CN108002558A - 一种无磷缓蚀阻垢剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无磷缓蚀阻垢剂,由如下重量百分比计的组分制得：水解聚马来酸酐8‑12％、聚环氧琥珀酸10‑15％、丙烯酸‑2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸多元共聚物15‑20％、羧酸‑磺酸‑丙烯酸酯三元共聚物10‑15％、丙烯酸‑丙烯酸羟丙酯共聚物8‑12%、七水硫酸锌4‑8％、余量为去离子水。本发明还公开了该缓蚀阻垢剂的制备方法:按配方称取各组分，依次加入搅拌器中，在常温、常压下，搅拌即得。本发明的缓蚀阻垢剂不含磷、组分安全环保、生产工艺简单，阻垢效率高、缓蚀性能好，不会造成因磷的排放而引起的水体富营养化，并具有很好的兼容性，能有效的减少微生物对设备的粘附，能大大增强药剂的缓蚀阻垢性能。
Description
技术领域
本发明涉及工业循环冷却水处理技术领域，尤其涉及一种无磷缓蚀阻垢剂。
背景技术
水是人类赖以生存的基本条件，但世界上水资源是有限的。我国的人均水量仅为世界人均水量的四分之一，水资源更为贫乏。随着工业的高速发展，水的生态平衡日益受到严重破坏。为解决水资源危机，适应可持续发展，必须合理节约用水。工业用水中的冷却水用量占总用水量的60-80％，因此，节约工业用水的主要目标是循环使用冷却水，尽可能地提高重复利用率，同时减少排污。但在冷却水使用过程中，随着不断地循环和浓缩，水中矿物质的含量也会不断增加,加剧了管道和设备腐蚀与结垢问题。
目前，工业循环水用缓蚀阻垢剂还是以含磷配方为主，但是含磷化合物的使用导致了水质富营养化，促使微生物特别是藻类的过度繁殖，有机物产生的速度远远超过消耗速度，水体中有机物积蓄，破坏水体生态平衡。近几年我国沿海一些海域发生大面积的赤潮危害和湖泊藻类大量繁殖及水质恶化，均因含磷化合物所致，因此，开发一种无磷或无磷缓蚀阻垢剂成为当前水处理剂发展的重点方向。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种无磷缓蚀阻垢剂，不会造成因磷的排放而引起的水体富营养化，并具有很好的兼容性，能有效的减少微生物对设备的粘附，能大大增强药剂的缓蚀阻垢性能。
本发明提出的技术方案是：
一种无磷缓蚀阻垢剂，由如下组分制得：水解聚马来酸酐、聚环氧琥珀酸、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸多元共聚物、七水硫酸锌和去离子水。
优选的,各组分的重量百分比为：水解聚马来酸酐8-12％、聚环氧琥珀酸10-15％、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸多元共聚物15-20％、七水硫酸锌4-8％、余量为去离子水。
优选的,还包括羧酸-磺酸-丙烯酸酯三元共聚物10-15％。
优选的,还包括丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物8-12％、
上述无磷高效缓蚀阻垢剂的制备方法，按如下步骤制得：按配方称取各组分，依次加入搅拌器中，在常温、常压下，搅拌即得。
优选的,所述搅拌条件为：70-100r/min，搅拌80-100min。
上述无磷高效缓蚀阻垢剂的应用，所述无磷高效缓蚀阻垢剂可应用在水质条件如下的工业循环水中：pH7-9.2、碱度50-800mg/L、硬度50-800mg/L、电导率500-3200μS/cm。
优选的,所述无磷高效缓蚀阻垢剂的投加量为20-50mg/L。
发明原理：
1、水解聚马来酸酐无毒，易溶于水，化学稳定性及热稳定性高，分解温度在330℃以上。由于水解聚马来酸酐阻垢性能和耐高温性能优异，因此在海水淡化的闪蒸装置中和低压锅炉及工业循环冷却水中得到广泛使用。另外水解聚马来酸酐有一定的缓蚀作用，与锌盐复配缓蚀效果更好。
2、聚环氧琥珀酸是一种无磷、非氮的绿色环保型水溶性聚合物。聚环氧琥珀酸对水中的碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶、氟化钙和硅垢有良好的阻垢分散性能，与膦酸盐复配具有良好的协同增效作用。聚环氧琥珀酸生物降解性能好，应用范围广泛，适用于高碱、高硬、高pH条件下的冷却水系统，可实现高浓缩倍数运行。PESA与氯的相溶性好，与其它药剂配伍性好。
