专利名称：一种环保型水质稳定剂的制作方法
技术领域：
本发明是一种运用于水系统中起阻垢分散和缓蚀作用的高效环保型水处理剂，尤其是高浓缩倍数、高硬度、高pH值条件下的循环冷却水系统用的水处理剂。
二、技术背景冷却水系统包括热交换器、冷却塔、泵及冷却水管线。在冷却水系统运行过程中，与冷却水接触的热交换器、管线、泵等的金属表面会产生腐蚀、结垢、污泥堵塞等问题，从而影响热交换器的换热效率和设备使用寿命等。
冷却水系统中的污垢可因不同的系统有不同的污垢。冷却水系统中的污垢一般有钙镁的碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐垢、金属氧化物垢、粘泥以及有机垢，特别是碳酸盐垢和粘泥。现用水处理剂大部分是高含磷的，使用不当，会产生磷酸盐垢沉积；排放的污水因含磷过高会污染环境。污垢沉积在金属表面会降低换热效率。
冷却水中的游离金属离子的电化学作用和游离氧的氧化作用会造成金属的腐蚀并形成腐蚀产物污垢。污垢沉积在金属表面会形成垢下腐蚀。
为了减缓腐蚀、结垢、污泥沉积等问题，通常在冷却水中加入水处理剂，起到缓蚀阻垢分散的作用，使冷却水系统能有效、稳定地运行。
在循环冷却水系统中，为了达到高效率、低消耗运行的目的，要求循环冷却水在较高浓缩倍数下运行，即至少达到3.0倍以上，甚至达到6.0～10倍的零排污水平。
目前用于水系统的水质稳定剂种类较多，使用单一的阻垢缓蚀剂时，冷却水系统不易在高浓缩倍数，高pH值的条件下运行，达不到控制系统中设备腐蚀、结垢、污泥沉积的目的，因而影响系统的正常运行；使用复合水处理剂，因配方不同，使用效果差异很大。一般的复合水处理剂在循环冷却水系统中可以达到3.0倍的浓缩倍数，但能达到6.0～10倍浓缩倍数，并且对环境友好的水处理剂极少。
美国Donlar公司研制的聚天冬氨酸(PASP)；Cagon公司开发的聚氨基聚醚基甲叉膦酸(PAPEMP)(《工业用水与废水》2000，31(6)中的《循环冷却水处理新化学药剂的进展》)水处理药剂单体，具有高效，对环境友好的特征，但未见与本发明相同的复合水处理剂报告。
本发明的成分是以聚天冬氨酸、多氨基多醚基甲叉膦酸、丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸四元共聚物为主的水处理剂；再根据具体运用领域或条件，添加不同作用的其他药剂，构成具有多种用途的水处理剂。
本发明利用水处理剂单体，按各自不同的作用机理，利用合理的复配技术，充分发挥各单体之间的协同作用，设计出复合配方型阻垢缓蚀剂。所供选择的水处理剂单体有聚天冬氨酸(PASP)、多氨基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)、双1，6-亚己基三胺五亚甲基膦酸(BHMT)、膦酰基羧酸(POCA)、多元醇膦酸酯(PAPE)、膦羧酸(PBTCA)、羟基乙叉二膦酸(HEDP)、氨基三甲叉膦酸(ATMP)、2-羟基膦基乙酸(HPA)、聚丙烯酸(PAA)、膦酸基羧酸共聚物、膦基聚马来酸、丙烯酸-丙烯酸甲酯共聚物、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯三元共聚物、丙烯酸-磺酸类三元共聚物、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯-磺酸三元共聚物、丙烯酸-丙烯酸酯-磷酸-磺酸四元共聚物、苯并三氮唑(BTA)、巯基苯并噻唑(MBT)、甲基苯并三唑(TTA)、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、硫酸锌、氯化锌等；辅助剂水、硫酸、盐酸、柠檬酸、二甲基甲酰胺、乙醇等。
本发明中运用的聚天冬氨酸具有优良的对碱土金属碳酸盐、硫酸盐的抑制作用和对金属的缓蚀作用；并且聚天冬氨酸不含磷、可生物降解，是一种对环境友好的阻垢缓蚀剂。
本发明中运用的丙烯酸-丙烯酸酯-磷酸-磺酸四元共聚物，是含有羧基、羟基、膦羧基、磺酸基等基团的共聚物。防止碳酸盐、磷酸盐沉积效果优良，还能够分散稳定锌、铁等金属离子，并且适合范围广泛。
本发明中运用的多氨基多醚基甲叉膦酸对碳酸钙、硫酸钙和硅垢有优良的抑制作用；还能很好地稳定锌、铁、锰等金属离子。
在有碳钢、不锈钢材质的水系统中，可用由聚天冬氨酸、多氨基多醚基甲叉膦酸、丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸四元共聚物、羟基乙叉二膦酸、膦羧酸和一种锌盐组成的水处理剂。锌盐选自硫酸锌、氯化锌。在高浓缩倍数运用的循环水系统中，可以不加入锌盐。
