專利名稱：：用于封閉式循環(huán)水系統的緩蝕劑的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種液體型專用于封閉式循環(huán)水系統的緩蝕劑，還涉及相關的制備方法和所述緩蝕劑的應用。技術背景由于在密閉系統中，循環(huán)水不暴露于空氣中，水的損失極小，基本上不濃縮，因此封閉系統一般采用軟化水做為循環(huán)水。但是由于系統在實際運行過程中不可避免的會產生某種泄漏問題，例如空氣從膨脹水箱、管路接頭、泵填料及閥門處滲入；補充水也會不斷帶入氧氣，其最終結果也會引起系統的嚴重腐蝕。腐蝕產物極易造成設備故障，破壞泵的葉輪和密封件并且?guī)硇顾康脑黾?；腐蝕產物還會在管路中水流速較低的區(qū)段沉積，堵塞管線或在傳熱面上結垢。由沉積物堆積造成的垢下腐蝕會加速整個系統的損壞，使得設備提前報廢。為防止此類問題出現一般都在封閉系統加入緩蝕劑。緩蝕劑又叫腐蝕抑制劑。其作用是通過在金屬表面上形成保護膜來防腐蝕的。緩蝕劑的種類很多，可分為無機緩蝕劑和有機緩蝕劑；或陽極緩蝕劑和陰極緩蝕劑。所形成的膜可以分成氧化膜、沉淀膜或吸附膜。在密閉系統中使用最普遍的應屬氧化膜型的陽極緩蝕劑，例如鉻酸鹽、鉬酸鹽及亞硝酸鹽等。它們可以在溶液中使碳鋼表面生成一層Y-FeA金屬氧化物的膜，使鐵的氧化電位向貴金屬方向移動十分之幾伏，這層致密的膜改變了金屬的腐蝕電勢，通過鈍化現象降低腐蝕反應的速度。這類緩蝕劑的防腐作用是很好的，但是這類緩蝕劑如果加入量不夠，不足以使陽極全部鈍化時，則腐蝕會集中在未鈍化的部位進行，引起點蝕。因此這類緩蝕劑的用量往往很大。使用鉻酸鹽的另一個問題是排污水對自然環(huán)境的污染。國際上規(guī)定排放水中Cr"離子的含量不得超過0.05PPM，這是一般污水處理難以達到的，所以使用鉻酸鹽作緩蝕劑受到了嚴格的限制。在使用陰極緩蝕劑時，常常是由聚磷酸鹽、鋅鹽與水中的某些離子(如Ca+2等)和腐蝕下來的金屬離子相結合沉淀在金屬的表面上，形成一層難溶的沉淀物或表面絡合物，從而阻止了金屬的繼續(xù)腐蝕。這種沉淀膜由于與金屬表面的接觸不夠緊密，它本身又是多孔的，所以緩蝕效果不如上述的氧化膜緩蝕劑。而且由于含磷化合物對自然水系帶來日益嚴重的富營養(yǎng)化問題使這類藥劑的使用也受到愈來愈多的限制?？梢姮F有的陽極或陰極緩蝕劑均具有各自的缺點和不足，因此需要開發(fā)更有適用性的緩蝕劑。
發(fā)明內容本發(fā)明即針對現有技術中緩蝕劑的不足，而提出一種成本低且性能良好的適用于封閉式循環(huán)水系統的緩蝕劑，該緩蝕劑不但能有效的防護黑色金屬，而且對銅及銅合金等也有特殊的防護功能，能夠大大降低系統的腐蝕速率。同時本發(fā)明還提供所述緩蝕劑的制備方法及其應用。本發(fā)明提供的技術方案是一種用于封閉式循環(huán)水系統的緩蝕劑，其含有下述組分和重量百分比含量硼砂5.5-10.5%，苛性堿1.0-3.0%、硅酸鹽3.2-4.2%、亞硝酸鹽6.4-12.4%、2-巰基苯并噻唑0.卜1.0%，剩余為水。優(yōu)選地，所述的組分的重量百分比含量為硼砂6.4-7.0%，苛性堿l.1-1.4%、硅酸鹽3.5_4.2%、亞硝酸鹽10-11%、2-巰基苯并噻唑0.1-0.8%，剩余為水。優(yōu)選地，所述苛性堿為氫氧化鈉，所述硅酸鹽為偏硅酸鈉，所述亞硝酸鹽為硝酸鈉。此外，本發(fā)明緩蝕劑中還可以添加相關的指示劑，如酚酞。按本發(fā)明的上述組分和含量，所述水的重量百分比含量為74—82%。下面詳細闡述本發(fā)明緩蝕劑的優(yōu)點首先，充分地利用了所含的各組分的特性，具體而言，由于硼砂(即十水四硼酸鈉)在冷水中的溶解度較小，過去只好使用固體，使用中極為不便。為此本發(fā)明在配方中添加了氫氧化鈉，以便硼砂與其反應生成水溶性較好的偏硼酸鈉，這樣解決了硼砂溶解度少的問題，同時也可以對溶液狀態(tài)下的亞硝酸鈉起到穩(wěn)定作用，防止亞硝酸鹽與空氣中的氧氣作用生成硝酸鹽。