一種低磷高效緩蝕阻垢劑及其在工業(yè)循環(huán)冷卻水阻垢方面的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種工業(yè)循環(huán)冷卻水緩蝕阻垢劑，具體涉及一種適合濃縮倍數(shù)3至6倍的工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)阻CaCO3垢率、阻Ca 3 (PO4) 2垢率及緩蝕率均大于90%，藥劑總含量8~20ppm，且磷含量低于0.5ppm的緩蝕阻垢劑。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)生產(chǎn)中需要大量的水作為冷卻介質(zhì)來冷卻產(chǎn)品和換熱設(shè)備，冷卻水的供需情況對整個(gè)企業(yè)工業(yè)用水、排水、節(jié)水乃至社會(huì)都有重大影響。因此，為減少冷卻水系統(tǒng)的取水量，一般采取將直流冷卻水改為循環(huán)冷卻水并在高濃縮倍數(shù)下運(yùn)行，減少排污水量，實(shí)現(xiàn)各種冷卻水的高度重復(fù)利用。
[0003]然而，冷卻水在循環(huán)使用過程中，由于水分的蒸發(fā)、空氣中氧氣的進(jìn)入、水中營養(yǎng)物濃度增加等使冷卻水系統(tǒng)加速發(fā)生結(jié)垢、腐蝕、菌藻滋生等水質(zhì)問題。水垢在水冷卻器傳熱面上沉積，使水冷器的傳熱效率大幅度降低，嚴(yán)重影響生產(chǎn)裝置的正常運(yùn)行；腐蝕造成水冷器和管線穿孔，給安全生產(chǎn)帶來嚴(yán)重隱患。
[0004]為防止這些故障的發(fā)生，需向水中投加水處理藥劑，達(dá)到緩蝕和阻垢等目的。有機(jī)膦處理方法是當(dāng)前最為普遍的處理方法，藥劑分子中含有羧酸基、酯基、磺酸基、膦酸基等多種特效官能團(tuán)，對分散在水中的CaC03、Ca3 (PO4) 2及氫氧化鐵等溶性效果良好，并且水溶性好，與鋅鹽復(fù)配效果更佳。但使用量較大，致使磷含量在15ppm左右，耐氧化性差。目前上述處理方法中，排放廢水中磷含量無法達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，易產(chǎn)生富營養(yǎng)化，破壞生態(tài)平衡。而使用鉻酸鹽、亞硝酸鹽等無機(jī)緩蝕劑又具有較大的毒性。故需要開發(fā)一種高濃縮倍數(shù)的低磷高效緩蝕阻垢劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種低磷高效緩蝕阻垢劑，其應(yīng)用于工業(yè)循環(huán)冷卻水阻垢，加入該緩蝕阻垢劑后，工業(yè)循環(huán)水在濃縮3至6倍時(shí)阻CaCO3垢率、阻Ca 3 (PO4) 2垢率及緩蝕率均大于90%，能顯著降低腐蝕結(jié)垢等問題。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種低磷高效緩蝕阻垢劑，包含以重量份計(jì)的以下有效成分:1~3份的有機(jī)膦酸緩蝕阻垢劑、3~6份的低磷或無磷阻垢劑、3~8份的磺酸類聚合物阻垢劑、1~3份的鋅鹽。
[0007]進(jìn)一步的，所述的有機(jī)膦酸緩蝕阻垢劑為2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸或磷?；人峁簿畚镏械囊环N或兩種。
[0008]進(jìn)一步的，所述的低磷或無磷阻垢劑為聚環(huán)氧琥珀酸和聚天冬氨酸中的一種或兩種以任意比配成的混合物。
[0009]進(jìn)一步的，所述的磺酸類聚合物阻垢劑為丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AA/AMPS)或丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-丙烯酸羥丙酯(AA/AMPS/HPA)其中的一種。
[0010]進(jìn)一步的，所述的鋅鹽為醋酸鋅或氯化鋅。
