equivalent amount of metal is ionized (oxidized) and lost. At this time, the place where both reactions occur is different to form a local battery.

스케일은 농축액 속의 용질의 석출, 황산 칼슘 등의 강산 염류의 부착, 탄산 칼슘 등의 약산 염류의 부착, 유기 염류의 부착, 또는 유기 물질의 중합 축합에 의한 고분자 물질의 부착으로 생성되는 관석(罐石)을 말한다. 상기 스케일은 금속 배관의 열전도도를 저하시킬 뿐 아니라 금속 배관의 국부 부식을 유발한다.The scale is formed from the deposition of solutes in the concentrate, the attachment of strong acid salts such as calcium sulfate, the attachment of weak acid salts such as calcium carbonate, the attachment of organic salts, or the attachment of a polymeric material by polymerization condensation of organic materials. Say). The scale not only lowers the thermal conductivity of the metal pipe but also causes local corrosion of the metal pipe.

실제 산업 현장에 설치된 각종 산업용 설비의 수배관에서는 상기 부식 및 스케일이 발생하여 순환 시스템에 커다란 장애를 줄 뿐 아니라, 설비의 수명을 단축시키고 있는 실정이다.In the water pipes of various industrial facilities installed in actual industrial sites, the corrosion and scale occur, which not only causes a great obstacle to the circulation system, but also shortens the life of the facilities.

특히, 개방 순환 냉각 시스템은 농축 운전되므로, 염류가 농축되어 금속 배관에 스케일이 형성되기 쉽고 국부 부식이 일어나기 쉽다. 더욱이, 섬유 중합용 개방 순환 냉각 시스템의 경우, 중합 반응의 부산물인 유기물의 유입이 많음에 따라, 상기 유기물은 미생물의 영양원으로 작용하게 되고, 상기 미생물의 신진 대사에 의해 냉각수 내 수소 이온 농도가 증가하여 금속 배관 표면에 전반적인 부식이 일어나기 쉽게 된다.In particular, since the open circulation cooling system is concentrated, salts are concentrated to easily form scales in the metal pipes, and local corrosion is likely to occur. Moreover, in the open circulation cooling system for fiber polymerization, as the inflow of organic matter, which is a byproduct of the polymerization reaction, increases, the organic matter acts as a nutrient source of the microorganism, and the hydrogen ion concentration in the cooling water increases due to the metabolism of the microorganism. As a result, overall corrosion on the metal pipe surface is likely to occur.

상기 부식 및 스케일 형성을 억제하기 위하여, 종래에는 수처리제 조성물로서 크롬염을 사용하거나, 인산염과 아졸계 화합물을 사용하거나, 아크릴계 중합체, 말레익계 중합체 및 인산염을 사용하거나, 리그닌과 탄닌 등을 사용하였다. 특히, 아연염은 부식 반응 중 산화 반응 또는 양극 반응을 억제하여 소량으로도 부식을 방지하는데 유용하다고 알려져 있는 바, 미합중국 특허 제4,149,969호에는 아연염, 몰리브덴산염, 망간염, 니켈염, 아졸계 화합물, 포스포네이트로 이루어진 조성물이, 미합중국 특허 제4,324,684호와 제4,411,865호에는 아연염, 크롬염, 인산염, 아크릴레이트 공중합체로 이루어진 조성물이, 또한 미합중국 특허 제4,530,955호에는 아연염과 무수 말레익 중합체로 이루어진 조성물이 각각 개시되어 있다.In order to suppress the corrosion and scale formation, conventionally, a chromium salt is used as the water treatment agent composition, a phosphate and an azole compound, an acrylic polymer, a maleic polymer and a phosphate salt, lignin and tannin, or the like. In particular, zinc salts are known to be useful for preventing corrosion in small amounts by inhibiting oxidation or anode reactions during corrosion reactions. US Patent No. 4,149,969 discloses zinc salts, molybdate salts, manganese salts, nickel salts, and azole compounds. The composition consisting of phosphonates is disclosed in US Pat. Nos. 4,324,684 and 4,411,865, which comprise zinc salts, chromium salts, phosphates, and acrylate copolymers. Disclosed are compositions each consisting of.

