專利名稱：用天然高分子制備緩蝕劑的方法
技術領域：
本發明涉及一種水冷設備正常運行或結垢后進行化學清洗所使用的緩蝕劑。
目前，工業用水設備或在其結垢后進行化學清洗時，為防止金屬腐蝕，常使用緩蝕劑。緩蝕劑一般為采用化學藥品進行配制的有機物或無機物。無機物系列緩蝕劑為鉻酸鹽、亞硝酸鹽和磷酸鹽等，他們在金屬表面形成一層鈍化膜，以防止金屬腐蝕；有機物系列產品有胺類、雜環化合物和咪唑類，它們吸附在金屬表面形成一個隔離層，亦稱為吸附型緩蝕劑。但是它們都具有明顯的毒性或不易降解性而對環境產生危害。隨著水環境危機加劇，對各種用水的處理和再生利用的要求不斷提高，利用可以降解的高分子為原料制備的緩蝕劑是一種必然趨勢。國內外有一些文獻提及利用植物提取物和其他如蜂蜜等作為緩蝕劑的報道，如專利申請號為CN86104445A“一種防止鋼鐵腐蝕的緩蝕劑”的中國專利。它利用從造紙黑液或亞銨法造紙廢液中的提取物作為原料，提取物的主要成分含有羰基化合物和羥基化合物及多種氨基酸的混合物，并與配合劑亞硝酸鈉和磷酸鈉一起合成緩蝕劑。此方法的原料來源受到一定限制，并且所采用的配合藥劑具有明顯的環境危害性。
作為可降解天然高分子的應用，海洋植物如海帶的利用日益引起人們的重視。中國專利申請號98110557.2提出“一種海帶液態提取物的制備方法”，該方法利用4月至8月的無病無爛海帶為原料，采用了洗刷、粉碎、酶解、酶滅活和渣液分離這些處理工藝。具體是將海帶用淡水沖刷去除表面所附的雜質和無機鹽，將打漿粉碎后的海帶放入到酶解容器中，在必要的活性酶，如纖維素酶或果膠酶存在下酶解2-10小時，酶解后再加熱至70-100℃進行酶滅活。將酶滅活的海帶混合物輸入到分離器，分離出的液體即是制備的海帶液態提取物，此提取物可以進一步分離純化富有微量元素和礦物質的營養物質及富有多糖組份的生物活性物質，用于制作各種食品、飲料、藥品和保健品；還可以作為碘、甘露醇、褐藻膠等的化工原料。該方法以食用產品為主要對象，選取質量較高的海帶作為原料，在酶解過程中加入了果膠酶和纖維素酶，并僅采用加熱滅菌。
本發明目的在于，提供一種利用豐富廉價的海帶制備無毒無害易降解的天然高分子緩蝕劑。
本發明的技術方案是以清潔干凈的海帶發酵液作為緩蝕劑的主要成分，占緩蝕劑90％以上，加入適當的滅菌藥劑殺滅活性發酵菌，并根據不同的作用對象選擇協同藥劑進行聚合，制備出適合于中性或酸性介質的緩蝕劑，相對于申請號98110557.2提出的“一種海帶液態提取物的制備方法”，本發明有如下的特點
本發明所用的原料可以是現采集的新鮮海帶，也可以是早期采集已經曬干的海帶；第一在刷洗之后是利用1～5％的醋酸溶液按液固比2∶1進行浸泡1～12小時，除去腥味和一些雜質；第二若利用早期采集的已經曬干的海帶為原料，應在除味處理后，用水溶液或濃度為4-10％軟化液進行軟化，至手捏即爛為止；第三將軟化后的海帶和水溶液一起加入到發酵器中，補充水溶液至液固比為3∶1；可以采用均勻加熱至30～50℃，保持2～10小時的方式進行發酵，也可以在25℃以上，攪拌后密閉保存72小時以上的方式進行發酵；在發酵處理過程中可以加入引發劑，其加入量為干海帶的0.5-2％，對于新鮮的海帶也可以不加引發劑第四將分離得到液體中加入滅菌藥劑進行滅菌處理，作為滅菌藥劑中的重金屬離子濃度為20～200ppm；第五滅菌處理后的液體即可作為緩蝕藥劑使用，但為強化緩蝕處理效果要根據不同的水質進行不同的聚合處理；第六上述得到的海帶發酵溶液，按干海帶量的1-5％加入多胺進行聚合，得到適合中性介質的緩蝕劑；或按干海帶量的0.01-0.2％再加入雜環化合物進行聚合，得到適合酸性介質的緩蝕劑；在聚合過程中需加熱至35-70℃，得到的緩蝕劑pH值在5-12之間；以上三種緩蝕劑在酸性和中性介質中對鋼鐵和黃銅都有很好的保護能力。
作為本發明的一種改進，軟化處理時所使用的軟化液是氫氧化鈉溶液或碳酸鈉溶液。
作為本發明的另一種改進，所加入的滅菌藥劑為鋅鹽。
