申请日2017.08.16
公开(公告)日2017.11.24
IPC分类号C02F5/14; C02F5/10; C23F11/08
摘要
本发明提供了一种适合高氯污水回用的复合水处理剂，其组成成分及重量配比为：2‑羟基膦酰基乙酸15%‑25%、羧乙基硫代丁二酸6%‑21%、十水合四硼酸钠1%‑8%、亚硫酸氢钠18%‑30%、焦磷酸钾1%‑10%、其余为去离子水。在采用污水回用的水质条件下，该药剂具有适用高氯离子，分散效果优异，管道无沉积，抗油污，形成的沉积膜保护碳钢、不锈钢性作用明显，投加剂量低，有利于环保，阻垢性能优异等特点。
权利要求书
1.一种适合高氯污水回用的复合水处理剂，其特征在于，其组成成分及重量配比为：2-羟基膦酰基乙酸15%-25%、羧乙基硫代丁二酸6%-21%、十水合四硼酸钠1%-8%、亚硫酸氢钠18%-30%、焦磷酸钾1%-10%、其余为去离子水。
2.根据权利要求1所述的一种适合高氯污水回用的复合水处理剂，其特征在于，其组成成分及重量配比为：2-羟基膦酰基乙酸18%-22%、羧乙基硫代丁二酸10%-18%、十水合四硼酸钠3%-6%、亚硫酸氢钠22%-28%、焦磷酸钾3%-8%、其余为去离子水。
3.一种如权利要求1所述的适合高氯污水回用的复合水处理剂的制备方法，其特征在于，具体方法如下：
1)首先将十水合四硼酸钠、亚硫酸氢钠和焦磷酸钾加入承压式反应釜A中，开启搅拌，加热至210℃-350℃，持续搅拌1-3小时，使其相互融合结晶化;
2)在另一个承压式反应釜B中注入去离子水，开启加热搅拌，使温度达到90℃-110℃，此时饱和蒸汽压为70KPa-143KPa，使去离子水全部蒸汽化;
3)这时待承压式反应釜A中温度降至100℃-130℃时，将汽化的去离水蒸汽全部通入承压式反应釜A中，开启搅拌混合，再将2-羟基膦酰基乙酸和羧乙基硫代丁二酸依次注入承压式反应釜A中，持续搅拌时间不低于90min;
4)观察溶液清亮无杂质后，测其PH值为2-4，融合完成，混匀后保温1-2小时，再冷却至室温后得到一种适合高氯污水回用的复合水处理剂。
说明书
一种适合高氯污水回用的复合水处理剂及制备方法
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种适合高氯污水回用的复合水处理剂及制备方法。
背景技术
工业上普遍采用循环冷却水系统，要提高工业水的重复利用率，可以通过提高循环水浓缩倍数和污水回用作为循环水系统补充水来实现，通过污水回用能够为工业循环水系统节省新水90%以上。污水回用是指污水加以处理再生后回用于可用于再生水的地方去，从而将污水化为水资源加以利用。污水回用跟补充新水相比，水质条件相对较差，其中悬浮物、油含量、钙硬度、氯离子等相对较高，为了抑制结垢和控制腐蚀，一般常规的有机磷缓蚀阻垢剂投加量往往需要加倍投加。
污水回用带来的水质改变会造成循环水系统更易结垢、不锈钢管件寿命缩短，管道腐蚀及微生物危害等问题，造成换热器设备效率下降、堵塞、腐蚀穿孔等严重问题，常规的有机磷缓蚀阻垢剂需要将原来的用量提高2-3倍来抑制腐蚀结垢，但对于氯离子在1000mg/L-2000mg/L时，氯离子对于碳钢和不锈钢管道能够造成点蚀，严重时管道会腐蚀穿孔。常规的有机磷缓蚀阻垢剂即使提高浓度也难以满足，这对循环水的水处理剂提出了更高的要求，要适合污水回用的水质条件，具有高缓蚀性及阻垢性，且适用氯离子在1000mg/L-2000mg/L。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点提供一种适合高氯污水回用的复合水处理剂及制备方法，在采用污水回用的水质条件下，该药剂具有适用高氯离子，分散效果优异，管道无沉积，抗油污，形成的沉积膜保护碳钢、不锈钢性作用明显，投加剂量低，有利于环保，阻垢性能优异等特点。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种适合高氯污水回用的复合水处理剂，其组成成分及重量配比为：2-羟基膦酰基乙酸15%-25%、羧乙基硫代丁二酸6%-21%、十水合四硼酸钠1%-8%、亚硫酸氢钠18%-30%、焦磷酸钾1%-10%、其余为去离子水。
