專利名稱：一種環(huán)保型水質(zhì)穩(wěn)定劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種運(yùn)用于水系統(tǒng)中起阻垢分散和緩蝕作用的高效環(huán)保型水處理劑，尤其是高濃縮倍數(shù)、高硬度、高pH值條件下的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)用的水處理劑。
二、技術(shù)背景冷卻水系統(tǒng)包括熱交換器、冷卻塔、泵及冷卻水管線。在冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行過程中，與冷卻水接觸的熱交換器、管線、泵等的金屬表面會(huì)產(chǎn)生腐蝕、結(jié)垢、污泥堵塞等問題，從而影響熱交換器的換熱效率和設(shè)備使用壽命等。
冷卻水系統(tǒng)中的污垢可因不同的系統(tǒng)有不同的污垢。冷卻水系統(tǒng)中的污垢一般有鈣鎂的碳酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽垢、金屬氧化物垢、粘泥以及有機(jī)垢，特別是碳酸鹽垢和粘泥。現(xiàn)用水處理劑大部分是高含磷的，使用不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生磷酸鹽垢沉積；排放的污水因含磷過高會(huì)污染環(huán)境。污垢沉積在金屬表面會(huì)降低換熱效率。
冷卻水中的游離金屬離子的電化學(xué)作用和游離氧的氧化作用會(huì)造成金屬的腐蝕并形成腐蝕產(chǎn)物污垢。污垢沉積在金屬表面會(huì)形成垢下腐蝕。
為了減緩腐蝕、結(jié)垢、污泥沉積等問題，通常在冷卻水中加入水處理劑，起到緩蝕阻垢分散的作用，使冷卻水系統(tǒng)能有效、穩(wěn)定地運(yùn)行。
在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，為了達(dá)到高效率、低消耗運(yùn)行的目的，要求循環(huán)冷卻水在較高濃縮倍數(shù)下運(yùn)行，即至少達(dá)到3.0倍以上，甚至達(dá)到6.0～10倍的零排污水平。
目前用于水系統(tǒng)的水質(zhì)穩(wěn)定劑種類較多，使用單一的阻垢緩蝕劑時(shí)，冷卻水系統(tǒng)不易在高濃縮倍數(shù)，高pH值的條件下運(yùn)行，達(dá)不到控制系統(tǒng)中設(shè)備腐蝕、結(jié)垢、污泥沉積的目的，因而影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行；使用復(fù)合水處理劑，因配方不同，使用效果差異很大。一般的復(fù)合水處理劑在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中可以達(dá)到3.0倍的濃縮倍數(shù)，但能達(dá)到6.0～10倍濃縮倍數(shù)，并且對(duì)環(huán)境友好的水處理劑極少。
美國Donlar公司研制的聚天冬氨酸(PASP)；Cagon公司開發(fā)的聚氨基聚醚基甲叉膦酸(PAPEMP)(《工業(yè)用水與廢水》2000，31(6)中的《循環(huán)冷卻水處理新化學(xué)藥劑的進(jìn)展》)水處理藥劑單體，具有高效，對(duì)環(huán)境友好的特征，但未見與本發(fā)明相同的復(fù)合水處理劑報(bào)告。
本發(fā)明的成分是以聚天冬氨酸、多氨基多醚基甲叉膦酸、丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸四元共聚物為主的水處理劑；再根據(jù)具體運(yùn)用領(lǐng)域或條件，添加不同作用的其他藥劑，構(gòu)成具有多種用途的水處理劑。