在有碳钢、不锈钢、铜材质的水系统中，可用由聚天冬氨酸、多氨基多醚基甲叉膦酸、丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸四元共聚物、羟基乙叉二膦酸、膦羧酸、至少一种铜缓蚀剂和一种锌盐组成的水处理剂。铜缓蚀剂选自甲基苯并三唑、苯并三氮唑、巯基苯并噻唑；锌盐选自硫酸锌、氯化锌。在高浓缩倍数运用的循环水系统中，可以不加入锌盐。
在水处理剂中有铜缓蚀剂时，需要加入至少一种有机溶剂来解决铜缓蚀剂与其他水处理剂单体不相溶的问题。有机溶剂选自二甲基甲酰胺、乙醇。
在水处理剂中有锌盐时，需要加入至少一种无机酸或有机酸解决水处理剂因长时间的存放时，锌盐易沉积的问题。无机酸选自盐酸、硫酸；有机酸选自甲酸、草酸、柠檬酸。
本发明中运用于不同条件下的不同配方的水处理剂都至少含有聚天冬氨酸、多氨基多醚基甲叉膦酸、丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸四元共聚物三种物质，并以此为主。本发明中不同配方的几种水处理剂都是低含磷，低毒或无毒，对环境友好的水处理剂，并且都具有高效的阻止碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐沉积和分散粘泥、悬浮物及碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐晶团的性能和高效抑制金属腐蚀的性能。
本发明的水处理剂运用于冷却水系统、锅炉水系统、反渗透水处理系统、油气水处理系统。能够在高硬度、高pH值、高浓缩倍数的条件下稳定运用。
本发明的水处理剂在运用于循环冷却水系统时，循环冷却水中的钙硬度(以碳酸钙计)可以达到750ppm～1300ppm。以补充水钙硬度120ppm计，浓缩倍数可以达到10倍。从理论和实践中得到循环冷却水系统浓缩倍数达到8～10倍时，已经处于了零排污的水平。
四、实施例在中国国家标准GB50050-95《工业循环冷却水处理设计规范》中规定在敞开式系统中碳钢腐蚀率小于或等于0.125mm/a，不锈钢、紫铜、黄铜腐蚀率小于或等于0.005mm/a，污垢热阻值宜小于1.72×10-4～3.44×10-4m2·K/W，循环冷却水系统浓缩倍数宜大于3.0倍。
用实施例1至实施例4生产的水处理剂进行运用，所得结果如下表
用实施例3和实施例4的水处理剂按照中华人民共和国化工行业标准HG/T2160-91进行动态模拟试验，其结果如下表
权利要求
1一种水处理剂，由阻垢剂、缓蚀剂、助剂等组成，其特征在于含有聚天冬氨酸(PASP)、多氨基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)和丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸四元共聚物。
2按照权利要求1所述的水处理剂，其特征在于还含有羟基乙叉二膦酸(HEDP)、膦羧酸(PBTCA)。
3按照权利要求1所述的水处理剂，其特征在于还含有羟基乙叉二膦酸(HEDP)、膦羧酸(PBTCA)和至少一种锌盐和至少一种无机酸或有机酸。
4按照权利要求3所述的水处理剂，其特征在于锌盐选自硫酸锌、氯化锌；无机酸选自盐酸、硫酸；有机酸选自甲酸、草酸、柠檬酸。
5按照权利要求1所述的水处理剂，其特征在于还含有羟基乙叉二膦酸(HEDP)、膦羧酸(PBTCA)和至少一种铜缓蚀剂和至少一种有机溶剂。
6按照权利要求5所述的水处理剂，其特征在于铜缓蚀剂选自甲基苯并三唑(TTA)、苯并三氮唑(BTA)和巯基苯并噻唑(MBT)。
7按照权利要求5所述的水处理剂，其特征在于有机溶剂选自二甲基甲酰胺、乙醇。
全文摘要
本发明是一种环保型水质稳定剂，由阻垢剂、缓蚀剂、助剂等复合组成，具有高效、低毒、并对环境友好的特点。本水处理剂运用于水系统中缓蚀和阻垢分散作用，能够在高硬度、高pH值、高浓缩倍数的条件下稳定运行。本水处理剂在运用于循环冷却水系统中，循环水中的钙硬度可达750～1300ppm，以补充水钙硬度120ppm计，浓缩倍数可达10倍，已处于了零排污的技术水平。
文档编号C02F5/00GK1463935SQ0211383
公开日2003年12月31日 申请日期2002年6月7日 优先权日2002年6月7日
发明者冯李文, 刘政, 李莉, 袁秋礼, 何玉涛 申请人:川化集团有限责任公司