그러나 상기 수처리제 조성물들은 부식 및 스케일 형성을 억제하기 위해 만족할 만한 성과를 기대할 수 없고, 특히, 크롬염의 경우에는 공해 유발, 인체 독성, 및 안정성 측면상 많은 문제점을 가지고 있어 그 사용이 규제되어 있으며, 아연염의 경우에는 어폐류에 치명적인 영향을 주는 문제점을 가지고 있다.However, the above water treatment agent compositions can not be expected to achieve satisfactory performance to suppress corrosion and scale formation, in particular, in the case of chromium salt has a number of problems in terms of pollution, human toxicity, and stability, its use is regulated, zinc Salt has a problem that has a fatal effect on fish and shellfish.

본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하여, 뛰어난 부식 및 스케일 형성을 억제하는 효과를 거둘 수 있을 뿐 아니라, 간편하고 안전하게 사용할 수 있는 신규한 수처리제 및 그를 이용한 수처리 방법을 제공하고자 함이다.An object of the present invention is to solve the above problems, to provide a novel water treatment agent and a water treatment method using the same, which can achieve an effect of suppressing excellent corrosion and scale formation, as well as simple and safe use.

[과제를 해결하기 위한 수단][Means for solving the problem]

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 오르토포스페이트 0.5∼30 중량%, 폴리포스페이트 0.5∼40 중량%, 포스포네이트 0.1∼50 중량%, 아크릴레이트 중합체 0.1∼50 중량% 및 잔부로서 물을 포함하는 개방 순환 냉각 시스템의 부식 및 스케일 형성을 억제하기 위한 수처리제 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises 0.5 to 30% by weight of orthophosphate, 0.5 to 40% by weight of polyphosphate, 0.1 to 50% by weight of phosphonate, 0.1 to 50% by weight of acrylate polymer and the balance as water It provides a water treatment composition for inhibiting corrosion and scale formation of the open circulation cooling system.

상기 오르토포스페이트는 제1 인산 나트륨(NaH2PO4), 제2 인산 나트륨(Na2HPO4), 제3 인산 나트륨(Na3PO4) 및 인산(H3PO4)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.The orthophosphate is selected from the group consisting of first sodium phosphate (NaH 2 PO 4 ), second sodium phosphate (Na 2 HPO 4 ), third sodium phosphate (Na 3 PO 4 ) and phosphoric acid (H 3 PO 4 ). It is preferable.

상기 폴리포스페이트는 헥사메타인산 나트륨(sodium hexametaphosphate), 피로인산 나트륨(sodium pyrrophosphate) 및 피로인산 칼륨(potassium pyrrophosphat-e)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.The polyphosphate is preferably selected from the group consisting of sodium hexametaphosphate, sodium pyrrophosphate, and potassium pyrrophosphate-e.

상기 포스포네이트는 포스포노부탄 트리카르복실산(phosphonobutane tricarb-oxylic acid), 하이드록시에틸리딘 디포스포닉산(hydroxyethylidene diphosphonic acid), 하이드록시포스포노카르복실산(hydroxyphosphonocarboxylic acid) 및 아미노트리메틸렌 포스포닉산(aminotrimethylene phosphonic acid)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.The phosphonate is phosphonobutane tricarb-oxylic acid, hydroxyethylidene diphosphonic acid, hydroxyphosphonocarboxylic acid and aminotrimethylene phosphate. It is preferably selected from the group consisting of aminotrimethylene phosphonic acid.

상기 아크릴레이트 중합체는 하기 화학식(Ⅰ)로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.It is preferable that the said acrylate polymer is a compound represented by following General formula (I).

