一種微磷阻垢緩蝕劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)循環(huán)冷卻水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種阻垢緩蝕劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)循環(huán)冷卻水處理主要是解決工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中結(jié)垢、腐蝕以及微生物危害三個(gè)方面的問題。向循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中投加阻垢緩蝕劑是最主要的處理方式，目前大多數(shù)阻垢緩蝕劑的生產(chǎn)單位和應(yīng)用單位所生產(chǎn)和應(yīng)用的阻垢緩蝕劑總磷含量比較高，一般總磷含量在6.8%以上，導(dǎo)致工業(yè)循環(huán)冷卻水中的總磷一般為7?15mg/L，總磷含量較高的阻垢緩蝕劑本身雖屬于無毒或低毒的水處理劑，但它們會造成水體的富營養(yǎng)化、水質(zhì)嚴(yán)重惡化等環(huán)境問題。《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978— 1996對總磷(以P計(jì))最高允許排放濃度的一級標(biāo)準(zhǔn)為0.5mg/Lo
[0003]目前處理工業(yè)循環(huán)冷卻水的現(xiàn)有技術(shù)雖有低磷阻垢緩蝕劑技術(shù)，但低磷阻垢緩蝕劑品種不僅比較少，而且其用量比較大，如在公告號為CN1743281A的實(shí)施案例I中，所提供的阻垢緩蝕劑的總磷含量雖然比較小，但用量比較大，投加濃度為100mg/L，總磷(以卩043_計(jì))雖然僅為0.7mg/L，但是當(dāng)該水質(zhì)濃縮至公告號為CN1743281A實(shí)施例8中動態(tài)模擬試驗(yàn)所提到的4倍時(shí)，總磷達(dá)到2.8mg/L (以PO43H+ )，以P計(jì)則為0.91mg/L，遠(yuǎn)超過了《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978—1996中總磷(以P計(jì))最高允許排放濃度的一級排放標(biāo)準(zhǔn)0.5mg/Lo公開號為CN1837101A的專利，公開了一種膦羧酸高效阻垢分散劑，具體公開了所述的分散劑由2-膦酸丁烷_1，2，4三羧酸、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸鹽共聚物、氯化鋅、苯駢三氮唑和水組成，其中，各組分的重量百分比如下:2_膦酸丁烷_1，2，4三羧酸:28-38%，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸鹽共聚物:10_15%，氯化鋅:10-15%，苯駢三氮唑:1-2%，水:25-35% ;公開號為CN101302060A的專利，公開了一種工業(yè)循環(huán)冷卻水的緩蝕阻垢劑，并具體公開了一種工業(yè)循環(huán)冷卻水的緩蝕阻垢劑，以組合物重量100%計(jì)，2-羥基膦?；宜?%?20% ;2_膦酸基丁烷1，2，4_三羧酸5%?25% ;丙烯酸_2_丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物10%?40% ;氯化鋅1%?8% ;銅緩蝕劑1%?5% ;其余是水。申請人自己之前申請的公開號為CN102351326A的專利，公開了一種微磷阻垢緩蝕劑及其配制方法，使用的原材料為去離子水、膦羧酸、聚羧酸、鋅鹽、銅緩蝕劑，其生產(chǎn)原料及重量比為:去離子水25?50份、膦羧酸I?4份、聚羧酸50?60份、鋅鹽I?3份、銅緩蝕劑I?4份。但是上述公開的阻垢緩蝕劑雖然屬于微磷類阻垢緩蝕劑，但是其阻垢緩蝕性能較差，尤其在腐蝕速率和污垢沉積率兩方面表現(xiàn)不夠理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種微磷阻垢緩蝕劑及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)處理工業(yè)循環(huán)冷卻水結(jié)垢、腐蝕、微生物問題時(shí)，所排放水中總磷的含量比較高、不符合國家的環(huán)保政策要求、不能滿足工業(yè)循環(huán)冷卻水的安全穩(wěn)定運(yùn)行需要等問題，同時(shí)解決現(xiàn)有的阻垢緩蝕劑在降低排放水中磷含量的同時(shí)，阻垢緩蝕性能表現(xiàn)不佳的問題。
[0005]一種微磷阻垢緩蝕劑，其原料及其重量百分含量為3 %?5.5 %膦羧酸、35 %?40%聚羧酸、5%?7%鋅鹽、3%?5%銅緩蝕劑、5%?17%聚環(huán)氧琥珀酸、3%?16%水楊酸鈉，余量為去尚子水。