一种适合高氯污水回用的复合水处理剂，其组成成分及重量配比优选为：2-羟基膦酰基乙酸18%-22%、羧乙基硫代丁二酸10%-18%、十水合四硼酸钠3%-6%、亚硫酸氢钠22%-28%、焦磷酸钾3%-8%、其余为去离子水。
一种适合高氯污水回用的复合水处理剂的制备方法，具体方法如下：
1)首先将十水合四硼酸钠、亚硫酸氢钠和焦磷酸钾加入承压式反应釜A中，开启搅拌，加热至210℃-350℃，持续搅拌1-3小时，使其相互融合结晶化;
2)在另一个承压式反应釜B中注入去离子水，开启加热搅拌，使温度达到90℃-110℃，此时饱和蒸汽压为70KPa-143KPa，使去离子水全部蒸汽化;
3)这时待承压式反应釜A中温度降至100℃-130℃时，将汽化的去离水蒸汽全部通入承压式反应釜A中，开启搅拌混合，再将2-羟基膦酰基乙酸和羧乙基硫代丁二酸依次注入承压式反应釜A中，持续搅拌时间不低于90min;
4)观察溶液清亮无杂质后，测其PH值为2-4，融合完成，混匀后保温1-2小时，再冷却至室温后得到一种适合高氯污水回用的复合水处理剂。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
1)适用于污水回用的循环水水质条件，对不锈钢和碳钢缓蚀性能优异。
2)本发明水处理剂对于氯离子在1000mg/L-2000mg/L，不锈钢缓蚀效果显著，远小于0.005mm/a，符合工业循环冷却水处理设计规范(GB 50050--2007)的要求。
3)本发明的水处理剂分散效果优异，管道无沉积，抗油污吸附损耗小，阻垢性能优异。
4)本发明的水处理剂成本低，利于环保，投加量仅为30mg/L-40mg/L，通过本发明的方法配制的药剂药效性能稳定，有效使用期长。
5)本发明的水处理剂具有良好的协同性，药剂间兼容性好，具有优异的缓蚀阻垢性能。
具体实施方式
下面对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。
一种适合高氯污水回用的复合水处理剂，其组成成分及重量配比为：2-羟基膦酰基乙酸15%-25%、羧乙基硫代丁二酸6%-21%、十水合四硼酸钠1%-8%、亚硫酸氢钠18%-30%、焦磷酸钾1%-10%、其余为去离子水。
一种适合高氯污水回用的复合水处理剂，其组成成分及重量配比优选为：2-羟基膦酰基乙酸18%-22%、羧乙基硫代丁二酸10%-18%、十水合四硼酸钠3%-6%、亚硫酸氢钠22%-28%、焦磷酸钾3%-8%、其余为去离子水。
2-羟基膦酰基乙酸(HPAA)具有化学稳定性好，不易水解，无毒无污染等优点，对高硬度水具有良好的缓蚀效果，成膜稳定，它能够与多种水处理剂复合使用，具有非常突出的协同作用。
羧乙基硫代丁二酸(CETSA)具有生物分解性、乳化分散性、螯合性等多种优异性能，用于除去碳钢及不锈钢管道和热交换器的沉积物效果较好，能够有效抑制垢下腐蚀的出现，是一种性能优异的阻垢剂。
亚硫酸氢钠属低毒化合物，它拥有除氧和除氯的双重作用。
十水合四硼酸钠在复合水处理剂中的复配使用能起到协同增效的作用。
焦磷酸钾对于硬水中的Ca2+、Mg2+有较强络合能力，并形成较为松软的垢体，清除污垢性能优异。
一种适合高氯污水回用的复合水处理剂的制备方法，具体方法如下：
1)首先将十水合四硼酸钠、亚硫酸氢钠和焦磷酸钾加入承压式反应釜A中，开启搅拌，加热至210℃-350℃，持续搅拌1-3小时，使其相互融合结晶化;
2)在另一个承压式反应釜B中注入去离子水，开启加热搅拌，使温度达到90℃-110℃，此时饱和蒸汽压为70KPa-143KPa，使去离子水全部蒸汽化;