[0011]制備所述的低磷高效緩蝕阻垢劑時(shí)，將所述有效成分加水進(jìn)行混合，攪拌均勻即可得到低磷高效緩蝕阻垢劑。
[0012]本發(fā)明還涉及所得到的低磷高效緩蝕阻垢劑在工業(yè)循環(huán)冷卻水阻垢方面中的應(yīng)用。
[0013]本發(fā)明還涉及所得到的低磷高效緩蝕阻垢劑在工業(yè)循環(huán)冷卻水高濃縮倍數(shù)時(shí)阻垢方面中的應(yīng)用，尤其是濃縮倍數(shù)為3~6倍時(shí)。
[0014]使用時(shí)，每I噸工業(yè)循環(huán)冷卻水中加入l~3g的有機(jī)膦酸緩蝕阻垢劑、3~6g的低磷或無磷阻垢劑、3~8g的磺酸類聚合物阻垢劑、l~3g的鋅鹽。
[0015]在本發(fā)明中，我們采取有機(jī)膦酸緩蝕阻垢劑、低磷或無磷阻垢劑、磺酸類聚合物阻垢劑、鋅鹽進(jìn)行復(fù)配得到一種適用于工業(yè)循環(huán)冷卻水的緩蝕阻垢劑。有機(jī)膦酸緩蝕阻垢劑具有膦酸和羧酸的結(jié)構(gòu)，使其具有良好的阻垢和緩蝕性能，能提高鋅的溶解度，復(fù)配協(xié)同效果好；低磷或無磷的緩蝕阻垢劑，緩蝕阻垢效果極佳，與有機(jī)膦復(fù)配有良好的協(xié)同增效作用；磺酸類聚合物阻垢劑分子結(jié)構(gòu)中含有阻垢分散性能較好的羧基和強(qiáng)極性的磺酸基，能提高鈣的容忍度，特別適用于高濃縮倍數(shù)循環(huán)冷卻水。加入該緩蝕阻垢劑后，工業(yè)循環(huán)水在濃縮3至6倍時(shí)阻CaCO3垢率、阻Ca 3 (PO4) 2垢率及緩蝕率均大于90%，藥劑總含量8~20ppm，且磷含量低于0.5ppm ;可提高冷卻水的重復(fù)利用率，減少水資源消耗。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表述的范圍。
[0017]實(shí)例一:
該低磷高效緩蝕阻垢劑按重量百分比選取原料:
5%的2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸、3%的磷?；人峁簿畚?、15%的丙烯酸_2_丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、15%的聚天冬氨酸、5%的醋酸鋅，其余為水。
[0018]實(shí)驗(yàn)水質(zhì)(補(bǔ)充水水質(zhì)):鈣硬度為120mg/L，總堿度為110 mg/L，氯離子含量為60mg/L0
[0019]采用本發(fā)明的上述緩蝕阻垢劑和上述實(shí)驗(yàn)水(補(bǔ)充水水質(zhì))進(jìn)行阻碳酸鈣垢實(shí)驗(yàn)，藥劑按補(bǔ)水量計(jì)總的加入量14mg/L，阻碳酸鈣垢實(shí)驗(yàn)方法:取實(shí)驗(yàn)水(補(bǔ)充水水質(zhì))，加入一定濃度的藥劑，于80°C恒溫水浴內(nèi)蒸發(fā)濃縮至4倍，恒溫靜置10h，分析測定澄清液中的鈣尚子含量及磷含量。
[0020]阻碳酸鈣垢率:98.83%，磷含量以P計(jì):0.242ppm。
[0021]采用本發(fā)明的上述緩蝕阻垢劑和上述濃縮4倍的實(shí)驗(yàn)水(補(bǔ)充水水質(zhì))進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掛片實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)方法參照GB/T18175-2000《水處理劑緩蝕性能的測定旋轉(zhuǎn)掛片法》。
[0022]平均腐蝕速率:0.029mm/a，緩蝕率:96.17%。
[0023]實(shí)驗(yàn)水質(zhì)(配水):配水:Ca2+250ppm，PO43 5ppm。
[0024]采用本發(fā)明的上述緩蝕阻垢劑和上述實(shí)驗(yàn)水(配水)進(jìn)行阻磷酸鈣垢性能測定。實(shí)驗(yàn)方法:在配置水中加入一定濃度的藥劑，于80°C恒溫水浴內(nèi)靜置10h，取樣分析水中剩余的Ca2+和PO 43的濃度，并計(jì)算阻磷酸鈣垢率。
[0025]阻磷酸鈣垢率:92.32%。
[0026]實(shí)例二:
