申请日2010.10.20
公开(公告)日2012.05.16
IPC分类号C02F5/14
摘要
本发明涉及一种复合缓蚀阻垢剂及其应用，其中复合缓蚀阻垢剂包括a)选自水溶性硼酸盐、水溶性葡萄糖酸盐和水溶性硅酸盐中的两种不同类的盐;b)至少一种有机膦酸;c)至少一种阻垢分散剂，其中所述阻垢分散剂为含羧酸基聚合物。本发明的复合缓蚀阻垢剂综合性能好，其具有优良的阻CaCO3垢功能，还有良好的稳定水中Zn2+的能力和缓蚀性能，适用于循环冷却水处理，且有机膦酸的用量低，降低了磷排放对环境的危害。
翻译权利要求书
1.一种复合缓蚀阻垢剂，其中包含a)选自水溶性硼酸盐、水溶性 葡萄糖酸盐和水溶性硅酸盐中的两种不同类的盐;b)至少一种有机膦 酸;c)至少一种阻垢分散剂，所述阻垢分散剂为含羧酸基聚合物。
2.根据权利要求1所述的复合缓蚀阻垢剂，其特征在于所述硼酸盐 选自硼酸钠和硼酸钾，优选自硼酸钠，更优选自十水合四硼酸钠、四 水合八硼酸钠和五水合四硼酸钠。
3.根据权利要求1所述的复合缓蚀阻垢剂，其特征在于葡萄糖酸盐 选自葡萄糖酸钠、葡萄糖酸钾和葡萄糖酸锌。
4.根据权利要求1所述的复合缓蚀阻垢剂，其特征在于硅酸盐选自 正硅酸钠、偏硅酸钠、偏硅酸钾和正硅酸钾，优选自偏硅酸钠。
5.根据权利要求1所述的复合缓蚀阻垢剂，其特征在于所述有机膦 酸选自羟基乙叉二膦酸、氨基三甲叉膦酸、2-膦酸基-1，2，4-三 羧酸丁烷、羟基膦酸基乙酸、乙二胺四甲叉膦酸、二乙烯三胺五甲叉 膦酸、对二膦磺酸、甘氨酸二甲叉膦酸、谷氨酸二甲叉膦酸、氨基磺 酸二甲叉膦酸和氨基乙磺酸二甲叉膦酸和聚醚基多氨基亚甲基膦酸。
6.根据权利要求1所述的复合阻垢分散剂，其特征在于含羧酸基聚 合物选自均聚物、二元共聚物和三元共聚物，优选自聚天冬氨酸、聚 环氧琥珀酸、聚丙烯酸、聚马来酸酐、丙烯酸/丙烯酸羟丙酯共聚物、 丙烯酸/丙烯酸羟丙酯/丙烯酸甲酯共聚物、马来酸(酐)/苯乙烯磺酸 共聚物、丙烯酸/苯乙烯磺酸共聚物、丙烯酸酯/苯乙烯磺酸共聚物、 马来酸(酐)/烯丙基磺酸共聚物、丙烯酸/烯丙基磺酸共聚物、丙烯酸 /乙烯磺酸共聚物、丙烯酸/2-甲基-2′-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚 物、丙烯酸/丙烯酰胺/2-甲基-2′-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物、 丙烯酸/丙烯酸酯/2-甲基-2′-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物、丙烯 酸/马来酸/2-甲基-2′-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物和丙烯酸/2- 丙烯酰胺基-2-甲基丙膦酸/2-甲基-2′-丙烯酰胺基丙烷磺酸共 聚物。其中所述的丙烯酸酯优选自丙烯酸C1-8酯，更优选自丙烯酸甲 酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟丙酯。
7.根据权利要求1-6任一项所述的复合缓蚀阻垢剂，其特征在于相 对于待处理水溶液总量各组分的有效浓度为：硼酸盐(以四硼酸根计) 为10-40mg/L，葡萄糖酸盐浓度为10-60mg/L，硅酸盐(以二氧化硅 计)浓度为10-60mg/L，有机膦酸浓度为2-4mg/L，含羧酸基聚合物 浓度为2-20mg/L。
8.根据权利要求1-7任一项所述的复合缓蚀阻垢剂，其特征在于所 述阻垢缓蚀剂还含有杂环化合物作为铜材缓蚀剂，优选为巯基苯并噻 唑或苯并三氮唑。
9.根据权利要求1-8任一项所述的复合缓蚀阻垢剂，其特征在于所 述的阻垢缓蚀剂还含有锌盐，所述锌盐优选为硫酸锌或氯化锌。