此外，硼砂與氫氧化鈉還可以在溶液里形成一定范圍pH的緩沖溶液。這對保護金屬十分有利，而且組合物中其他組分亞硝酸鹽和唑類也都要求有一個穩(wěn)定的堿性環(huán)境。本發(fā)明的緩蝕劑配方中的亞硝酸鹽作為陽極保護劑，但使用量比現有技術的配方大大的減少了，有利于環(huán)境保護并減小了藥劑的毒性。硅酸鹽是沉淀膜型緩蝕劑，加入硅酸鹽可以進一步提高系統的緩蝕效果，特別是對于已經發(fā)生鐵腐蝕的系統，它會很快的產生防護作用。配方中的2-巰基苯并噻唑，可以在循環(huán)水系統中對銅和銅合金起有效的緩蝕作用。它的緩蝕作用主要是依靠和金屬表面上的活性銅原子或離子產生一種化學吸附作用，或進而發(fā)生的螯合作用從而形成一層致密和牢固的保護膜。水質的不同對產品會產生一定的影響，當用普通的自來水配制產品時，產品有時會出現絮狀的沉淀。因為如果水中存在較多鈣，鎂等離子時，將會與產品中的組分作用，影響產品的質量和使用。因此最好使用去離子水或軟化水。在配方中硼砂與氫氧化鈉的比例是相對固定的。如果氫氧化鈉的量不夠，會影響硼砂的溶解不完全。如果氫氧化鈉過量，產品的pH值會超標也對使用不利。硼砂與亞硝酸鈉的相對含量對產品的緩蝕率由一定的影響，硼砂在配方中由5.5%-10.5%;亞硝酸鈉由6.4%_12.4%范圍變動，緩蝕性能基本上可以達到使用的要求。也就是說即使產品在保存或使用的過程中由于亞硝酸鈉和硼砂的分解藥效有所下降，但可以在有效范圍維持相當一段時間，說明藥劑的有效期可以保持較長的時間，這一點比起原有的固體亞硝酸鈉加硼砂的配方有很大的改進，對用戶使用起到了根本性的變革。硅酸鹽的引入大幅度地提高了藥劑的防腐效果，特別是對已經發(fā)生了腐蝕的體系，它的作用就更加顯得尤為重要。此外，在本發(fā)明的緩蝕劑中還可以添加相關的指示劑，如酚酞。作為有機成分的酚酞，又稱菲諾夫他林，是最常用的一種堿性溶液指示劑。在此配方中可以起到監(jiān)控藥劑加入量和藥劑有效期的作用。使得藥劑的使用變得非常方便?；谏鲜龇治?，本發(fā)明的緩蝕劑充分利用了各種組分的作用性質，達到了好的技術效果。本發(fā)明所述緩蝕劑的制備方法包括如下步驟l)將硼砂和苛性堿在加熱的水中反應；2)反應完成后，降溫并加入硅酸鹽；3)待冷卻至室溫后加入亞硝酸鹽使之完全溶解；4)加入2-巰基苯并噻唑，任選地，加入適量的指示劑。其中，在第1)步中加熱的水溫為50-6(TC較佳，反應時間主要根據溫度變化的速率和攪拌溶解的程度而定。由于市售硼砂本身含有一定量的雜質，因此最終的產品最好經過一步過濾，可采用孔徑不大于5u的濾芯，以保證產品的質量和透明度。盡管本發(fā)明的緩蝕劑的配制也可通過簡單混合，最后加入水來制備，但由于簡單混合后加水，發(fā)現溶解的過程不穩(wěn)定，有時會得到渾濁的溶液。因此，本發(fā)明人為了達到更佳的效果，經過多次試驗，發(fā)現各組分的加入順序對于產品的性能有一定的影響，上述方法的反應順序是較為優(yōu)選的。本發(fā)明的緩蝕劑在應用時，緩蝕劑在循環(huán)水系統中的初始用量為1900-2100毫克/升左右效果較好，控制循環(huán)水的pH值在10.0-8.5范圍，若pH值低于8.5時需及時補加藥劑。特別是當緩蝕劑濃度小于300ppm以后，需要及時的在系統里補加緩蝕劑，從而保證系統的安全。由于本發(fā)明的緩蝕劑是根據密閉系統的特點并綜合現有各類緩蝕劑的優(yōu)缺點而研制出的，采用了多種抑制劑和有機增效劑，不但能有效的防護黑色金屬，而且對銅及銅合金等也有特殊的防護功能。加入本發(fā)明產品可以使系統中碳鋼的腐蝕速率從不加藥時的2毫米/年降至小于0.02毫米/年。而且所述產品不含貴金屬和重金屬，遇到偶然泄露或排放時不會對環(huán)境造成污染。具體實施方式l.用于試驗的緩蝕劑的各種配方(實施例l一9)如表1所示。