緩蝕阻垢劑按重量百分比選取原料:
5%的2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸、8%的聚天冬氨酸、5%的醋酸鋅、7%的聚環(huán)氧琥珀酸、15%的丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-丙烯酸羥丙酯，其余為水。
[0027]實(shí)驗(yàn)水質(zhì)分別采用實(shí)例一中的補(bǔ)充水和配水。
[0028]采用本發(fā)明的上述緩蝕阻垢劑和上述濃縮3倍的補(bǔ)充水及配水按照實(shí)例一的方法分別進(jìn)行阻碳酸鈣垢實(shí)驗(yàn)、阻磷酸酸鈣垢實(shí)驗(yàn)、旋轉(zhuǎn)掛片實(shí)驗(yàn)及磷含量的測定，緩蝕阻垢劑按補(bǔ)水量計(jì)總的加入量8 mg/L，結(jié)果如下:
阻碳酸鈣垢率:95.22% ;阻磷酸鈣垢:91.33% ;平均腐蝕率:0.064 mm/a ;緩蝕率:91.52% ;磷含量:0.232ppm。
[0029]實(shí)例三:
緩蝕阻垢劑按重量百分比選取原料:
3%的磷?；人峁簿畚?、5%的醋酸鋅、20%的丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、18%的聚環(huán)氧琥珀酸、5%的2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸，其余為水。
[0030]實(shí)驗(yàn)水質(zhì)分別采用實(shí)例一中的補(bǔ)充水和配水。
[0031]采用本發(fā)明的上述緩蝕阻垢劑和上述濃縮5倍的補(bǔ)充水及配水按照實(shí)例一的方法進(jìn)行阻碳酸鈣垢實(shí)驗(yàn)、阻磷酸酸鈣垢實(shí)驗(yàn)、旋轉(zhuǎn)掛片實(shí)驗(yàn)及磷含量的測定，緩蝕阻垢劑按補(bǔ)水量計(jì)總的加入量16 mg/L結(jié)果如下:
阻碳酸鈣垢率:93.75% ；阻磷酸鈣垢:92.64% ;平均腐蝕率:0.037 mm/a ;緩蝕率:
95.03% ;磷含量:0.389ppm。
[0032]實(shí)例四:
緩蝕阻垢劑按重量百分比選取原料:
9%的磷酰基羧酸共聚物、9%的氯化鋅、24%的丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-丙烯酸羥丙酯、18%的聚環(huán)氧琥珀酸，其余為水。
[0033]實(shí)驗(yàn)水質(zhì)分別采用實(shí)例一中的補(bǔ)充水和配水。
[0034]采用本發(fā)明的上述緩蝕阻垢劑和上述濃縮6倍的補(bǔ)充水及配水按照實(shí)例一的方法進(jìn)行阻碳酸鈣垢實(shí)驗(yàn)、阻磷酸酸鈣垢實(shí)驗(yàn)、旋轉(zhuǎn)掛片實(shí)驗(yàn)及磷含量的測定，緩蝕阻垢劑按補(bǔ)水量計(jì)總的加入量20 mg/L結(jié)果如下:
阻碳酸鈣垢率:92.33% ；阻磷酸鈣垢:93.27% ;平均腐蝕率:0.035 mm/a ;緩蝕率:
96.24% ;磷含量:0.423ppm。
[0035]通過上述的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以表明，采用本發(fā)明的低磷高效緩蝕阻垢劑，適用于高濃縮倍數(shù)的工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。當(dāng)循環(huán)冷卻水濃縮倍數(shù)在3至6倍時(shí)，阻碳酸鈣和阻磷酸鈣垢率及緩蝕性能都在90%以上，其中平均腐蝕速率低于國家腐蝕速率控制平均標(biāo)準(zhǔn)(0.075mm/a)，表明復(fù)合配方有著優(yōu)異的阻碳酸鈣垢和阻磷酸鈣垢性能，緩蝕效果較佳，并且工業(yè)循環(huán)冷卻水中總磷含量低于0.5ppm，藥劑含量8~20ppm。該復(fù)合配方屬于高效低磷配方，所以水質(zhì)的排放不會(huì)造成環(huán)境污染。