本發(fā)明利用水處理劑單體，按各自不同的作用機(jī)理，利用合理的復(fù)配技術(shù)，充分發(fā)揮各單體之間的協(xié)同作用，設(shè)計(jì)出復(fù)合配方型阻垢緩蝕劑。所供選擇的水處理劑單體有聚天冬氨酸(PASP)、多氨基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)、雙1，6-亞己基三胺五亞甲基膦酸(BHMT)、膦?；人?POCA)、多元醇膦酸酯(PAPE)、膦羧酸(PBTCA)、羥基乙叉二膦酸(HEDP)、氨基三甲叉膦酸(ATMP)、2-羥基膦基乙酸(HPA)、聚丙烯酸(PAA)、膦酸基羧酸共聚物、膦基聚馬來酸、丙烯酸-丙烯酸甲酯共聚物、丙烯酸-丙烯酸羥丙酯共聚物、丙烯酸-丙烯酸羥丙酯三元共聚物、丙烯酸-磺酸類三元共聚物、丙烯酸-丙烯酸羥丙酯-磺酸三元共聚物、丙烯酸-丙烯酸酯-磷酸-磺酸四元共聚物、苯并三氮唑(BTA)、巰基苯并噻唑(MBT)、甲基苯并三唑(TTA)、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、硫酸鋅、氯化鋅等；輔助劑水、硫酸、鹽酸、檸檬酸、二甲基甲酰胺、乙醇等。
本發(fā)明中運(yùn)用的聚天冬氨酸具有優(yōu)良的對(duì)堿土金屬碳酸鹽、硫酸鹽的抑制作用和對(duì)金屬的緩蝕作用；并且聚天冬氨酸不含磷、可生物降解，是一種對(duì)環(huán)境友好的阻垢緩蝕劑。
本發(fā)明中運(yùn)用的丙烯酸-丙烯酸酯-磷酸-磺酸四元共聚物，是含有羧基、羥基、膦羧基、磺酸基等基團(tuán)的共聚物。防止碳酸鹽、磷酸鹽沉積效果優(yōu)良，還能夠分散穩(wěn)定鋅、鐵等金屬離子，并且適合范圍廣泛。
本發(fā)明中運(yùn)用的多氨基多醚基甲叉膦酸對(duì)碳酸鈣、硫酸鈣和硅垢有優(yōu)良的抑制作用；還能很好地穩(wěn)定鋅、鐵、錳等金屬離子。
在有碳鋼、不銹鋼材質(zhì)的水系統(tǒng)中，可用由聚天冬氨酸、多氨基多醚基甲叉膦酸、丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸四元共聚物、羥基乙叉二膦酸、膦羧酸和一種鋅鹽組成的水處理劑。鋅鹽選自硫酸鋅、氯化鋅。在高濃縮倍數(shù)運(yùn)用的循環(huán)水系統(tǒng)中，可以不加入鋅鹽。
在有碳鋼、不銹鋼、銅材質(zhì)的水系統(tǒng)中，可用由聚天冬氨酸、多氨基多醚基甲叉膦酸、丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸四元共聚物、羥基乙叉二膦酸、膦羧酸、至少一種銅緩蝕劑和一種鋅鹽組成的水處理劑。銅緩蝕劑選自甲基苯并三唑、苯并三氮唑、巰基苯并噻唑；鋅鹽選自硫酸鋅、氯化鋅。在高濃縮倍數(shù)運(yùn)用的循環(huán)水系統(tǒng)中，可以不加入鋅鹽。
在水處理劑中有銅緩蝕劑時(shí)，需要加入至少一種有機(jī)溶劑來解決銅緩蝕劑與其他水處理劑單體不相溶的問題。有機(jī)溶劑選自二甲基甲酰胺、乙醇。
在水處理劑中有鋅鹽時(shí)，需要加入至少一種無機(jī)酸或有機(jī)酸解決水處理劑因長時(shí)間的存放時(shí)，鋅鹽易沉積的問題。無機(jī)酸選自鹽酸、硫酸；有機(jī)酸選自甲酸、草酸、檸檬酸。
本發(fā)明中運(yùn)用于不同條件下的不同配方的水處理劑都至少含有聚天冬氨酸、多氨基多醚基甲叉膦酸、丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸四元共聚物三種物質(zhì)，并以此為主。本發(fā)明中不同配方的幾種水處理劑都是低含磷，低毒或無毒，對(duì)環(huán)境友好的水處理劑，并且都具有高效的阻止碳酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽沉積和分散粘泥、懸浮物及碳酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽晶團(tuán)的性能和高效抑制金屬腐蝕的性能。
本發(fā)明的水處理劑運(yùn)用于冷卻水系統(tǒng)、鍋爐水系統(tǒng)、反滲透水處理系統(tǒng)、油氣水處理系統(tǒng)。能夠在高硬度、高pH值、高濃縮倍數(shù)的條件下穩(wěn)定運(yùn)用。