作為本發明的第三種改進，適合于中性介質的聚合藥劑是烏洛托品；適合于酸性介質的聚合藥劑是苯并三唑。
作為本發明的第四種改進，發酵處理過程中加入的引發劑是預先獲得的海帶發酵液。
本發明充分利用海帶中的多糖成分與金屬間很強的親和能力，能夠均勻地吸附在金屬表面，達到隔離水中腐蝕性組分的效果，控制了腐蝕介質的去極化作用。本方法工藝簡單、應用方便，提高了海帶的利用率，避免了資源浪費和環境污染，有利于水的再生利用。
圖1是本發明的工藝流程圖。
下面結合具體的實施方式對本發明做進一步說明。
實施例1利用新鮮的海帶制備工業循環水用的，防止A3鋼腐蝕的緩蝕劑。
第一步取清洗后的新鮮海帶200kg，按液固比為2∶1加入2％的醋酸溶液，浸泡2小時，除去腥昧。
第二步用4％的氫氧化鈉溶液對上述得到的海帶進行軟化，至手捏即爛為上。
第三步將上述處理的海帶和水溶液一起加入到發酵器中，補充水溶液至液固比為3∶1。均勻加熱至45℃，保持10小時。
第四步將上述處理的海帶加入到過濾器中，真空抽濾進行分離，渣返回發酵處理或作為飼料，得到的液體加入碳酸鋅，控制鋅離子的濃度在100mg/L，提高溫度至60℃進行滅菌處理。
第五步滅菌處理后的液體按干海帶量的5％加入烏洛托品，控制溫度為40℃進行聚合，即可得所要求的緩蝕劑。
第六步測試方法采用掛片失重法，根據公式η=(W0-W)/W0其中η是緩蝕率，W0是掛片的初始重量，W是掛片在溶液中腐蝕一定時間后的重量。
測試水樣為工業循環水，掛片為A3鋼、時間為7天、14天和30天的平均值。
緩蝕劑的濃度ppm緩蝕率條件25 61.15％ 溫度55度10087.12％ A3鋼20095.63％ 中性溶液30098.85％ pH=7.840099.46％實施例2利用新鮮的海帶制備酸性介質用的，防止A3鋼腐蝕的緩蝕劑。
第一步取清洗后的新鮮海帶200kg，按液固比為2∶1加入2％的醋酸溶液，浸泡2小時，除去腥味。
第二步用40℃的溫水溶液對上述得到的海帶進行軟化，至手捏即爛為止。
第三步將上述處理的海帶和水溶液一起加入到發酵器中，補充水溶液至液固比為3∶1。均勻加熱至45℃，保持10小時。
第四步將上述處理的海帶加入到過濾器中，真空抽濾進行分離，渣返回發酵處理或作為飼料，得到的液體加入碳酸鋅，控制鋅離子的濃度在150mg/L，提高溫度至60℃進行滅菌處理。
第五步滅菌處理后的液體按干海帶量的3％，加入烏洛托品進行聚合，反應1小時后，再按干海帶量的0.1％加入苯并三唑，控制溫度為50℃，進行聚合反應2小時，即可得到所要的緩蝕劑。
第六步測試方法采用掛片失重法，根據公式η=(W0-W)/W0其中η是緩蝕率，W0是掛片的初始重量，W是掛片在溶液中腐蝕一定時間后的重量。
測試水樣5％的鹽酸，掛片為A3鋼、時間為1小時。
緩蝕劑的濃度ppm緩蝕率條件25 75.02％ 溫度60度10086.32％ A3鋼20096.23％ 酸性溶液30098.02％40099.07％實施例3利用干的海帶制備中性介質用的，防止A3鋼腐蝕的緩蝕劑。
第一步取清洗干凈的干海帶200kg，按液固比2∶1，加入1％的醋酸溶液浸泡2小時，除去腥昧和一些無機鹽的雜質。
第二步用10％的氫氧化鈉對上述得到的海帶進行軟化，至手捏即爛為止。
第三步將上述處理的海帶和水溶液一起加入到發酵器中，補充水溶液至液固比為3∶1。均勻加熱至55℃，保持10小時。
第四步將上述處理的海帶加入到過濾器中，進行真空抽濾分離，渣返回發酵處理或作為飼料，得到的液體加入硫酸鋅，鋅離子的濃度控制在50mg/L。提高溫度至60℃進行滅菌處理，第五步滅菌處理后的液體按干海帶量的2％加入烏洛托品和1％的葡萄糖酸鈉，加熱到70℃進行聚合反應1小時，即可得到中性循環水用的緩蝕劑。
第六步測試方法采用掛片失重法，根據公式η=(W0-W)/W0其中η是緩蝕率，W0是掛片的初始重量，W是掛片在溶液中腐蝕一定時間后的重量。
測試水樣為工業循環水，掛片為A3鋼、時間為7天、14天和30天的平均值。