[0006]一種微磷阻垢緩蝕劑的制備方法，將上述原料按預(yù)定比例在反應(yīng)釜中進(jìn)行混合，混合的環(huán)境溫度為23-27?，將去離子水、膦羧酸、聚羧酸、鋅鹽、銅緩蝕劑、聚環(huán)氧琥珀酸和水楊酸鈉按預(yù)定的比例充分?jǐn)嚢杌旌霞纯芍频盟璧奈⒘鬃韫妇徫g劑。
[0007]本發(fā)明所述的聚羧酸為三元共聚物和四元共聚物，優(yōu)選為至少一種三元共聚物和至少一種四元共聚物選自丙烯酸/丙烯酸酯/苯乙烯磺酸共聚物、丙烯酸/丙烯酸羥丙酯/苯乙烯磺酸共聚物、丙烯酸/丙烯酸羥丙酯/丙烯磺酸鈉/2 —甲基一—丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物、丙烯酸/丙烯酸酯/丙烯酸羥丙酯/2 —甲基一—丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物。其中所述的丙烯酸酯優(yōu)選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯。
[0008]本發(fā)明所述的膦羧酸為2—羥基膦?；宜?HPAA)或2—膦酸基丁烷一 I，2，4一三羧酸(PBTCA)。
[0009]本發(fā)明所述的鋅鹽為硫酸鋅或氯化鋅。
[0010]本發(fā)明所述的銅緩蝕劑為苯駢三氮唑或甲基苯駢三氮唑。
[0011]本發(fā)明所述的微磷阻垢緩蝕劑，因膦羧酸含量較少，可使微磷阻垢緩蝕劑在循環(huán)水中的總磷(以P計(jì))小于0.5mg/L，滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978—1996中對總磷(以P計(jì))的最高容許排放濃度的一級排放標(biāo)準(zhǔn)0.5mg/Lo
[0012]本發(fā)明的微磷阻垢緩蝕劑各組份的作用是:膦羧酸及聚羧酸起阻垢分散作用，阻止碳酸鈣垢和懸浮物的沉積；膦羧酸同時(shí)兼有一定的緩蝕作用與穩(wěn)定鋅離子的作用，而聚環(huán)氧琥珀酸和水楊酸鈉的加入，則使得各組分之間產(chǎn)生了協(xié)調(diào)作用，對降低腐蝕速率和污垢沉積率有重要作用。
[0013]鋅鹽起碳鋼緩蝕劑的作用。
[0014]銅緩蝕劑能以共價(jià)鍵和配位鍵與銅原子結(jié)合，相互交替，形成鍵狀聚合物，在金屬表面形成不溶性的保護(hù)膜，從而抑制銅及合金的腐蝕，它不但能抑制金屬基體上的銅溶解進(jìn)入水中，而且還能使進(jìn)入水中的銅離子鈍化，防止銅在鋼、鋁、鋅及鍍鋅鐵上的沉積和黃銅的脫鋅，此外，對黑色金屬也有緩蝕作用。
[0015]本發(fā)明的微磷阻垢緩蝕劑在工業(yè)循環(huán)冷卻中的應(yīng)用為按補(bǔ)充水量投加，加量為8?30mg/L，在滿足運(yùn)行濃縮倍率的前提下，同時(shí)滿足循環(huán)水在排放時(shí)對總磷(以P計(jì))的最高允許排放濃度一級排放標(biāo)準(zhǔn)為0.5mg/L的要求。
[0016]采用本發(fā)明的積極效果:本發(fā)明是在CN102351326A的基礎(chǔ)上改進(jìn)得到的，通過大量的試驗(yàn)調(diào)試，我們發(fā)現(xiàn)在CN102351326A公開的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，通過加入聚環(huán)氧琥珀酸和水楊酸鈉，再通過調(diào)整個(gè)組分含量，我們發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明所述的阻垢緩蝕劑既是一種環(huán)保節(jié)約型微磷阻垢緩蝕劑，生產(chǎn)過程中無“三廢”排放，可使工業(yè)循環(huán)冷卻水的濃縮倍率達(dá)到5倍以上，節(jié)約了大量工業(yè)用水，同時(shí)實(shí)現(xiàn)循環(huán)水中總磷的排放小于國家最高允許排放濃度的一級標(biāo)準(zhǔn)，從而達(dá)到環(huán)保節(jié)約的目的，同時(shí)其阻垢緩蝕性能表現(xiàn)優(yōu)異，尤其在腐蝕速率和污垢沉積率兩方面表現(xiàn)良好。
[0017]目前，工業(yè)循環(huán)冷卻水處理中阻垢緩蝕劑的投加濃度一般為8?30mg/L，本發(fā)明所提供的微磷阻垢緩蝕劑處理工業(yè)循環(huán)冷卻水時(shí)的投加濃度一般為8?30mg/L，并且循環(huán)冷卻水濃縮至5倍后，循環(huán)冷卻水的總磷在0.5mg/L(以P計(jì))以下，滿足工業(yè)循環(huán)冷卻水處理排放的環(huán)保需要。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面將結(jié)合本申請的【具體實(shí)施方式】，對本申請的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明，但如下實(shí)施例僅是用以理解本發(fā)明，而不能限制本申請，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合，本申請可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。