3)这时待承压式反应釜A中温度降至100℃-130℃时，将汽化的去离水蒸汽全部通入承压式反应釜A中，开启搅拌混合，再将2-羟基膦酰基乙酸和羧乙基硫代丁二酸依次注入承压式反应釜A中，持续搅拌时间不低于90min;
4)观察溶液清亮无杂质后，测其PH值为2-4，融合完成，混匀后保温1-2小时，再冷却至室温后得到一种适合高氯污水回用的复合水处理剂。
本发明适合高氯污水回用的复合水处理剂的使用方法如下：
1.初次使用本发明高氯污水回用的复合水处理剂需要按照40mg/L投加，为使使用效果最佳，需要连续投加7天时间。
2.连续7天检测循环水中总磷维持在4mg/L-5mg/L时，这时将投加量降至30mg/L，并连续投加即可起到很好的保护碳钢和不锈钢的作用。
本发明制备的复合水处理剂可用于污水回用的化工、冶金、石油和电力等领域循环冷却水系统。
下面通过实施例进一步说明本发明特点。
实施例1：
表1：发电净环污水回用循环水系统水质
在表1的水质条件下，采用《水处理剂缓蚀阻垢性能的测定--旋转挂片法》(GB/T18175-2000)进行旋转挂片腐蚀实验，每组配方按质量浓度40mg/L投加，按实验温度45℃，实验时间72小时，实验材质为不锈钢、碳钢。阻垢率按照《水处理剂阻垢性能的测定--碳酸钙沉积法》(GB-T 16632-2008)标准执行测定。复合水处理剂配方为：2-羟基膦酰基乙酸：22%、羧乙基硫代丁二酸：12%、十水合四硼酸钠：8%、亚硫酸氢钠：26%、焦磷酸钾：3%、其余为去离子水。其不锈钢挂片腐蚀速率0.0021mm/a，碳钢挂片腐蚀速率0.0187mm/a，碳酸钙阻垢率为95%。
实施例2：
表2：炼钢净环污水回用循环水系统水质
在表2的水质条件下，采用《水处理剂缓蚀阻垢性能的测定--旋转挂片法》(GB/T18175-2000)进行旋转挂片腐蚀实验，每组配方按质量浓度40mg/L投加，按实验温度45℃，实验时间72小时，实验材质为不锈钢、碳钢。阻垢率按照《水处理剂阻垢性能的测定--碳酸钙沉积法》(GB-T 16632-2008)标准执行测定。复合水处理剂配方为：2-羟基膦酰基乙酸：22%、羧乙基硫代丁二酸：18%、十水合四硼酸钠：5%、亚硫酸氢钠：22%、焦磷酸钾：8%、其余为去离子水。其不锈钢挂片腐蚀速率0.0019mm/a，碳钢挂片腐蚀速率0.0211mm/a，碳酸钙阻垢率为96%。
实施例3：
表3：高炉净环污水回用循环水系统水质
在表3的水质条件下，采用《水处理剂缓蚀阻垢性能的测定--旋转挂片法》(GB/T18175-2000)进行旋转挂片腐蚀实验，每组配方按质量浓度40mg/l投加，按实验温度45℃，实验时间72小时，实验材质为不锈钢、碳钢。阻垢率按照《水处理剂阻垢性能的测定--碳酸钙沉积法》(GB-T 16632-2008)标准执行测定。复合水处理剂配方为：2-羟基膦酰基乙酸：25%、羧乙基硫代丁二酸：15%、十水合四硼酸钠：5%、亚硫酸氢钠：28%、焦磷酸钾：3%、其余为去离子水。其不锈钢挂片腐蚀速率0.0038mm/a，碳钢挂片腐蚀速率0.0597mm/a，碳酸钙阻垢率为92%。
实施例4：
工业试验在某钢厂炼钢污水回用循环水系统进行，水质条件见表4。
表4：某钢厂炼钢污水回用循环水系统水质
在表4的水质条件下，复合水处理剂配方为：2-羟基膦酰基乙酸：18%、羧乙基硫代丁二酸：20%、十水合四硼酸钠：3%、亚硫酸氢钠：24%、焦磷酸钾：10%、其余为去离子水。按质量浓度40mg/l投加，连续投加7天后，将投加量降至30mg/L，试验时间1个月，试片悬挂不锈钢和碳钢。试验结果为：不锈钢挂片腐蚀速率0.0035mm/a，碳钢挂片腐蚀速率0.0431mm/a，检修设备不锈钢和碳钢部件表面光滑清洁，并无沉积污垢，符合工业循环冷却水处理设计规范(GB 50050--2007)的要求，满足生产需求。