一種含黃腐酸的無磷阻垢緩蝕劑及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于處理循環冷卻水用的緩蝕劑，具體涉及的是一種含黃腐酸的無 磷阻垢緩蝕劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 人口的迅猛增加和工業的飛速發展，導致水資源日益短缺，西北地區更為，故節約 用水已成為開發水資源的重要途徑，被人們廣泛關注，其中循環冷卻水占工業總用水量的 90%以上，減少循環水系統排污，對循環水進行處理以提高循環水的濃縮倍率，可使水的重 復利用率達96%以上。國內在水處理劑方面研究較多的是有機膦酸阻垢劑和共聚物阻垢分 散劑，化學性能穩定，能耐較高溫度和PH，是當前使用較多的一類水處理劑，如ATMP、HEDP 等，但有機磷酸不能有效抑制磷酸鈣垢、鋅垢以及氧化鐵等沉淀問題，而且有機膦酸阻垢劑 時間長會分解成正磷酸鹽，導致環境水域的富營養化，促進菌藻的生長而形成赤潮，造成水 源污染，另外，現有的阻垢緩蝕劑阻垢率大多在95%左右，緩蝕率在93%左右，阻垢率和緩蝕 率相對較低，因此含磷阻垢劑的使用已受到限制，開發低磷或無磷的綠色阻垢劑已成為當 今水處理劑的主要方向，共聚物阻垢劑(包括二元、三元、多元共聚物）主要有丙烯酸、馬來 酸酐等，其阻垢性能較好，但缺點是不能生物降解。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是提供一種含黃腐酸的無磷阻垢緩蝕劑，具有良好的緩蝕性能和阻 垢性能，特別適合我國北方高硬度、高堿度水質。
[0004] 本發明的另一個目的是提供上述無磷阻垢緩蝕劑的制備方法。
[0005] 本發明所采用的技術方案是， 一種含黃腐酸的無磷阻垢緩蝕劑，按質量百分比，由以下組份組成：20~50%的阻垢組 份，15~40%的緩蝕組份和10~65%的去離子水，以上各組份的質量百分比總和為100% ; 所述阻垢組份按質量百分比，由以下組份組成：25~40%的黃腐酸，20~30%的馬來酸-丙 烯酸二元共聚物，30~55%的聚天冬氨酸，以上各組份的質量百分比總和為100% ; 所述緩蝕組份按質量百分比，由以下組份組成：30~55%的硫酸鋅，45~70%的聚氧乙烯 環烷酸咪唑啉，以上各組份的質量百分比總和為100%。
[0006] 上述含黃腐酸的無磷阻垢緩蝕劑的制備方法，其具體操作步驟如下： 步驟1， 按質量百分比，稱取20~50%的阻垢組份，15~40%的緩蝕組份和10~65%的去離子水，以 上各組份的質量百分比總和為100% ; 其中，阻垢組份由質量百分比為25~40%的黃腐酸，20~30%的馬來酸-丙烯酸二元共聚 物，30~55%的聚天冬氨酸組成，以上各組份的質量百分比總和為100% ; 緩蝕組份由質量百分比為30~55%的硫酸鋅，45~70%的聚氧乙烯環烷酸咪唑啉組成， 以上各組份的質量百分比總和為100%; 步驟2， 將硫酸鋅加入去離子水中，充分攪拌使硫酸鋅完全溶解，得到混合物A; 步驟3， 向混合物A中加入黃腐酸，攪拌均勻，得到混合物B; 步驟4， 向混合物B中依次加入馬來酸-丙烯酸二元共聚物和聚天冬氨酸，攪拌均勻，得到混合 物C; 步驟5， 向混合物C中加入聚氧乙烯環烷酸咪唑啉，攪拌均勻，即得到無磷阻垢緩蝕劑。
[0007] 本發明的有益效果是， 1. 本發明緩蝕劑為無磷藥劑，可杜絕菌類營養的外在供給，有效遏制了菌類的快速繁 殖，大大降低了循環水系統排污造成的環境污染； 2. 在各類熱交換器循環冷卻水中，本發明緩蝕劑在起到阻垢分散性能的同時具有緩 蝕性能，并且在使用時不用調整冷卻水的PH值，依靠提高成垢離子在溶液中的溶解度，抑 制了無機難溶鹽的形成，因此本發明緩蝕劑在堿性條件下也可使用； 3. 本發明緩蝕劑具有較強的絡合、分散作用，通常能影響晶格定向生長，影響晶格歪 曲，在循環水里可破壞碳酸鈣晶體的形狀，使其形成分散的碳酸鈣顆粒，不易聚合在一起附 著在換熱器表面，對鈣離子濃度、堿度、硫酸根離子及鐵離子具有較好的穩定性，能同時且 有效的減少CaC03、CaS04、BaS04、SrS04、CaF2、Si02 垢的生成； 4、本發明含有黃腐蝕，黃腐蝕是一種從風化煤里提取的天然有機酸，其分子量小，含 活性基團很多，具有親水性，所以黃腐酸易溶于水、酸、堿等溶液，抗硬水絮凝能力高，具有 抑制碳酸鈣、硫酸鈣、磷酸鈣和膦酸鈣垢的生成，能有效起到阻垢緩蝕作用。
