申请日2013.09.03
公开(公告)日2013.12.25
IPC分类号C02F5/14
摘要
本发明提供了一种用于工业循环冷却水处理的，具有优良的阻CaCO3垢功能、良好的缓蚀能力并特别适用于在高温条件下使用的复合水处理剂及其制备方法。本发明的复合水处理剂，主要是由有机多元膦酸、水解聚马来酸酐或丙烯酸-马来酸酐、无机盐缓蚀剂、有机缓蚀剂等原料制备而成的。本发明提供的耐高温复合水处理剂与现有技术相比，化学稳定性和热稳定很高，保证了在高温条件下的阻垢效果，本发明提供的产品为针对成垢性离子含量高、介质温度较高的工业水系统，能有效地防止碳酸钙型垢的生成、允许较高的工作温度、能承受相当高的总盐含量和成垢性离子含量、原材料易得、生产实施过程安全。
权利要求书
1.一种复合水处理剂，其特征在于，主要是由以下重量份数的原材料制备而成的：
有机多元膦酸 5-30份，
水解聚马来酸酐或丙烯酸-马来酸酐 10-30份，
衣康酸-丙烯基磺酸钠共聚物或丙烯酸-2-丙烯酰基-2-甲基丙磺酸-次磷酸钠共聚物 10-20份，
2-丙烯酰基-2-甲基丙基膦酸-2-丙烯酰基-2-甲基丙磺酸共聚物或2-丙烯酰基-2-甲基丙基膦酸-苯乙烯磺酸钠共聚物 5-20份，
无机盐缓蚀剂 1-5份，
有机缓蚀剂 1-5份，
去离子水 15-35份。
2.如权利要求1所述复合水处理剂，其特征在于，所述有机多元膦酸选自聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化物、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、N,N,N-三亚甲基三膦酸-乙二胺-N-羟丙基磺酸中的一或两种。
3.如权利要求1所述复合水处理剂，其特征在于，所述无机盐缓蚀剂为钨酸钠或钼酸钠。
4.如权利要求1所述复合水处理剂，其特征在于，所述有机缓蚀剂为葡萄糖酸钠。
5.如权利要求1-4所述复合水处理剂的制备方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
(1)将水解聚马来酸酐或丙烯酸-马来酸酐及配方量去离子水利用真空从釜底阀门抽入釜中，搅拌5-15分钟，得混合液;
(2)关闭反应釜真空阀门，打开放空阀，放出适量混合液于敞口容器内，将钨酸钠或钼酸钠倒入装有混合液的敞口容器中，搅拌至无大块时利用真空从釜底阀门抽入反应釜中，然后关闭真空和釜底阀;
(3)打开反应釜釜盖，将有机缓蚀剂缓慢倒入釜内，然后关闭釜盖;
(4)将衣康酸-丙烯基磺酸钠共聚物或丙烯酸-2-丙烯酰基-2-甲基丙磺酸-次磷酸钠共聚物利用真空抽入高位槽Ⅰ中，然后关闭真空阀，放空;
(5)将2-丙烯酰基-2-甲基丙基膦酸-2-丙烯酰基-2-甲基丙磺酸共聚物或2-丙烯酰基-2-甲基丙基膦酸-苯乙烯磺酸钠共聚物利用真空抽入高位槽Ⅱ中，然后关闭真空阀，放空;
(6)开启加热阀和搅拌，升温至50℃，开始滴加高位槽Ⅰ和高位槽Ⅱ中的物料，滴加时间0.5-1.5小时，控制滴加温度在50～60℃之间，滴加完毕在50～60℃之间保温0.2-0.8小时;
(7)釜内物料降温至30℃，将聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化物或2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸或N,N,N-三亚甲基三膦酸-乙二胺-N-羟丙基磺酸抽入釜内，搅拌0.5-1小时后放料，即得所述复合水处理剂。
说明书
耐高温复合水处理剂及其制备方法
技术领域
本发明属于工业循环冷却水处理技术领域，涉及一种水处理剂及其制备方法。