[0019]實(shí)施例1
[0020]按照重量百分比，稱取3%的2—膦酸基丁烷一1，2，4一三羧酸(PBTCA)，25%的四元共聚物，10 %的三元共聚物，5 %的苯駢三氮唑，6 %的氯化鋅，8 %的聚環(huán)氧琥珀酸，5 %水楊酸鈉，余量為去離子水，配成1000 kg。
[0021]將上述原料按比例混合在反應(yīng)釜中進(jìn)行復(fù)配，環(huán)境溫度23°C。
[0022]經(jīng)檢測，該配方總磷含量為0.51 % (以PO43I+ )。
[0023]某化工廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)容積為1000m3，循環(huán)量為2500m3，換熱器材質(zhì)為TP304，管道為碳鋼管道。濃縮倍率5倍，按補(bǔ)水量投加本發(fā)明的微磷阻垢緩蝕劑30mg/L，理論計(jì)算總磷含量為0.51% X 30X5 = 0.765mg/L(以PO43If )，以P計(jì)則為0.255mg/L,低于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978—1996中對總磷的最高容許排放濃度0.5mg/L(以P計(jì))的一級排放標(biāo)準(zhǔn)，其中碳鋼掛片腐蝕速率是0.035mm/a，粘附速率為5.0lmg/cm2.m。
[0024]通過長達(dá)一年的運(yùn)行，分析水質(zhì)指標(biāo)，阻垢率始終在95%以上，所掛不銹鋼TP304試片、碳鋼試片的腐蝕率均滿足《工業(yè)循環(huán)冷卻水水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50050—2007中的相關(guān)要求，觀察物料溫度的變化區(qū)間處于正常變化范圍，正常運(yùn)行一年后，打開換熱器觀察，無垢無腐蝕現(xiàn)象。說明該系統(tǒng)投加本發(fā)明的微磷阻垢緩蝕劑運(yùn)行穩(wěn)定。
[0025]實(shí)施例2
[0026]按照重量百分比，稱取4%的2—膦酸基丁烷一I，2，4一三羧酸(PBTCA)，20%的四元共聚物，16%的三元共聚物，4%的苯駢三氮唑，5%的氯化鋅，12%的聚環(huán)氧琥珀酸，10 %水楊酸鈉，余量為去離子水，配成1000 kg。
[0027]經(jīng)檢測，該配方總磷含量為0.68 % (以PO43I+ )。
[0028]將上述原料按比例混合在反應(yīng)釜中進(jìn)行復(fù)配，環(huán)境溫度25V。
[0029]某電廠裝機(jī)容量為300MWX2臺，單機(jī)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)容積為22000m3，循環(huán)量為33000m3，凝汽器材質(zhì)為HSn70—1A，管道為碳鋼管道，濃縮倍率5倍，按補(bǔ)水量投加本發(fā)明的微磷阻垢緩蝕劑10mg/L，理論計(jì)算總磷含量為0.68% X 10X5 = 1.02mg/L(以PO廣計(jì))，以P計(jì)則為0.33mg/L,低于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978— 1996中對總磷的最高容許排放濃度0.5mg/L (以P計(jì))的一級排放標(biāo)準(zhǔn)，其中碳鋼掛片腐蝕速率是0.013mm/a，粘附速率為6.85mg/cm2.mD
[0030]通過長達(dá)兩年的運(yùn)行，分析水質(zhì)指標(biāo)，阻垢率始終在95%以上，所掛HSn70 — IA試片、碳鋼試片的腐蝕率均滿足《工業(yè)循環(huán)冷卻水水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50050—2007中的相關(guān)要求，真空度、端差均處于正常變化范圍，正常運(yùn)行兩年后，打開凝汽器觀察，無垢無腐蝕現(xiàn)象。說明該系統(tǒng)投加本發(fā)明的微磷阻垢緩蝕劑運(yùn)行穩(wěn)定。
[0031]實(shí)施例3
[0032]按照重量百分比，稱取5.5%的2—膦酸基丁烷一I，2，4一三羧酸(PBTCA)，15%的四元共聚物，25%的三元共聚物，3%的苯駢三氮唑，5%的氯化鋅，17%的聚環(huán)氧琥珀酸，9%水楊酸鈉，余量為去離子水，配成1000 kg。
[0033]將上述原料按比例混合在反應(yīng)釜中進(jìn)行復(fù)配，環(huán)境溫度27°C。
[0034]經(jīng)檢測，該配方總磷含量為0.935 % (以PO43I+ )。
[0035]某發(fā)電廠裝機(jī)容量為600MWX 2臺，單機(jī)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)容積為35000m3，循環(huán)量為67000m3，凝汽器材質(zhì)為TP317，冷油器材質(zhì)為HSn70 — 1AB，管道為碳鋼管道。濃縮倍率5倍，按補(bǔ)水量投加本發(fā)明的微磷阻垢緩蝕劑10mg/L，理論計(jì)算磷酸鹽