10.根据权利要求8所述的复合缓蚀阻垢剂，其特征在于相对于待处 理水溶液总量铜材缓蚀剂的有效浓度为0.5-1.5mg/L。
11.根据权利要求9所述的复合缓蚀阻垢剂，其特征在于相对于待处 理水溶液总量锌盐的有效浓度以Zn2+计为0.5-3.0mg/L。
12.权利要求1-11任一项所述的复合缓蚀阻垢剂的应用，其特征在 于权利要求1-11任一项所述的复合缓蚀阻垢剂适用于循环冷却水处 理。
说明书
一种复合缓蚀阻垢剂及其在水处理中的应用
技术领域
本发明涉及一种复合阻垢缓蚀剂及其应用，具体地说涉及一种复 合缓蚀阻垢剂及其在循环冷却水处理中的应用。
背景技术
缓蚀、阻垢和微生物控制是循环水处理所要解决的三大问题，微 生物控制通过投加杀菌剂来实现，缓蚀和阻垢则由复合阻垢缓蚀剂配 方来解决。不同的水质，复合阻垢缓蚀剂所要解决的问题不同，对低 硬、低碱水质，采用自然pH值运行工艺，水处理配方重点解决缓蚀 问题，一般采用磷酸盐+有机膦+磺酸盐共聚物+锌盐配方。对高硬、 高碱水质，则根据水处理工艺的不同而不同，一种是调pH工艺，调 pH工艺运行的基本思路是用加入H2SO4的方法来控制循环水的pH值， 降低循环水中的碱度，进而防止系统结垢;同时增加配方中的缓蚀剂 和分散剂的用量，重点解决系统的腐蚀问题，一般采用有机膦+磺酸 盐共聚物+锌盐配方。此两种配方关键是稳定循环水中的磷酸盐和锌 盐;不调pH值工艺，主要解决阻垢问题，一般采用有机膦加共聚物 和视具体情况而加入锌盐的配方。
对中等硬度、碱度的水质，通常采用pH值自然运行配方，系统 pH值可达9.0，一般采用有机膦加含羧酸基聚合物的配方，配方侧重 阻垢，要求在一定的浓缩倍数下运行，具有阻垢效果好、腐蚀速率低 的优点。但是，如果要提高浓缩倍数，节约新鲜水用量，就难以达到 目的。
上述几种配方，可以针对不同的水质解决不同的问题，但是都存 在总磷浓度偏高的问题，随着国家环保标准的严格，磷排放也日益受 到限制，低磷或无磷配方越来越受到重视。葡萄糖酸钠是一种多羟基 羧酸型缓蚀剂，分子式中不含磷，可以作为循环水的水质稳定剂。葡 萄糖酸钠作为作为一种天然有机水处理剂得到应用，使用该产品不会 对人类和环境造成任何直接或间接的危害，但是该产品单独使用需要 的剂量高，为微生物的营养源。
袁万钟等(硼砂-葡萄糖酸钠缓蚀剂在中性介质中对碳钢的协同 缓蚀作用，化工腐蚀与防护，1992，3：31～33)以葡萄糖酸钠和四 硼酸钠复配作为碳钢缓蚀剂，只使用这两种缓蚀剂，使用浓度达到 1000mg/L，浓度较高，而且配方不具有阻垢性能，使用于循环冷却水 处理有缺陷。
陈颖敏等(聚环氧琥珀酸及其复配物阻垢缓蚀性能的研究，工业 水处理，2009，7：21～24)针对火电厂循环冷却水水质研究了聚环 氧琥珀酸(PESA)与葡萄糖酸钠和其它药剂的复配作用，结果表明： 针对凝汽器铜材质(HSn-70A)，10mg/LPESA+0.5mg/L苯并三氮唑 (BTA)+2mg/LZn2++10mg/L葡萄糖酸钠，铜的腐蚀率仅为0.0005 mm/a。该研究针对铜材质，且为高硬高碱水质不调pH运行，仅考虑 腐蚀情况。
发明内容
发明人研究发现：硼酸盐、葡萄糖酸盐和硅酸盐之间具有缓蚀增 效作用，两两组合可以降低单一药剂的使用量，与有机膦酸及含羧酸 基共聚物阻垢分散剂组成复合配方具有有效地抑制磷酸钙垢、锌垢和 分散碳酸钙垢的性能。应用于循环水处理时，可降低有机膦酸的加入 量。
本发明的目的在于提供一种复合缓蚀阻垢剂。
本发明的另一个目的在于将本发明的复合阻垢缓蚀剂应用于循 环冷却水处理。
为达到上述目的，本发明提供了适用于循环冷却水处理的复合阻 垢缓蚀剂，其中包括a)选自硼酸盐、葡萄糖酸盐和硅酸盐中的两种 不同类的盐;b)至少一种有机膦酸;c)至少一种阻垢分散剂，所述阻 垢分散剂为含羧酸基聚合物。