背景技术
水资源是经济发展的重要能源之一，为了节约用水，循环水浓缩倍数不断提高，使得循环水质向高硬度、高碱度、高pH值和高温的方向发展，更提高了对水处理剂性能的要求。目前，已开发了大量在常温条件下使用的水处理剂及相应阻垢剂，并在实际生产中得到了广泛应用。然而随着现代工业的发展，换热介质水的温度大大提高，但由于常规水处理剂存在着某些缺陷，如热稳定性差，不具备较好的抗高温性能，在较高温度下易发生水解，使其阻垢效果随温度的上升迅速降低，故此在高温条件下达不到阻垢、缓蚀要求，因而要求在高温介质水中应用的水处理剂必须具有耐高温性能，化学稳定性和热稳定性突出，在高温介质中长期使用而不影响其阻垢缓蚀效果的功效。
本发明所提供的一种耐高温缓蚀阻垢剂，用以处理以高温介质水作为工业循环冷却水的循环冷却水系统，解决工业循环冷却水系统中的结垢、腐蚀问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于工业循环冷却水处理的，具有优良的阻CaCO3垢功能、良好的缓蚀能力并特别适用于在高温条件下使用的复合水处理剂及其制备方法。
本发明所述复合水处理剂，主要是由以下重量份数的原材料制备而成的：
有机多元膦酸 5-30份，
水解聚马来酸酐或丙烯酸-马来酸酐 10-30份，
衣康酸-丙烯基磺酸钠共聚物或丙烯酸-2-丙烯酰基-2-甲基丙磺酸-次磷酸钠共聚物 10-20份，
2-丙烯酰基-2-甲基丙基膦酸-2-丙烯酰基-2-甲基丙磺酸共聚物或2-丙烯酰基-2-甲基丙基膦酸-苯乙烯磺酸钠共聚物 5-20份，
无机盐缓蚀剂 1-5份，
有机缓蚀剂 1-5份，
去离子水 15-35份。
本发明中，所述的有机多元膦酸选自聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化物、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、N,N,N-三亚甲基三膦酸-乙二胺-N-羟丙基磺酸中的一或两种。
本发明中，所述的无机盐缓蚀剂为钨酸钠或钼酸钠。
本发明中，所述的有机缓蚀剂为葡萄糖酸钠。
本发明所述耐高温符合水处理剂的制备方法主要包括以下步骤：
(1)将水解聚马来酸酐或丙烯酸-马来酸酐及配方量去离子水利用真空从釜底阀门抽入釜中，搅拌5-15分钟，得混合液;
(2)关闭反应釜真空阀门，打开放空阀，放出适量混合液于敞口容器内，将钨酸钠或钼酸钠倒入装有混合液的敞口容器中，搅拌至无大块时利用真空从釜底阀门抽入反应釜中，然后关闭真空和釜底阀;
(3)打开反应釜釜盖，将有机缓蚀剂缓慢倒入釜内，然后关闭釜盖;
(4)将衣康酸-丙烯基磺酸钠共聚物或丙烯酸-2-丙烯酰基-2-甲基丙磺酸-次磷酸钠共聚物利用真空抽入高位槽Ⅰ中，然后关闭真空阀，放空;
(5)将2-丙烯酰基-2-甲基丙基膦酸-2-丙烯酰基-2-甲基丙磺酸共聚物或2-丙烯酰基-2-甲基丙基膦酸-苯乙烯磺酸钠共聚物利用真空抽入高位槽Ⅱ中，然后关闭真空阀，放空;
(6)开启加热阀和搅拌，升温至50℃，开始滴加高位槽Ⅰ和高位槽Ⅱ中的物料，滴加时间0.5-1.5小时，控制滴加温度在50～60℃之间，滴加完毕在50～60℃之间保温0.2-0.8小时;
(7)釜内物料降温至30℃，将聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化物或2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸或N,N,N-三亚甲基三膦酸-乙二胺-N-羟丙基磺酸抽入釜内，搅拌0.5-1小时后放料，即得所述复合水处理剂。