[화학식 1][Formula 1]

상기 식에서, R1은 수소 원자, 알킬기 및 히드록시기로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이고, X, Y는 각각 독립적으로 1∼15의 정수이다.In the above formula, R 1 is selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group and a hydroxy group, and X and Y are each independently an integer of 1 to 15.

본 발명은 또한 상기 수처리제 조성물을 개방 순환 냉각 시스템의 수배관에 투입하는 과정을 포함하는 개방 순환 냉각 시스템의 부식 및 스케일 형성을 억제하기 위한 수처리 방법을 제공한다.The present invention also provides a water treatment method for inhibiting corrosion and scale formation of the open circulation cooling system including the step of introducing the water treatment agent composition into the water pipe of the open circulation cooling system.

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

상기 오르토포스페이트는 부식 반응 중 양극 반응(산화 반응) 및 음극 반응(환원 반응)을 억제하는 작용을 하는 것으로서, 수처리제 조성물 전체량 기준으로 0.5∼30 중량%, 더욱 바람직하게는 1.0∼25 중량%로 유지된다, 상기 오르토포스페이트의 농도가 0.5중량% 미만이면 방식 능력이 저하되고, 30중량%를 초과하면 경우에 따라 스케일이 형성될 위험이 있다.The orthophosphate acts to inhibit the anodic reaction (oxidation reaction) and the cathode reaction (reduction reaction) during the corrosion reaction, and is 0.5 to 30% by weight, more preferably 1.0 to 25% by weight, based on the total amount of the water treatment agent composition. If the concentration of the orthophosphate is less than 0.5% by weight, the anticorrosive ability is lowered, and if it exceeds 30% by weight, there is a risk of forming a scale in some cases.

상기 폴리포스페이트는 부식 반응 중 음극 반응을 억제하는 작용을 하는 것으로서, 수처리제 조성물 전체량 기준으로 0.5∼40 중량%, 더욱 바람직하게는 1.0∼35 중량%로 유지된다. 상기 포스포네이트의 농도가 0.5 중량% 미만이면 수처리 효과가 저하되고, 40 중량%를 초과하면 경제성이 떨어진다.The polyphosphate serves to suppress the negative electrode reaction during the corrosion reaction, and is maintained at 0.5 to 40% by weight, more preferably 1.0 to 35% by weight, based on the total amount of the water treatment agent composition. If the concentration of the phosphonate is less than 0.5% by weight, the effect of water treatment is lowered, and if it exceeds 40% by weight, economical efficiency is lowered.

상기 포스포네이트는 부식 반응 중 음극 반응과 칼슘염 스케일 형성을 억제하는 작용을 하는 것으로서, 수처리제 조성물 전체량 기준으로 0.1∼50 중량%, 더욱 바람직하게는 1.0∼45 중량%로 유지된다. 상기 포스포네이트의 농도가 0.1 중량% 미만이면 수처리 효과가 저하되고, 50 중량%를 초과하면 경제성이 떨어진다.The phosphonate acts to inhibit the cathodic reaction and calcium salt scale formation during the corrosion reaction, and is maintained at 0.1 to 50% by weight, more preferably 1.0 to 45% by weight based on the total amount of the water treatment agent composition. If the concentration of the phosphonate is less than 0.1% by weight, the effect of water treatment is lowered, and if it exceeds 50% by weight, economical efficiency is lowered.

상기 아크릴레이트 공중합체는 스케일 형성을 억제하는 작용을 하는 것으로서, 수처리제 조성물 전체량 기준으로 0.1∼50 중량%, 더욱 바람직하게는 1.0∼45 중량%로 유지된다. 상기 아크릴레이트 공중합체의 농도가 0.1 중량% 미만이면 수처리 효과가 미흡하고, 50 중량%를 초과하면 효과 증진에 비해 경제성이 떨어진다.The acrylate copolymer serves to inhibit scale formation, and is maintained at 0.1 to 50% by weight, more preferably 1.0 to 45% by weight based on the total amount of the water treatment agent composition. If the concentration of the acrylate copolymer is less than 0.1% by weight, the effect of water treatment is insufficient, and if it exceeds 50% by weight, the economy is inferior to the effect enhancement.