3、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸多元共聚物是丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)共聚而成。由于分子结构中含有阻垢分散性能好的羧酸基和强极性的磺酸基，能提高钙容忍度，对水中的磷酸钙、碳酸钙、锌垢等有显著的阻垢作用，防止氧化铁的沉积，尤其对磷酸钙阻垢率高。并且分散性能优良。与有机膦复配，增效作用明显。特别适合高pH、高碱度、高硬度的水质。
4、羧酸-磺酸-丙烯酸酯三元共聚物三元共聚物(AA-AMPS-HPA)由于在共聚物的分子链上同时含有强酸、弱酸与非离子基团，在高温、高pH、高硬与高碱条件下具有较高的钙容忍度，对水中的碳酸钙、磷酸钙、锌垢、氧化铁以及泥沙等污垢的沉积，具有优良的抑制作用和分散性能。
5、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物它对碳酸钙、硫酸钙特别是磷酸钙垢的形成和沉积有良好的抑制作用，对三氧化二铁、污泥、粘土和油垢也有良好的分散性能；能在高pH的条件下使用；丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物与有机膦酸盐、BTA等混溶性好，对抑制锌盐沉积和磷酸钙垢的析出有特效。在较高温度和碱性条件下有良好阻垢分散作用。
6、七水硫酸锌在水处理中是很好的水质稳定剂，锌离子是典型的阴极型缓蚀剂，在水溶液中，它易与阴极附近的OH-离子反应生成不溶性的氢氧化锌保护膜，从而起到缓蚀作用。
本发明的创新点：现有技术中常使用甲基苯骈三氮唑对铜作为铜缓蚀剂，但是必须增加了氢氧化钠来增加甲基苯骈三氮唑的溶解度，而增加氢氧化钠必然会带来硫酸锌的不稳定而且对阻垢性能不利，因为氢氧化钠会带来药剂碱性的升高，而碱性越高水的结垢趋势会越严重，碱性条件下会造成硫酸锌水解脱稳，这样会严重影响药效，药剂整体的缓蚀性将受很大的影响。并且甲基苯骈三氮唑、氢氧化钠的加入也会带来药剂成本的增加。
本发明在药剂选型上注意到了药剂单剂的缓蚀阻垢性能，而且注意到了复配后药剂的稳定性和协同作用的发挥，水解聚马来酸酐、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸多元共聚物、羧酸-磺酸-丙烯酸酯三元共聚物、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物、药剂均为酸性，只有聚环氧琥珀酸为碱性，为七水硫酸锌创造了很好的酸性环境，对硫酸锌具有很好的稳定作用，并且注意到了各药剂的阻垢、分散的作用倾向，对碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶、氟化钙和硅垢都有很好的阻垢分散效应，且酸碱事宜，即保证了药剂的各自的药效发挥，又可以协同作用，起到了很好的缓蚀阻垢性能。
相比于现有技术，本发明的有益效果：
1)螯合作用
药剂中的有机成分与水中的Ca2+、Mg2+等金属离子形成螯合物，这些螯合物为水溶性的。因此，可使更多的金属离子稳定在水中，减小了微溶盐生成过饱和溶液的可能性。
2)晶格歪曲作用
有机成分与对结垢晶体的影响包括2个方面，一是干扰其成核过程；二是扰其晶体的正常生长。晶体一旦形成后，共聚物可吸附在其活性生长点上，从而影响其正常生长，引起晶格畸变。
3)分散作用
有机成分在水中可电离出H+，使其本身带有负电荷。当它们在水中碰到结垢晶体时，在物理或化学作用下，被吸附在颗粒表面，使颗粒表面带有负电荷，在静电作用下相互排斥，有效的抑制了颗粒碰撞后长大沉积。
以上3个方面协同作用达到阻垢效果。
另外，本发明的缓蚀阻垢剂不含磷、组分安全环保、生产工艺简单，阻垢效率高、缓蚀性能好，不会造成因磷的排放而引起的水体富营养化，并具有很好的兼容性，能有效的减少微生物对设备的粘附，能大大增强药剂的缓蚀阻垢性能。
在添加量仅为20mg/L时，阻垢率可达99％，腐蚀率为0.028mm/a，使用后试片表面光亮，有彩虹膜。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