[0036]以上所述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非是對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，利用上述提示的技術(shù)內(nèi)容作出的各種變形與改進(jìn)，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低磷高效緩蝕阻垢劑，其特征在于，包含以重量份計(jì)的以下有效成分:1~3份的有機(jī)膦酸緩蝕阻垢劑、3~6份的低磷或無磷阻垢劑、3~8份的磺酸類聚合物阻垢劑、1-3份的鋅鹽。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低磷高效緩蝕阻垢劑，其特征在于:所述的有機(jī)膦酸緩蝕阻垢劑為2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸或磷?；人峁簿畚镏械囊环N或兩種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低磷高效緩蝕阻垢劑，其特征在于:所述的低磷或無磷阻垢劑為聚環(huán)氧琥珀酸和聚天冬氨酸中的一種或兩種以任意比配成的混合物。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低磷高效緩蝕阻垢劑，其特征在于:所述的磺酸類聚合物阻垢劑為丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸或丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-丙烯酸羥丙酯其中的一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低磷高效緩蝕阻垢劑，其特征在于:所述的鋅鹽為醋酸鋅或氯化鋅。6.制備權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的低磷高效緩蝕阻垢劑的方法，其特征在于:將所述有效成分加水進(jìn)行混合，攪拌均勻即可得到低磷高效緩蝕阻垢劑。7.如權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所得到的低磷高效緩蝕阻垢劑在工業(yè)循環(huán)冷卻水阻垢方面中的應(yīng)用。8.如權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的低磷高效緩蝕阻垢劑在工業(yè)循環(huán)冷卻水高濃縮倍數(shù)時(shí)阻垢方面中的應(yīng)用，其特征在于，所述高濃縮倍數(shù)為3~6倍。9.如權(quán)利要求8中所述的應(yīng)用，其特征在于??每I噸工業(yè)循環(huán)冷卻水中加入l~3g的有機(jī)膦酸緩蝕阻垢劑、3~6g的低磷或無磷阻垢劑、3~8g的磺酸類聚合物阻垢劑、l~3g的鋅鹽。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低磷高效緩蝕阻垢劑及其在工業(yè)循環(huán)冷卻水阻垢方面的應(yīng)用；該緩蝕阻垢劑包含以重量份計(jì)的以下有效成分：1~3份的有機(jī)膦酸緩蝕阻垢劑、3~6份的低磷或無磷阻垢劑、3~8份的磺酸類聚合物阻垢劑、1~3份的鋅鹽。本發(fā)明緩蝕阻垢劑在水質(zhì)條件Ca2+為120mg/L、Cl-為？60？mg/L、堿度為110？mg/L的工業(yè)循環(huán)水在濃縮3至6倍時(shí)，有著優(yōu)異的阻CaCO3垢、阻Ca3（PO4）2垢及緩蝕率，藥劑總含量8~20ppm，磷含量低于0.5ppm。
【IPC分類】C02F5/14
【公開號】CN105060517
【申請?zhí)枴緾N201510451190
【發(fā)明人】袁木平, 劉黎亞, 李永剛, 楊桂春, 馬會(huì)娟, 楊超龍, 劉舜, 劉超宇
【申請人】湖北省興發(fā)磷化工研究院有限公司, 湖北大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年7月29日