一种净循环水通用缓蚀阻垢剂及其制备和应用的制作方法
【专利摘要】本发明属于水处理领域，涉及一种净循环水通用缓蚀阻垢剂，含有以下重量百分比的成分：聚环氧琥珀酸盐15-50%、羟基乙叉二膦酸6-15%，硫酸锌2-7%、丙烯酸共聚物1-10%、苯并三氮唑1-10%。本发明提出的缓蚀阻垢剂对大多数腐蚀性水质都能有效，阻垢率大于90%以上。与当前大量采用的多元醇磷酸酯或磷酸缓蚀剂注重缓蚀而降低阻垢率相比，本产品没有涉及到任何有机磷缓蚀剂，而缓蚀效果很好；不使用多元醇磷酸酯或磷酸等缓蚀剂，因此低磷无氮，容易自然条件下降解；有效加药量少，一般投加仅10ppm，效果明显；稳定范围大。对水质变化反应不敏锐，系统运行安全系数高。
【专利说明】一种净循环水通用缓蚀阻垢剂及其制备和应用
【技术领域】
[0001]本发明属于水处理领域，具体涉及一种冶金炼铁设备中循环水的添加剂及其制备和应用。
【背景技术】
[0002]净循环水系统常用于一般设备的间接冷却及作为换热器的冷媒水。主要是包括钢铁企业的高炉、转炉、电炉的炉体冷却以及连铸机设备及结晶器铜套的冷却。
[0003]净循环水系统工艺流程为:水处理站循环供水泵出水，经过自清洗过滤器，用于工艺设备冷却，然后经过冷却塔冷却、进入冷水池，再被水处理站循环供水泵吸水；或冷却塔、冷水池后作为换热器冷媒水进水。该系统具有以下特点:
[0004]I)运行时水温高，热负荷大。比如结晶器铜套温度的瞬时温度达1000度。
[0005]2)系统水质容易变化，要求药剂对水质稳定的范围宽。
[0006]3)系统水质L.S.1 (饱和指数)多为负数，R.S.1指数大于6的腐蚀性水质，容易对设备腐蚀，造成冷却管道穿孔。
[0007]当前处理这方面的水处理化学药剂配方中，一般用大量的多元醇磷酸酯或磷酸缓蚀剂，注重缓蚀而降低阻垢率，不容易做到两者兼顾，因此会造成局部结垢和垢下腐蚀，以引起炉壁管道穿孔， 严重时引起停车事故。我国地域辽阔，东西南北地区水质差别很大，例如东南地区地下水的含盐量几百mg/L，而西北地下水的含盐量为几十万mg/L。能够适应多种水质的缓蚀阻垢剂，需要具有极强的缓冲能力、控制水中离子含量在极稳定的范围内。目前大多数缓蚀阻垢剂都是经过大量的试验，才能找出专一的配方产品，经济性、实效性和该产品无法比拟。
【发明内容】
[0008]针对本领域存在的不足之处，本发明的目的是提出一种净循环水通用缓蚀阻垢剂。
[0009]本发明的另一目的是提出所述缓蚀阻垢剂的制备方法。
[0010]本发明的第三个目的是提出所述缓蚀阻垢剂的应用。
[0011]实现本发明上述目的技术方案为:
[0012]一种净循环水通用缓蚀阻垢剂，其特征在于，含有以下重量百分比的成分:
[0013]聚环氧琥珀酸盐(PESA) 15-50%、羟基乙叉二膦酸(HEDP) 6_15%，硫酸锌2_7%、丙烯酸共聚物1-10%、苯并三氮唑(BTA) 1-10%。
[0014]优选地，所述缓蚀阻垢剂含有以下重量百分比的成分:
[0015]聚环氧琥珀酸盐30-40%、羟基乙叉二膦酸10-15%、硫酸锌3_6%、丙烯酸共聚物3-8%、苯并三氮唑5-8%、余量的水。
[0016]其中，所述聚环氧琥珀酸盐、羟基乙叉二膦酸均可市购。市场上聚环氧琥珀酸盐(PESA)通常为固含量30-40%的聚环氧琥珀酸盐，羟基乙叉二膦酸(HEDP)为质量浓度50-60%的羟基乙叉二膦酸。
[0017]其中，所述丙烯酸共聚物为聚丙烯酸和/或聚丙烯酸钠(PAAS)，所述聚丙烯酸钠的固含量为30-50%。
[0018]通常，所述硫酸锌为含结晶水的盐的形式，例如七水硫酸锌。
[0019]制备本发明所述的缓蚀阻垢剂的方法，其在反应容器中加入羟基乙叉二膦酸和/或水，然后顺序按比例投入聚环氧琥珀酸盐、硫酸锌、聚丙烯酸钠、苯并三氮唑，在45-55°C温度下搅拌0.5-1小时。
[0020]优选地，投入聚环氧琥珀酸盐、硫酸锌、聚丙烯酸钠、苯并三氮唑时反应容器内的温度为40-50°C。
[0021]本发明所述的缓蚀阻垢剂在净循环水水处理中的应用。
[0022]所述缓蚀阻垢剂制备完成后需要熟化8h以上。缓释阻垢剂的熟化目的是保证产品性能稳定。通常制备完成后室温放置1-7天(储运时间)即达到熟化的目的。在实验室中，为了加快实验进程，可将产品置于恒温90°C状态下的水浴锅中，放置8h，达到熟化的目的。
