无磷阻垢缓蚀剂配制方法 【技术领域】
本发明属于工业循环水处理技术领域， 涉及一种阻垢缓蚀剂。背景技术 工业循环冷却水处理主要是解决工业循环冷却水系统中结垢、 腐蚀以及微生物危 害三个方面的问题。向循环冷却水系统中投加阻垢缓蚀剂是最主要的处理方式， 目前大多 数阻垢缓蚀剂的生产单位和应用单位所生产和应用的阻垢缓蚀剂总磷含量比较高， 一般总 磷含量在 6.8% 以上， 导致工业循环冷却水中总磷一般为 7 ～ 15mg/L， 总磷含量较高的阻垢 缓蚀剂本身虽属于无毒或低毒的水处理剂， 但它们会造成水体的富营养化、 水质严重恶化 等环境问题。 《污水综合排放标准》 GB8978— 1996 对总磷 （以 P 计） 最高允许排放浓度的一 级标准为 0.5mg/L。
目前处理工业循环冷却水的现有技术虽有低磷阻垢缓蚀剂技术， 但低磷阻垢缓 蚀剂品种不仅比较少， 而且其用量比较大， 如在公告号为 CN1743281A 的实施案例 1 中， 所 提供的阻垢缓蚀剂的总磷含量虽然比较小， 但用量比较大， 投加浓度为 100mg/L， 总磷 （以 3PO4 计） 虽然仅为 0.7mg/L， 但是当该水质浓缩至公告号为 CN1743281A 实施例 8 中动态模 拟试验所提到的 4 倍时， 总磷达到 2.8mg/L（以 PO43- 计） ， 以 P 计则为 0.91mg/L， 远超过了 《污水综合排放标准》 GB8978— 1996 中对总磷 （以 P 计） 最高允许排放浓度的一级排放标准 0.5mg/L。因此所排放的水也容易造成水体的富营养化、 水质严重恶化等环境问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种无磷阻垢缓蚀剂配制方法， 以解决现有技术处理工业循 环冷却水的结垢、 腐蚀、 微生物问题所用阻垢缓蚀剂的总磷含量较高、 工业循环冷却水排放 时中总磷的含量较高、 不符合国家的环保政策要求、 不能满足工业循环冷却水的安全稳定 运行需要等问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是该无磷阻垢缓蚀剂是由多种无磷单 体组成的复合物， 原料有 ： 去离子水、 钼酸钠、 聚天冬氨酸、 聚羧酸， 甲基苯骈三氮唑、 锌盐。 其原料重量比为 ： 去离子水 5 ～ 50 份、 钼酸钠 1 ～ 5 份、 聚天冬氨酸 30 ～ 50 份、 聚羧酸 20 ～ 30 份、 甲基苯骈三氮唑 1 ～ 4 份、 锌盐 1 ～ 3 份。
将上述原料按预定比例在反应釜中进行混合， 混合的环境温度为 20 ～ 30℃， 即可 制得所需的无磷阻垢缓蚀剂。
本发明所述的聚羧酸为二元共聚物或三元共聚物， 优选为至少一种选自丙烯酸 / 丙烯酸羟丙酯共聚物、 丙烯酸 / 丙烯磺酸钠共聚物、 丙烯酸 / 丙烯酸羟丙酯 / 苯乙烯磺酸共 / 聚物、 丙烯酸 / 丙烯酸羟丙酯 /2—甲基— 2 —丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物。
本发明所述的锌盐为硫酸锌或氯化锌。
本发明所述的聚羧酸的阻垢机理为 ： 聚羧酸的相对分子质量相当大， 是线性高分 子化合物， 一端吸附在碳酸钙等成垢因子的晶粒上， 其余部分则围绕到晶粒周围， 使其无法增长而变得圆滑。晶粒增长受到干扰而歪曲， 晶粒变得细小， 形成的垢层松软， 极易被水流 冲洗掉。
本发明所述的甲基苯骈三氮唑起缓蚀作用， 能以共价键和配位键与铜原子结合， 相互交替， 形成键状聚合物， 在金属表面形成不溶性的保护膜， 从而抑制铜及合金的腐蚀， 它不但能抑制金属基体上的铜溶解进入水中， 而且还能使进入水中的铜离子钝化， 防止铜 在钢、 铝、 锌及镀锌铁上的沉积和黄铜的脱锌， 此外， 对黑色金属也有缓蚀作用。