组分原料均为市售工业品。
缓蚀阻垢剂配方见表1
表1缓蚀阻垢剂配方
将上表中任一实施例按照如下方法制备：将水解聚马来酸酐、聚环氧琥珀酸、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸多元共聚物、羧酸-磺酸-丙烯酸酯三元共聚物、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物、七水硫酸锌和去离子依次加入搅拌容器中，在常温常压下，搅拌速度80r/min，搅拌90min，即得产品。
缓蚀阻垢实验
本实验用水为某企业循环冷却水的补充水，水质见表2。
表2实验水质指标
| 项目 | 分析值 |
| pH | 7.86 |
| 浊度/(NTU) | 4.2 |
| 总碱度/(以CaCO3计mg/L) | 198 |
| 钙硬度/(以CaCO3计mg/L) | 210 |
| 总硬度/(以CaCO3计mg/L) | 225 |
| 氯离子/(mg/L) | 56 |
| 铁离子/(mg/L) | 0.26 |
| 总溶固/(mg/L) | 602 |
| 电导率/(μS/cm) | 836 |
采用国家标准GB16632-2008T水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法测试阻垢性能，实验水温80。采用国家标准GB/T 18175旋转挂片法进行缓蚀性能测试，实验水温80℃，转速75转/分，运行72小时。
上述部分实施例与市售某有机磷药剂的效果对比实验结果见表3。
表3试验结果
| 复合剂 | 用量mg/L | 阻垢率％ | 腐蚀速率mm/a | 现象 |
| 实施例1 | 20 | 99.2 | 0.0288 | 表面光亮，有彩虹膜 |
| 实施例2 | 20 | 98.8 | 0.0256 | 表面光亮，有彩虹膜 |
| 实施例3 | 20 | 98.3 | 0.0247 | 表面光亮，有彩虹膜 |
| 实施例4 | 20 | 98.5 | 0.0276 | 表面光亮，有彩虹膜 |
| 对比例 | 20 | 85.3 | 0.0686 | 表面有锈蚀 |
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种无磷缓蚀阻垢剂，其特征在于，由如下组分制得：水解聚马来酸酐、聚环氧琥珀酸、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸多元共聚物、七水硫酸锌和去离子水。
2.根据权利要求1所述的无磷高效缓蚀阻垢剂，其特征在于，各组分的重量百分比为：水解聚马来酸酐8-12％、聚环氧琥珀酸10-15％、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸多元共聚物15-20％、七水硫酸锌4-8％、余量为去离子水。
3.根据权利要求2所述的无磷高效缓蚀阻垢剂，其特征在于，还包括羧酸-磺酸-丙烯酸酯三元共聚物10-15％。
4.根据权利要求3所述的无磷高效缓蚀阻垢剂，其特征在于，还包括丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物8-12%。
5.根据权利要求1所述的无磷高效缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于，按如下步骤制得：按配方称取各组分，依次加入搅拌器中，在常温、常压下，搅拌即得。
6.根据权利要求5所述的无磷高效缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于，所述搅拌条件为：70-100r/min，搅拌80-100min。
7.根据权利要求1-4任一项所述的无磷高效缓蚀阻垢剂的应用，其特征在于，所述无磷高效缓蚀阻垢剂可应用在水质条件如下的工业循环水中：pH7-9.2、碱度50-800mg/L、硬度50-800mg/L、电导率500-3200μS/cm。
8.根据权利要求7所述的无磷高效缓蚀阻垢剂的应用，其特征在于，投加量为20-50mg/L。
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