【具體實施方式】
[0008] 本發明提供一種含黃腐酸的無磷阻垢緩蝕劑，由阻垢組份、緩蝕組份和去離子水 組成。
[0009] 阻垢組份由黃腐酸、馬來酸-丙烯酸二元共聚物和聚天冬氨酸組成；黃腐酸分子 量小，含活性基團很多，具有親水性，所以黃腐酸易溶于水、酸、堿等溶液，抗硬水絮凝能力 高，具有抑制碳酸鈣、硫酸鈣、磷酸鈣和膦酸鈣垢，起到阻垢緩蝕作用；馬來酸-丙烯酸二元 共聚物屬于分散劑，具有較強的絡合、分散作用，通常能影響晶格定向生長，影響晶格歪曲， 在循環水里可破壞碳酸鈣晶體的形狀，使其形成分散的碳酸鈣顆粒，不易聚合在一起附著 在換熱器表面；聚天冬氨酸屬于陰離子型，可與鈣、鎂、鋁等陽離子形成穩定的絡合物，增加 了成垢離子在溶液中的溶解度，抑制了無機難溶鹽的形成。
[0010] 緩蝕組份由的硫酸鋅和聚氧乙烯環烷酸咪唑啉組成；硫酸鋅屬于陰極緩蝕劑，在 陰極部位，當鋅離子靠近金屬表面時，與聚集在陰極的OH-迅速反應生成氫氧化鋅沉淀，沉 積于陰極的表面上，形成的沉積膜使溶解氧很難達到陰極，從而縮小陰極面積，減緩陰極反 應過程從而抑制整個腐蝕反應的進行；聚氧乙烯環烷酸咪唑啉首先和金屬機體在金屬表面 形成吸附膜，這層吸附膜像疏松網一樣裹在金屬表面，形成一層牢固的吸附膜層，阻隔循環 水和金屬機體的接觸從而起到緩蝕作用。
[0011] 實施例I 一種含黃腐酸的無磷阻垢緩蝕劑的制備方法，具體操作步驟如下： 步驟1， 稱取300g的阻垢組份，300g的緩蝕組份和400g的去離子水； 其中，300g的阻垢組份由質量百分比為27%的黃腐酸，28%的馬來酸-丙烯酸二元共聚 物，45%的聚天冬氨酸組成； 300g的緩蝕組份由質量百分比為30%的硫酸鋅，70%的聚氧乙烯環烷酸咪唑啉組成； 步驟2， 將硫酸鋅加入去離子水中，充分攪拌使硫酸鋅完全溶解，得到混合物A; 步驟3， 向混合物A中加入黃腐酸，攪拌均勻，得到混合物B; 步驟4， 向混合物B中依次加入馬來酸-丙烯酸二元共聚物和聚天冬氨酸，攪拌均勻，得到混合 物C; 步驟5， 向混合物C中加入聚氧乙烯環烷酸咪唑啉，攪拌均勻，即得到無磷阻垢緩蝕劑A。
[0012] "旋轉掛片測腐蝕率"參照國家標準GB/T18175-2000,利用RCC-I型轉腐蝕掛片試 驗儀，在溫度45土 1°C，轉速lOOr/min條件下運行72小時進行旋轉掛片法腐蝕試驗； A試驗方法提要： 旋轉掛片腐蝕試驗方法是在實驗室給定條件下，用試片的質量損失計算出腐蝕率和緩 蝕率來評定水處理劑的緩蝕性能。
[0013] 實驗步驟： ①將試片用濾紙把防銹油脂擦拭干凈，然后分別在丙酮和無水乙醇中用脫脂棉擦洗 (每10片試片用不少于50ml上述試劑)，置于干凈濾紙上，用濾紙吸干，置于干燥器中4h以 上，稱量(精確到〇. 〇〇〇2g)，保存于干燥器中，待用。
[0014] ②按實驗要求，配制好無磷緩蝕阻垢劑A儲備溶液。儲備溶液濃度一般為運轉濃 度的100倍左右。儲備溶液應在當天或前一天配制。
[0015] ③按試驗要求，準備好試驗用水。試驗用水為現場水。
[0016] ④在試杯中加入無磷緩蝕阻垢劑A儲備溶液精確到0. 02ml，在2000ml試杯中加試 驗用水到一定體積，混勻，即為試液。在試杯外壁與液面同一水平處劃上刻線。將試杯置于 恒溫水浴中，向各試杯中連續通入空氣。
[0017] ⑤待試片按一定旋轉速度轉動，并開始計時。
[0018] ⑥試杯不加蓋，令試液自然蒸發，每隔Ih~2h補加蒸餾水一次，使液面保持在刻 線處。
[0019]