本发明的聚天冬氨酸起阻垢和分散作用， 分散水中的 CaCO3、 CaSO4、 磷酸钙、 硫酸 钡、 三氧化二铁、 黏土等沉积物， 阻止碳酸钙及悬浮物的沉积。聚天冬氨酸是一种易被生物 降解， 不存在环污染问题。
本发明所述的钼酸钠在冷却水中是一种非氧化性或弱氧化性缓蚀剂， 在敞开式循 环冷却水中， 现成而丰富的溶解氧作为氧化剂与钼酸钠共同作用在金属表面产生一层保护 膜。
锌盐起碳钢缓蚀剂的作用。
本发明的无磷阻垢缓蚀剂投加到循环冷却水中的检测方法采用 《工业循环冷却水 中钼酸盐的测定 硫氰酸盐分光光度法》 GB/T 23836— 2009， 检测循环冷却水中的钼酸根 离子含量。 采用本发明的积极效果是所述的阻垢缓蚀剂从原料上均选用对环境友好的无毒、 无污染原料， 各单体之间协同作用非常好， 稳定期长， 生产过程中无 “三废” 排放， 可使工业 循环冷却水的浓缩倍率达到 5 倍以上， 节约了大量新鲜工业用水。通过动态挂片试验和旋 转挂片试验表明 ： 该无磷阻垢缓蚀剂的阻垢率在 95% 以上， 对不锈钢、 铜、 碳钢的腐蚀率均 满足 《工业循环冷却水水处理设计规范》 GB50050— 2007 中的相关要求。
本发明所提供的一种无磷阻垢缓蚀剂处理工业循环冷却水时的投加浓度一般为 8 ～ 30mg/L， 与目前工业循环冷却水处理中所常用的含总磷量比较高的阻垢缓蚀剂的投加 浓度基本相同， 得以彻底消除因磷而造成的环境污染问题， 满足工业循环冷却水处理排放 的环保需要。
具体实施方式
下面是本发明原材料不同配比用量， 同类原料不同下位品种情况下的具体实施例 子： 实施例 1 ： 称取 50 ㎏钼酸钠， 聚天冬氨酸 500 ㎏， 二元共聚物 300 ㎏， 甲基苯骈三氮唑 40 ㎏， 硫酸 锌 30 ㎏， 去离子水 80 ㎏ , 配成 1000 ㎏。
将上述原料按比例混合在反应釜中进行复配， 复合环境温度 20℃。
某化工厂为板式换热器， 循环冷却水系统容积为 2000m3， 循环量为 3000m3， 换热器 材质为 TP304， 管道为碳钢管道。浓缩倍率 5.5 倍， 按补水量投加本发明的环保节约型无磷 阻垢缓蚀剂 30mg/L， 理论计算钼酸盐含量为 5.0%×66.1%×30×5.5=5.4mg/L， 通过 《工业 循环冷却水中钼酸盐的测定 硫氰酸盐分光光度法》 GB/T 23836—2009 实际检测钼酸根含 量为 5.3mg/L。
注： 66.1% 为钼酸根离子 （MoO42-） 在钼酸钠 (Na2MoO4· 2H2O) 中所占的重量比例， 以下同。 通过长达一年的运行， 分析水质指标， 阻垢率始终在 95% 以上， 所挂不锈钢 TP304 试片、 碳钢试片的腐蚀率均满足 《工业循环冷却水水处理设计规范》 GB50050— 2007 中的相 关要求， 观察物料温度的变化区间处于正常变化范围， 正常运行一年后， 打开换热器观察， 无垢无腐蚀现象。说明该系统投加本发明的无磷阻垢缓蚀剂运行稳定。
实施案例 2 ： 称取 10 ㎏钼酸钠， 聚天冬氨酸 300 ㎏， 三元共聚物 200 ㎏， 甲基苯骈三氮唑 10 ㎏， 氯化 锌 10 ㎏， 去离子水 470 ㎏ , 配成 1000 ㎏。
将上述原料按比例混合在反应釜中进行复配， 复合环境温度 25℃。
某热电厂为列管式凝汽器， 循环冷却水系统容积为 5000m3， 循环量为 10800m3， 换 热器材质为 H68 黄铜， 管道为碳钢管道。浓缩倍率 6 倍， 按补水量投加本发明的无磷阻垢 缓蚀剂 20mg/L， 理论计算钼酸盐含量为 1%×66.1%×20×6=0.79mg/L， 通过 《工业循环冷 却水中钼酸盐的测定 硫氰酸盐分光光度法》 GB/T 23836— 2009 实际检测钼酸根含量为 0.76mg/L。