[0023]所述的应用中，所述缓释阻垢剂在循环水中的加入量为10_15ppm。
[0024]本发明的有益效果在于:
[0025]1、通用型:对大多数腐`蚀性水质都能有效，阻垢率大于90%以上。与当前大量采用的多元醇磷酸酯或磷酸缓蚀剂注重缓蚀而降低阻垢率相比，本产品没有涉及到任何有机磷缓蚀剂(铜缓蚀剂除外)，而缓蚀效果很好。
[0026]2、环保型:不使用多元醇磷酸酯或磷酸等缓蚀剂，因此低磷无氮，容易自然条件下降解。
[0027]3、经济型:有效加药量少，一般投加仅lOppm，效果明显。
[0028]4、稳定范围大。对水质变化反应不敏锐，系统运行安全系数高。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1为本发明缓蚀阻垢剂性能测试装置图。
[0030]图中，I玻璃缸，2搅拌器，3电源，4控温仪，5加热管，6腐蚀挂片。
[0031]图2为极限碳酸盐硬度实验结果。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。
[0033]实施例1
[0034]缓蚀阻垢剂成分:38%的聚环氧琥珀酸盐(PESA) 30%、50%的羟基乙叉二膦酸(HEDP) 10%, 94%七水硫酸锌6%、30%固含量的聚丙烯酸钠3%、苯并三氮唑(BTA) 5%、余量的水。
[0035]制备方法为:在反应釜中加入羟基乙叉二膦酸和水，温度控制为45°C，然后顺序按比例投入聚环氧琥珀酸盐、硫酸锌、聚丙烯酸钠、苯并三氮唑，在50°C下搅拌30分钟，得到透明琥珀色液体。
[0036]缓蚀率测试:根据国标GB/T18175-2000，制作如图1的装置:包括玻璃缸1、电源3、控温仪4，电源3与控温仪4连接，电源3与控温仪4均设置在玻璃缸I之外，控温仪4还连接有腐蚀挂片6，腐蚀挂片6伸入到玻璃缸I中。电源3连接有加热管5，加热管5伸入玻璃缸I中而且在玻璃缸底铺设，以提供均匀的加热。电源3还连接有搅拌器2，搅拌器2伸入到玻璃缸I中。本装置还可进行极限碳酸盐硬度测试:取配制好的水样，加入阻垢缓蚀剂。搅拌、升温，并保持水温在45±2°C, 一面蒸发浓缩，一面由下口瓶连续补加水样(水样中加入同样的水稳剂量)，以保证玻璃缸内水位不变。实验过程中，定期从玻璃缸中取样，测定总碱度和氯尚子含量。当ΔΑ3 0.2时(ΔΑ为氯尚子浓缩倍率与总碱度浓缩倍率的差值，Δ A= (CF/CFtt*-JD缸#/JDiw^)，玻璃缸中水的碳酸盐硬度值，即为极限碳酸盐硬度，据此可计算浓缩倍率。
[0037]测试时，玻璃缸I中注满水，水的组成为:除盐水中加CaCl2、MgSO4, NaHCO3，配制CaCl2 浓度为 6.0mmol/L, MgSO4 浓度为 4.0mmol/L, NaHCO3 浓度为 10.0mmol/L 的水样，用NaOH将pH值调至8.4。控制玻璃缸内的温度为42± 1°C，搅拌速度为…60_90r/min。经过168小时，计算腐蚀速度b:
[0038]b=8760X (Hi1 — m0) X 10/(A.D.T)mm/a (I)[0039]A:试片表面积(I型为28cm2)，
[0040]mQ:试片原始质量g，
[0041]Hi1:试片清洗后质量g，
[0042]D:试片密度g/cm3(碳钢为7.85不锈钢为7.92黄铜为8.50铝为2.70)，
[0043]T:试片的清洗时间h，
[0044]8760:与I年相当的小时数h/年，
[0045]10:与Icm相当的毫米数mm/cm。
[0046]本实施例中，腐蚀挂片为20#碳钢材质，b=0.012mm/a。
[0047]实施例2
[0048]反应釜中依次按比例投加38%PESA (聚环氧琥珀酸盐)35%和50%HEDP (羟基乙叉二磷酸)12%，94%七水硫酸锌9%、30%PAAS (聚丙烯酸钠)5%、BTA (苯并三氮唑)6%、蒸馏水33% ;然后搅拌30分钟，得到透明琥珀色液体。
[0049]制备方法为:在反应釜中加入羟基乙叉二膦酸和水，温度控制为40°C，然后顺序按比例投入聚环氧琥珀酸盐、硫酸锌、聚丙烯酸钠、苯并三氮唑，在50°C下搅拌30分钟，得到透明琥珀色液体。