本發(fā)明的水處理劑在運(yùn)用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)時(shí)，循環(huán)冷卻水中的鈣硬度(以碳酸鈣計(jì))可以達(dá)到750ppm～1300ppm。以補(bǔ)充水鈣硬度120ppm計(jì)，濃縮倍數(shù)可以達(dá)到10倍。從理論和實(shí)踐中得到循環(huán)冷卻水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)達(dá)到8～10倍時(shí)，已經(jīng)處于了零排污的水平。
四、實(shí)施例在中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB50050-95《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定在敞開式系統(tǒng)中碳鋼腐蝕率小于或等于0.125mm/a，不銹鋼、紫銅、黃銅腐蝕率小于或等于0.005mm/a，污垢熱阻值宜小于1.72×10-4～3.44×10-4m2·K/W，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)宜大于3.0倍。
用實(shí)施例1至實(shí)施例4生產(chǎn)的水處理劑進(jìn)行運(yùn)用，所得結(jié)果如下表

用實(shí)施例3和實(shí)施例4的水處理劑按照中華人民共和國化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T2160-91進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)，其結(jié)果如下表

權(quán)利要求
1一種水處理劑，由阻垢劑、緩蝕劑、助劑等組成，其特征在于含有聚天冬氨酸(PASP)、多氨基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)和丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸四元共聚物。
2按照權(quán)利要求1所述的水處理劑，其特征在于還含有羥基乙叉二膦酸(HEDP)、膦羧酸(PBTCA)。
3按照權(quán)利要求1所述的水處理劑，其特征在于還含有羥基乙叉二膦酸(HEDP)、膦羧酸(PBTCA)和至少一種鋅鹽和至少一種無機(jī)酸或有機(jī)酸。
4按照權(quán)利要求3所述的水處理劑，其特征在于鋅鹽選自硫酸鋅、氯化鋅；無機(jī)酸選自鹽酸、硫酸；有機(jī)酸選自甲酸、草酸、檸檬酸。
5按照權(quán)利要求1所述的水處理劑，其特征在于還含有羥基乙叉二膦酸(HEDP)、膦羧酸(PBTCA)和至少一種銅緩蝕劑和至少一種有機(jī)溶劑。
6按照權(quán)利要求5所述的水處理劑，其特征在于銅緩蝕劑選自甲基苯并三唑(TTA)、苯并三氮唑(BTA)和巰基苯并噻唑(MBT)。
7按照權(quán)利要求5所述的水處理劑，其特征在于有機(jī)溶劑選自二甲基甲酰胺、乙醇。
全文摘要
本發(fā)明是一種環(huán)保型水質(zhì)穩(wěn)定劑，由阻垢劑、緩蝕劑、助劑等復(fù)合組成，具有高效、低毒、并對(duì)環(huán)境友好的特點(diǎn)。本水處理劑運(yùn)用于水系統(tǒng)中緩蝕和阻垢分散作用，能夠在高硬度、高pH值、高濃縮倍數(shù)的條件下穩(wěn)定運(yùn)行。本水處理劑在運(yùn)用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，循環(huán)水中的鈣硬度可達(dá)750～1300ppm，以補(bǔ)充水鈣硬度120ppm計(jì)，濃縮倍數(shù)可達(dá)10倍，已處于了零排污的技術(shù)水平。
文檔編號(hào)C02F5/00GK1463935SQ0211383
公開日2003年12月31日 申請(qǐng)日期2002年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月7日
發(fā)明者馮李文, 劉政, 李莉, 袁秋禮, 何玉濤 申請(qǐng)人:川化集團(tuán)有限責(zé)任公司