通过长达两年的运行， 分析水质指标， 阻垢率始终在 95% 以上， 所挂不锈钢 H68 试 片、 碳钢试片的腐蚀率均满足 《工业循环冷却水水处理设计规范》 GB50050— 2007 中的相关 要求， 真空度、 端差均在正常范围内， 正常运行两年后， 打开凝汽器观察， 无垢无腐蚀现象。 说明该系统投加本发明的无磷阻垢缓蚀剂运行稳定。
实施案例 3 ： 称取 20 ㎏钼酸钠， 聚天冬氨酸 450 ㎏， 三元共聚物 250 ㎏， 甲基苯骈三氮唑 30 ㎏， 氯化 锌 20 ㎏， 去离子水 230 ㎏ , 配成 1000 ㎏。
将上述原料按比例混合在反应釜中进行复配， 复合环境温度 30℃。
某发电厂为列管式换热器， 循环冷却水系统容积为 13000m3， 循环量为 22000m3， 凝 汽器材质为 TP316 不锈钢， 管道为碳钢管道。浓缩倍率 5.5 倍， 按补水量投加本发明的无磷 阻垢缓蚀剂 28mg/L， 理论计算钼酸盐含量为 2%×66.1%×28×5.5=2.04mg/L， 通过 《工业循 环冷却水中钼酸盐的测定 硫氰酸盐分光光度法》 GB/T 23836—2009 实际检测钼酸根含量 为 2.02mg/L。
通过长达一年的运行， 分析水质指标， 阻垢率始终在 95% 以上， 所挂不锈钢 TP316 试片、 碳钢试片的腐蚀率均满足 《工业循环冷却水水处理设计规范》 GB50050— 2007 中的 相关要求， 真空度、 端差均在正常范围内， 正常运行一年后， 打开凝汽器观察， 无垢无腐蚀现 象。说明该系统投加本发明的无磷阻垢缓蚀剂运行稳定。
实施案例 4 ： 称取 30 ㎏钼酸钠， 聚天冬氨酸 400 ㎏， 二元共聚物 200 ㎏， 甲基苯骈三氮唑 20 ㎏， 氯化 锌 10 ㎏， 去离子水 340 ㎏ , 配成 1000 ㎏。
将上述原料按比例混合在反应釜中进行复配， 复合环境温度 28℃。
某化工为列管式换热器， 循环冷却水系统容积为 9000m3， 循环量为 13000m3， 凝汽 器材质为黄铜， 管道为碳钢管道。浓缩倍率 5 倍， 按补水量投加本发明的无磷阻垢缓蚀剂 15mg/L， 理论计算钼酸盐含量为 3%×66.1%×15×5=1.49mg/L， 通过 《工业循环冷却水中钼 酸盐的测定 硫氰酸盐分光光度法》 GB/T 23836— 2009 实际检测钼酸根含量为 1.45mg/L。
通过长达一年的运行， 分析水质指标， 阻垢率始终在 95% 以上， 所挂黄铜试片、 碳 钢试片的腐蚀率均满足 《工业循环冷却水水处理设计规范》 GB50050— 2007 中的相关要求， 物料温差均在正常范围内， 正常运行一年后， 打开凝汽器观察， 无垢无腐蚀现象。说明该系 统投加本发明的无磷阻垢缓蚀剂运行稳定。
实施案例 5 ： 称取 40 ㎏钼酸钠， 聚天冬氨酸 350 ㎏， 二元共聚物 270 ㎏， 甲基苯骈三氮唑 20 ㎏， 硫酸 锌 20 ㎏， 去离子水 300 ㎏ , 配成 1000 ㎏。
将上述原料按比例混合在反应釜中进行复配， 复合环境温度 22℃。
某化工为列管式换热器， 循环冷却水系统容积为 5000m3， 循环量为 8000m3， 凝汽器 材质为黄铜 HSn70— 1A， 管道为碳钢管道。浓缩倍率 5 倍， 按补水量投加本发明的无磷阻 垢缓蚀剂 20mg/L， 理论计算钼酸盐含量为 4%×66.1%×20×5=2.64mg/L， 通过 《工业循环冷 却水中钼酸盐的测定 硫氰酸盐分光光度法》 GB/T 23836— 2009 实际检测钼酸根含量为 2.63mg/L。
通过长达两年的运行， 分析水质指标， 阻垢率始终在 95% 以上， 所挂 HSn70— 1A 试 片、 碳钢试片的腐蚀率均满足 《工业循环冷却水水处理设计规范》 GB50050— 2007 中的相关 要求， 物料温差均在正常范围内， 正常运行两年后， 打开凝汽器观察， 无垢无腐蚀现象。 说明 该系统投加本发明的无磷阻垢缓蚀剂运行稳定。6