상기와 같은 본 발명의 수처리제 조성물은 냉각탑, 열교환기 등 각종 산업용 수배관에서 발생할 수 있는 부식 및 스케일 형성을 억제하는데 보다 효과적으로 사용될 수 있으며, 특히 농축 운전으로 부식 및 스케일 형성이 일어나기 쉬운 개방 순환 냉각 시스템내 냉각수의 수처리제로 사용될 수 있다.The water treatment composition of the present invention as described above can be used more effectively to suppress the corrosion and scale formation that can occur in various industrial water pipes, such as cooling towers, heat exchangers, in particular, open circulation cooling system that is prone to corrosion and scale formation by concentrated operation Can be used as a water treatment agent of the cooling water.

[실시예]EXAMPLE

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 구성 및 효과를 설명하기 위한 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples and comparative examples of the present invention are described. However, the following examples are only preferred embodiments for explaining the construction and effects of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

[실시예 1∼3][Examples 1-3]

하기한 표 1의 수질을 가지는 시험수에 하기한 표 2의 조성을 가지는 수처리제를 100ppm으로 유지시킨 후, 45℃에서 탄소강 시험편(0.218dm2)을 회전 속도 170rpm으로 5일간 회전시킨 후, 부식 속도(mdd, mg/(dm2·day))를 측정하였다.After keeping the water treatment agent having the composition of Table 2 below at 100 ppm in the test water having the water quality of Table 1 below, the carbon steel test piece (0.218dm 2 ) at 45 ° C for 5 days at a rotational speed of 170rpm, and then the corrosion rate ( mdd, mg / (dm 2 · day)).

1: 0.5N 수산화 나트륨 용액과 0.5N 황산 수용액으로 조절하였다.1: It was adjusted with 0.5N sodium hydroxide solution and 0.5N sulfuric acid aqueous solution.

2: 염화칼슘으로 조절하였다.2: adjusted with calcium chloride.

3: 황산마그네슘으로 조절하였다.3: adjusted with magnesium sulfate.

4: 염화나트륨으로 조절하였다.4: adjusted with sodium chloride.

1: 상품명; Belclene 400, FMC사1: brand name; Belclene 400, FMC

2: 하이드록시에틸리딘 디포스포닉산(상품명; Unihib 106, LONZA 사)2: hydroxyethylidine diphosphonic acid (trade name; Unihib 106, from LONZA)

[비교예 1∼3]Comparative Examples 1-3

상기 실시예 1∼3에서, 상기한 표 2의 조성을 가지는 수처리제 대신에 하기한 표 3의 조성을 가지는 수처리제를 사용한 것을 제외하고는 실질적으로 동일하게 실시하였다.In Examples 1-3, it implemented substantially the same except having used the water treatment agent which has the composition of Table 3 below instead of the water treatment agent which has the composition of Table 2 mentioned above.

1: 상품명; Belclene 400, FMC사1: brand name; Belclene 400, FMC

2: 하이드록시에틸리딘 디포스포닉산(상품명; Unihib 106, LONZA 사)2: hydroxyethylidine diphosphonic acid (trade name; Unihib 106, from LONZA)

상기 실시예 및 비교예의 결과를 하기 표 4에 나타내었다.The results of the Examples and Comparative Examples are shown in Table 4 below.

상기 표 4에 의하면, 상기 표 1의 수질을 가지는 시험수에 대한 실시예 1∼3에서의 부식 속도는 비교예 1∼3에서의 부식 속도 보다 현저히 작음을 알 수 있다.According to the said Table 4, it turns out that the corrosion rate in Examples 1-3 with respect to the test water which has the water quality of said Table 1 is significantly smaller than the corrosion rate in Comparative Examples 1-3.