本发明使用时，只要将该复合水处理剂直接加入循环冷却水中即可，加入量为10～50mg/L。
本发明的阻垢机理：
主要是通过共聚物和垢物的螯合作用(络合增溶)、晶格畸变、分散作用(静电-排斥)来抑制垢物的形成。
2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸分子结构中含有膦基-PO3H2和羧基-COOH;N,N,N-三亚甲基三膦酸-乙二胺-N-羟丙基磺酸分子中含有磷酸基、磺酸基和羟基，可以和两个或多个金属离子螯合，形成两个或多个立体结构的大分子络合物，松散地分散于水中，使钙垢的正常结晶破坏，并使已形成的碳酸盐微晶分散于水介质中，减少水垢的形成。
水解聚马来酸酐或丙烯酸-马来酸酐、衣康酸-丙烯基磺酸钠共聚物或丙烯酸-2-丙烯酰基-2-甲基丙磺酸-次磷酸钠共聚物、2-丙烯酰基-2-甲基丙基膦酸-2-丙烯酰基-2-甲基丙磺酸共聚物或2-丙烯酰基-2-甲基丙基膦酸-苯乙烯磺酸钠共聚物为聚合物型阻垢分散剂，分子链带有多种官能团。羧酸基、羟基、磷酸基等基团能离解出氢离子使之成为带负电荷的阴离子，这些负离子与Ca2+、Mg2+等金属离子形成稳定络合物，增加了CaCO3在水中的溶解度;酰胺基团使其具有很好的水解稳定性、抗酸、抗碱及热稳定性;磺酸基团对磷酸钙污垢和磷酸锌污垢有独特的高抑制能力和对金属离子的稳定作用;与磷酸基团有很好的增效协同作用，并保持阻垢分散剂药力持久，不易结胶。
本发明的缓蚀机理:
钨酸钠属于成膜型缓蚀剂，WO42-离子首先在碳钢表面吸附，而后与Fe3+发生反应，在阳极区形成阻碍Fe2+扩散的钝化膜，从而起到缓蚀作用。
钼酸钠属阳极钝化型缓蚀剂，其缓蚀过程是MoO42-与 Fe2+首先形成非保护性混合物，然后Fe2+被水中溶解的氧氧化成 Fe3+，这时Fe2+钼酸盐络合物就转化成不溶于中性或碱性水溶液的钼酸高铁，最终钢铁表面为钼酸高铁所覆盖，形成保护膜。这种膜作用在于阻止Fe2+、Fe3+通过膜向溶液扩散，同时也阻止了腐蚀介质向金属表面的迁移，从而抑制了金属的腐蚀。
葡萄糖酸钠是一种多羟基羧酸型的缓蚀阻垢剂，缓蚀效果随温度升高而增加，当它与钼系、钨系缓蚀剂复配时可以使钼酸盐、钨酸盐的缓蚀效果明显提高。
本发明提供的耐高温复合水处理剂针对现有复合阻垢缓蚀剂在高温条件下阻垢缓蚀能力不尽人意的问题进行了改进，与现有技术相比具有如下优点：⑴有机多元膦酸、水解聚马来酸酐或丙烯酸-马来酸酐、衣康酸-丙烯基磺酸钠共聚物或AA/MBSN/HPA、2-丙烯酰基-2-甲基丙基膦酸-2-丙烯酰基-2-甲基丙磺酸共聚物或2-丙烯酰基-2-甲基丙基膦酸-苯乙烯磺酸钠共聚物均具有很高的钙容忍度及优异的阻垢分散性能，可用于高碱度、高硬度、高pH值的水质中;尤其是化学稳定性和热稳定很高，保证了在高温条件下的阻垢效果，在本配方中它们同时也可作为缓蚀剂使用。⑵本配方中的无机盐缓蚀剂低毒、无公害、无污染，不引起微生物滋生，适用于高温高pH值，它通常被用于钢铁防腐，对铜、铝、镉、银和锌也有一定的缓蚀作用，与其它物质复配能起到很好的缓蚀效果。⑶本配方中的有机缓蚀剂葡萄糖酸钠具有明显的协调效应，由于协调效应影响，缓蚀效果大大提高;缓蚀率随温度升高而增加，本身无毒，不造成环境污染。⑷由于本发明对各组分的重量份范围进行了限定，这些限定结合了试验数据、实际应用效果、经济和环境效益的考虑，充分满足了高温条件下高效的技术要求。⑸本发明提供的产品为针对成垢性离子含量高、介质温度较高的工业水系统，能有效地防止碳酸钙型垢的生成、允许较高的工作温度、能承受相当高的总盐含量和成垢性离子含量、原材料易得、生产实施过程安全。