緩蝕劑的濃度ppm緩蝕率條件10081.15％ 溫度55度20097.12％ A3鋼30099.23％實施例4利用干海帶制備酸性介質中用的，防止黃銅腐蝕的緩蝕劑取200kg洗凈的干海帶，按液固比2∶1加入1％的醋酸溶液，浸泡1小時，除去腥味。利用植物粉碎機將海帶粉碎至5厘米以下，加入到發酵容器中，加溫至40℃進行軟化6小時。再加入2000ml已經發酵的海帶溶液，補充水溶液至液固比為3∶1，攪拌0.5小時后，控制溫度為25-30℃，將發酵器密閉保存108小時。再將上述處理的海帶溶液加入到過濾器中，進行分離，渣返回發酵處理。將1000g乙酸鋅加入到過濾后的發酵液中進行溶解，并加入20ml甲醛進行滅菌處理。滅菌處理后的液體加入5000g烏洛托品聚合1小時后，再加入500mg苯并三唑進行聚合反應2小時，即可得到所要求的緩蝕劑。
在5％的鹽酸溶液中對黃銅進行緩蝕效果測試，結果如下緩蝕劑的濃度ppm緩蝕率條件25 85.02％ 溫度60度10096.32％ 黃銅20099.23％酸性溶液
權利要求
1.一種用天然高分子制備緩蝕劑的方法，處理工藝包括洗刷、粉碎、酶解、酶滅活和渣液分離，其特征在于本發明的技術方案是以清潔干凈的海帶發酵液作為緩蝕劑的主要成分，占緩蝕劑90％以上，加入適當的滅菌藥劑殺滅活性發酵菌，并根據不同的作用對象選擇協同藥劑進行聚合，制備出適合于中性或酸性介質的緩蝕劑，相對于申請號98110557.2提出的“一種海帶液態提取物的制備方法”，本發明有如下的特點本發明所用的原料可以是現采集的新鮮海帶，也可以是早期采集已經曬干的海帶第一在刷洗之后是利用1～5％的醋酸溶液按液固比2∶1進行浸泡1～12小時，除去腥昧和一些雜質；第二若利用早期采集的已經曬干的海帶為原料，應在除味處理后，用水溶液或濃度為4-10％軟化液進行軟化，至手捏即爛為止；第三將軟化后的海帶和水溶液一起加入到發酵器中，補充水溶液至液固比為3∶1；可以采用均勻加熱至30～50℃，保持2～10小時的方式進行發酵，也可以在25℃以上，攪拌后密閉保存72小時以上的方式進行發酵；在發酵處理過程中可以加入引發劑，其加入量為干海帶的0.5-2％，對于新鮮的海帶也可以不加引發劑；第四在分離得到液體中加入滅菌藥劑進行滅菌處理，作為滅菌藥劑中的重金屬離子濃度為20～200ppm；第五滅菌處理后的液體即可作為緩蝕藥劑使用，但為強化緩蝕處理效果要根據不同的水質進行不同的聚合處理；第六上述得到的海帶發酵溶液，按干海帶量的1-5％加入多胺進行聚合，得到適合中性介質的緩蝕劑；或按干海帶量的0.01-0.2％再加入雜環化合物進行聚合，得到適合酸性介質的緩蝕劑在聚合過程中需加熱至35-70℃，得到的緩蝕劑pH值在5-12之間；以上三種緩蝕劑在酸性和中性介質中對鋼鐵和黃銅都有很好的保護能力。
2.根據權利要求1所述的一種用天然高分子制備緩蝕劑的方法，其特征在于軟化處理時所使用的軟化液是氫氧化鈉溶液或碳酸鈉溶液。
3.根據權利要求1所述的一種用天然高分子制備緩蝕劑的方法，其特征在于所加入的滅菌藥劑為鋅鹽。
4.根據權利要求1所述的一種用天然高分子制備緩蝕劑的方法，其特征在于適合于中性介質的聚合藥劑是烏洛托品；適合于酸性介質的聚合藥劑是苯并三唑。
5.根據權利要求1所述的一種用天然高分子制備緩蝕劑的方法，其特征在于發酵處理過程中加入的引發劑是預先獲得的海帶發酵液。
全文摘要
本發明涉及用天然高分子海帶提取液與有關物質聚合制備緩蝕劑的方法,采用了除味、軟化、發酵、滅菌和聚合等工藝。該方法制備的緩蝕劑在酸性和中性介質中對鋼鐵和銅都有很好的保護能力。當加入200～400ppm時,緩蝕率可以達到99%以上。該方法原料廣泛、操作簡單,設備投資少,無毒無害、易降解,不污染環境,具有較強的競爭能力、其工業發展前景十分樂觀。
文檔編號C23F11/173GK1311352SQ01106148
公開日2001年9月5日 申請日期2001年2月13日 優先權日2001年2月13日
發明者馬偉 申請人:馬偉