考虑价格因素，在效果相近的情况下，本发明一般优选钠盐缓蚀 阻垢剂。
本发明所述硼酸盐选自硼酸钠和硼酸钾，优选自硼酸钠，更优选 自十水合四硼酸钠、四水合八硼酸钠和五水合四硼酸钠。所述葡萄 糖酸盐选自葡萄糖酸钠、葡萄糖酸钾和葡萄糖酸锌。所述硅酸盐选自 硅酸钠、偏硅酸钠、偏硅酸钾和硅酸钾，优选自偏硅酸钠。
本发明的有机膦酸选自羟基乙叉二膦酸、氨基三甲叉膦酸、2- 膦酸基-1，2，4-三羧酸丁烷、羟基膦酸基乙酸、乙二胺四甲叉膦 酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、对二膦磺酸、甘氨酸二甲叉膦酸、谷氨 酸二甲叉膦酸、氨基磺酸二甲叉膦酸和氨基乙磺酸二甲叉膦酸、聚醚 基多氨基亚甲基膦酸。
本发明所述含羧酸基聚合物为均聚物、二元共聚物或三元共聚 物，优选为至少一种选自聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、聚丙烯酸、聚 马来酸酐、丙烯酸(AA)/丙烯酸羟丙酯(HPA)共聚物(简称T225)、 丙烯酸/丙烯酸羟丙酯/丙烯酸甲酯共聚物、马来酸(酐)/苯乙烯磺酸 共聚物、丙烯酸/苯乙烯磺酸共聚物、丙烯酸酯/苯乙烯磺酸共聚物、 马来酸(酐)/烯丙基磺酸共聚物、丙烯酸/烯丙基磺酸共聚物、丙烯酸 /乙烯磺酸共聚物、丙烯酸/2-甲基-2′-丙烯酰胺基丙烷磺酸 (AMPS)共聚物、丙烯酸/丙烯酰胺/2-甲基-2′-丙烯酰胺基丙烷 磺酸共聚物、丙烯酸/丙烯酸酯/2-甲基-2′-丙烯酰胺基丙烷磺酸 共聚物、丙烯酸/马来酸/2-甲基-2′-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物、 丙烯酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙膦酸/2-甲基-2′-丙烯酰胺基 丙烷磺酸共聚物。其中所述的丙烯酸酯优选自丙烯酸C1-8酯，更优选 自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟丙酯。
复合缓蚀阻垢剂相对于待处理水溶液总量，各组分的有效浓度 为：硼酸盐(以四硼酸根计)为10-40mg/L，葡萄糖酸盐浓度为 10-60mg/L，硅酸盐(以二氧化硅计)浓度为10-60mg/L，有机膦酸 浓度为2-4mg/L，含羧酸基聚合物浓度为2-20mg/L。
在循环冷却水系统中使用铜材设备时，复合缓蚀阻垢剂还可含有 杂环化合物作为铜材缓蚀剂，所述的铜材缓蚀剂优选为巯基苯并噻唑 或苯并三氮唑，铜材缓蚀剂的有效浓度为0.5-1.5mg/L。
在将复合阻垢缓蚀剂用于循环冷却水时，还可含有锌盐作为缓蚀 剂，所述锌盐优选为硫酸锌或氯化锌。相对于待处理水溶液总量，锌 盐的有效浓度(以Zn2+计)为0.5-3.0mg/L。
可用常规方法制备复合阻垢缓蚀剂，各组分的加料次序并不重 要，例如可以将含羧酸基聚合物、硼酸盐、葡萄糖酸盐、硅酸盐、锌 盐、有机膦酸和铜材缓蚀剂(如果有的话)以及水按预定的比例混合， 即可制得所需的复合阻垢缓蚀剂。
本发明的复合缓蚀阻垢剂综合性能好，其具有优良的阻CaCO3垢 性能，还有很好的稳定水中Zn2+的能力和缓蚀性能，适用于循环冷却 水处理。此外，本发明复合阻垢缓蚀剂中有机膦酸的用量少，可减少 磷排放对环境的危害。
本发明的复合缓蚀阻垢剂可应用于循环冷却水处理，特别适合于 钙硬度与总碱度之和为300mg/L以上的高硬度、高碱度水质采用加酸 调pH值工艺的情况。
对于钙硬度与总碱度之和为100mg/L以下的低硬度、低碱度水 质，其要解决的主要问题也是缓蚀问题，同样，本发明的复合阻垢缓 蚀剂也适用于该循环冷却水的处理。