[0050]按照实施例1的装置和方法测试缓蚀性能。本实施例中，腐蚀挂片为20#碳钢材质，b=0.010mm/a。
[0051]实施例3
[0052]缓蚀阻垢剂成分:38%的聚环氧琥珀酸盐(PESA) 40%、50%的羟基乙叉二膦酸(HEDP) 15%，94%七水硫酸锌10%、30%固含量的聚丙烯酸钠6%、苯并三氮唑(BTA) 8%、余量的水。
[0053]制备方法为:在反应釜中加入羟基乙叉二膦酸和水，温度控制为45°C，然后顺序按比例投入聚环氧琥珀酸盐、硫酸锌、聚丙烯酸钠、苯并三氮唑，在48°C下搅拌30分钟，得到透明琥珀色液体。
[0054]按照实施例1的装置和方法测试缓释性能。本实施例中，腐蚀挂片为20#碳钢材质，b=0.012mm/a。
[0055]实验例I
[0056]静态阻垢实验(四川攀枝花的水质)，具体实验内容包括:热稳定性效果实验(残余硬度法实验)和抗次氯酸钠干扰实验。
[0057]仪器:1000W水浴锅，无水氯化钙、硫酸镁、碳酸氢钠、氢氧化钠、次氯酸钠。
[0058]药剂:实施例2制阻垢缓蚀剂(以下简称A)，将A放入磨口三角瓶中，置于恒温90°C状态下的水浴锅中，放置8h备用。恒温90°C 8h后的药剂简称为B。
[0059]准备η只磨口三角瓶，并在η-l只内依次加入不同的药剂，加药量按循环水计15mg/L，剩余一只用来作空白实验(不加水处理剂)。用除盐水稀释后，再加CaCl2, MgSO4,最后加入NaHCO3,配制CaCl2浓度为6.0mmol/L, MgSO4浓度为4.0mmol/L, NaHCO3浓度为
10.0mmol/L，用NaOH将pH值调至8.1~8.6的500ml水样。在其中的部分实验中分别加入次氯酸钠3mg/L、5mg/L。将磨口三角瓶置于恒温50°C状态下的水浴锅中，放置16h。
[0060]试验完毕后，取出水样，用定量滤纸分别过滤，并测定滤液中的Ca2+含量。计算公式:[0061 ] 阻垢率(％)=过滤水Ca2+/配制水Ca2+ X 100% (2)
[0062]实验结果见表1。
[0063]表1静态阻垢实验结果
[0064]
【权利要求】
1.一种净循环水通用缓蚀阻垢剂，其特征在于，含有以下重量百分比的成分: 聚环氧琥珀酸盐15-50%、羟基乙叉二膦酸6-15%，硫酸锌2-7%、丙烯酸共聚物1-10%、苯并三氮唑1-10%。
2.根据权利要求1所述的缓蚀阻垢剂，其特征在于，含有以下重量百分比的成分: 聚环氧琥珀酸盐30-40%、羟基乙叉二膦酸10-15%、硫酸锌3-6%、丙烯酸共聚物3_8%、苯并三氮唑5-8%、余量的水。
3.根据权利要求2所述的缓蚀阻垢剂，其特征在于，所述聚环氧琥珀酸盐为固含量30-40%的聚环氧琥珀酸盐，所述羟基乙叉二膦酸为质量浓度50-60%的羟基乙叉二膦酸。
4.根据权利要求1所述的缓蚀阻垢剂，其特征在于，所述丙烯酸共聚物为聚丙烯酸和/或聚丙烯酸钠，所述聚丙烯酸钠的固含量为30-50%。
5.制备权利要求1-4任一所述的缓蚀阻垢剂的方法，其特征在于，在反应容器中加入羟基乙叉二膦酸和/或水，然后顺序按比例投入聚环氧琥珀酸盐、硫酸锌、聚丙烯酸钠、苯并三氮唑，在45-55°C温度下搅拌0.5-1小时。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，投入聚环氧琥珀酸盐、硫酸锌、聚丙烯酸钠、苯并三氮唑时反应容器内的温度为40-50°C。
7.权利要求1-4任一所述的缓蚀阻垢剂在净循环水水处理中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述缓蚀阻垢剂制备完成后需要熟化8h以上。
9.根据权利要 求7或8所述的应用，其特征在于，所述缓蚀阻垢剂在循环水中的加入量为 10_15ppm。
【文档编号】C02F5/08GK103864232SQ201410088341
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月11日 优先权日:2014年3月11日
【发明者】孙红建 申请人:北京绿色快车国际橡塑制品有限公司