表h試驗的各配方組成表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>2.緩蝕劑的配制方法按表1的各種配方稱取所需組分，首先將硼砂和氫氧化鈉在加熱(55'C)的水中反應至溶解完全，然后邊冷卻邊加入偏硅酸鈉，待冷卻至室溫后加入亞硝酸鈉使之完全溶解。最后加入2-巰基苯并噻唑和指示劑酚酞，用孔徑為5"的濾芯過濾即制成最終產品。3.樣品性能測試對上述各配方制得的緩蝕劑的密度、pH值進行測定，觀察是否有沉淀，其結果見表2。表2:配方試驗測試結果<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>200610112446.9說明書第7/7頁4.測定了在不同濃度下的碳鋼腐蝕率，結果見表3。表3腐蝕試驗結果<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權利要求1、一種用于封閉式循環(huán)水系統的緩蝕劑，其含有下述組分和重量百分比含量硼砂5.5-10.5％，苛性堿1.0-3.0％，硅酸鹽3.2-4.2％，亞硝酸鹽6.4-12.4％，2-巰基苯并噻唑0.1-1.0％，剩余為水。2、根據權利要求l所述的用于封閉式循環(huán)水系統的緩蝕劑，其特征在于所述組分的重量百分比含量分別為硼砂6.4-7.0%，苛性堿l.1-1.4%、硅酸鹽3.5-4.2%、亞硝酸鹽10-11%、2-巰基苯并噻唑0.1-0.8%，剩余為水。3、根據權利要求1或2所述的用于封閉式循環(huán)水系統的緩蝕劑，其特征在于所述的苛性堿為氫氧化鈉。4、根據權利要求1或2所述的用于封閉式循環(huán)水系統的緩蝕劑，其特征在于所述的硅酸鹽為偏硅酸鈉。5、根據權利要求1或2所述的用于封閉式循環(huán)水系統的緩蝕劑，其特征在于所述的亞硝酸鹽為亞硝酸鈉。6、根據權利要求1或2所述的用于封閉式循環(huán)水系統的緩蝕劑，其特征在于，緩蝕劑中所述的水為去離子水或軟化水。7、根據權利要求1或2所述的用于封閉式循環(huán)水系統的緩蝕劑，其特征在于，任選地添加適量的酚酞作為指示劑。8、一種制備權利要求1一7任一項所述的緩蝕劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟l)將硼砂和苛性堿在加熱的水中反應；2)反應完成后，降溫并加入硅酸鹽；3)待冷卻至室溫后加入亞硝酸鹽使之完全溶解；4)加入2-巰基苯并噻唑，任選地，加入適量的指示劑。9、根據權利要求8所述的緩蝕劑的制備方法，其特征在于在第l)步中加熱的水溫為50-6(TC。10、根據權利要求8或9所述的緩蝕劑的制備方法，其特征在于還包括對最終產品進行過濾的步驟。11、權利要求1一7之一所述的用于封閉式循環(huán)水系統的緩蝕劑的應用，所述緩蝕劑在每升循環(huán)水中的初始用量為1900—2100毫克，并控制循環(huán)水的pH值為8.5—10.0。全文摘要一種專用于封閉式循環(huán)水系統的液體型緩蝕劑，并涉及它的應用和制備方法。本緩蝕劑含有下述組分和重量百分比含量硼砂5.5-10％、苛性堿1.0-3.0％、硅酸鹽3.5-4.2％、亞硝酸鹽6.4-12.4％、2-巰基苯并噻唑0.1-1.0％，剩余為水。本緩蝕劑采用了多種抑制劑和有機增效劑，能夠有效的防護黑色金屬、銅及銅合金等有特殊的防護功能。利用本發(fā)明的緩蝕劑可以使系統的碳鋼腐蝕速率從不加藥時的2毫米/年降至小于0.02毫米/年。所述緩蝕劑不含貴金屬和重金屬，遇到偶然泄漏或排放時不會對環(huán)境造成污染。文檔編號C02F5/08GK101125713SQ20061011244公開日2008年2月20日申請日期2006年8月18日優(yōu)先權日2006年8月18日發(fā)明者霖周,曹栩然申請人:中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院