따라서, 본 발명에 따른 수처리제 및 그를 이용한 수처리 방법은 개방 순환 냉각 시스템의 수배관내에 스케일 형성을 억제하고 부식 반응 중 양극 및 음극 반응을 억제하여 부식을 방지하는 효과가 매우 뛰어날 뿐 아니라, 간편하고 안전하게 사용될 수 있다.Therefore, the water treatment agent and the water treatment method using the same according to the present invention not only have an excellent effect of preventing scale by inhibiting the formation of scale in the water pipe of the open circulation cooling system and suppressing the anode and cathode reactions during the corrosion reaction, and are simple and safe. Can be used.

Claims (5)

오르토포스페이트(orthophosphate) 0.5∼30 중량%;0.5-30% by weight of orthophosphate; 폴리포스페이트(polyphosphate) 0.5∼40 중량%;0.5-40 wt% polyphosphate; 포스포네이트(phosphonate) 0.1∼50 중량%;0.1-50% by weight of phosphonate; 하기 화학식(Ⅰ)로 표시되는 아크릴레이트 중합체(acrylate polymer) 0.1∼50 중량%; 및0.1 to 50% by weight of an acrylate polymer represented by the following formula (I); And 잔부로서 물:Water as balance: 을 포함하는 개방 순환 냉각 시스템의 부식 및 스케일 형성을 억제하기 위한 수처리제 조성물.Water treatment agent composition for inhibiting corrosion and scale formation of the open circulation cooling system comprising a. [화학식 1][Formula 1] 상기 식에서, R1은 수소 원자, 알킬기 및 히드록시기로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이고, X, Y는 각각 독립적으로 1∼15의 정수이다.In the above formula, R 1 is selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group and a hydroxy group, and X and Y are each independently an integer of 1 to 15. 제1항에 있어서, 상기 오르토포스페이트는 제 1인산 나트륨(NaH2PO4), 제 2 인산 나트륨(Na2HPO4), 제 3인산 나트륨(Na3PO4) 및 인산(H3PO4)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 수처리제 조성물.The method of claim 1, wherein the orthophosphate is sodium monophosphate (NaH 2 PO 4 ), sodium diphosphate (Na 2 HPO 4 ), sodium triphosphate (Na 3 PO 4 ) and phosphoric acid (H 3 PO 4 ) Water treatment agent composition selected from the group consisting of. 제1항에 있어서, 상기 폴리포스페이트는 헥사메타인산 나트륨(sodium hexametaphosphate), 피로인산 나트륨(sodium pyrrophosphate) 및 피로인산 칼륨(potassi-um pyrrophosphate)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 수처리제 조성물.The water treatment composition of claim 1, wherein the polyphosphate is selected from the group consisting of sodium hexametaphosphate, sodium pyrrophosphate, and potassium pyrophosphate. 제1항에 있어서, 상기 포스포네이트는 포스포노부탄 트리카르복실산(phospho-nobutane tricarboxylic acid), 하이드록시에틸리딘 디포스포닉산(hydroxyethylid-ene diphosphonic acid), 하이드록시포스포노카르복실산(hydroxyphosphonocarboxy-lic acid), 및 아미노트리메틸렌 포스포닉산(aminotrimethylene phosphonic acid)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 수처리제 조성물.The phosphonate of claim 1, wherein the phosphonate is phospho-nobutane tricarboxylic acid, hydroxyethylid-ene diphosphonic acid, hydroxyphosphonocarboxylic acid ( hydroxyphosphonocarboxy-lic acid), and aminotrimethylene phosphonic acid. 제1항에 따른 수처리제 조성물을 개방 순환 냉각 시스템의 수배관에 투입하는 과정을 포함하는 냉각 시스템의 부식 및 스케일 형성을 억제하기 위한 수처리 방법.A water treatment method for inhibiting corrosion and scale formation of a cooling system comprising the step of injecting the water treatment composition according to claim 1 into a water pipe of an open circulation cooling system.
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