申请日2006.10.31
公开(公告)日2008.05.07
IPC分类号C02F5/10; C02F5/14; C02F5/12
摘要
本发明提供了一种阻垢缓蚀剂及其使用方法。该药剂包括：多氨基多醚基甲叉膦酸、聚天冬氨酸、含有磺酸基的丙烯酸类聚合物、至少一种其他的有机膦酸，还可以包括锌盐、无机酸、锰盐、铜缓蚀剂。该药剂适用于高硬、高碱、高盐水质，在水中钙硬度与总碱度之和达到1500mg/L、其中钙硬度1000mg/L(均以碳酸钙计)的条件下，该药剂具有优异的阻垢缓蚀性能，可以应用于石油化工、电力、造纸等行业的循环冷却水系统以及海水淡化、反渗透等恶劣水质条件的水处理过程。
权利要求书
1.一种阻垢缓蚀剂，包括：多氨基多醚基甲叉膦酸、聚天冬氨酸、含有磺酸基 的丙烯酸类聚合物、以及至少一种其他的有机膦酸。
2.根据权利要求1所述的阻垢缓蚀剂，其特征在于：
所述多氨基多醚基甲叉膦酸是如通式1表示的化合物，
[通式1]
式中n是整数，其平均值从2至12，M是氢或合适的阳离子，每个R可相 同或不同，可为氢或甲基。
3.根据权利要求1所述的阻垢缓蚀剂，其特征在于：
所述多氨基多醚基甲叉膦酸的含量为15～60wt%，所述聚天冬氨酸的含量为 1～45wt%，所述含有磺酸基的丙烯酸类聚合物的含量为1～45wt%，所述其他有 机膦酸的含量为1～45wt%。
4.根据权利要求3所述的阻垢缓蚀剂，其特征在于：
所述多氨基多醚基甲叉膦酸的含量为25～50wt%，所述聚天冬氨酸的含量为 5～20wt%，所述含有磺酸基的丙烯酸类聚合物的含量为10～25wt%，所述其他 有机膦酸的含量为10～25wt%。
5.根据权利要求1所述的阻垢缓蚀剂，其特征在于：
所述其他有机膦酸选自：二乙烯三胺五甲叉膦酸、羟基亚乙基二膦酸、氨基 三甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸、2-羟基膦酸基乙酸、2-膦酰基丁烷-1，2，4-三羧 酸。
6.根据权利要求1所述的阻垢缓蚀剂，其特征在于：
所述含有磺酸基的丙烯酸类聚合物选自：丙烯酸/2-丙烯酰-2-甲基丙磺酸/丙 烯酸羟丙酯三元共聚物、丙烯酸/2-丙烯酰-2-甲基磺酸/丙烯酸羟丙酯三元共聚 物、丙烯酸/磺酸基苯乙烯/丙烯酸羟丙酯三元共聚物、丙烯酸/丙烯磺酸/丙烯酸 羟丙酯三元共聚物。
7.根据权利要求1～6之一所述的阻垢缓蚀剂，其特征在于：
包括至少一种锌盐和至少一种无机酸。
8.根据权利要求7所述的阻垢缓蚀剂，其特征在于：
所述锌盐选自：硫酸锌、氯化锌，锌盐的含量为1～20wt%;
所述无机酸选自：硫酸、盐酸，无机酸的含量为1～30wt%。
9.根据权利要求8所述的阻垢缓蚀剂，其特征在于：
锌盐的含量为5～15wt%，无机酸的含量为5～20wt%。
10.根据权利要求1～6之一所述的阻垢缓蚀剂，其特征在于：
包括至少一种锰盐。
11.根据权利要求10所述的阻垢缓蚀剂，其特征在于：
所述锰盐选自乙酸锰、氯化锰，锰盐的含量为0.1～5.0wt%。
12.根据权利要求11所述的阻垢缓蚀剂，其特征在于：
锰盐的含量为0.5～2.0wt%。
13.根据权利要求1～6之一所述的阻垢缓蚀剂，其特征在于：
包括至少一种铜缓蚀剂。
14.根据权利要求13所述的阻垢缓蚀剂，其特征在于：
所述铜缓蚀剂选自：苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、巯基苯并噻唑，铜缓蚀 剂的含量为0.1～3.0wt%。
15.根据权利要求14所述的阻垢缓蚀剂，其特征在于：
铜缓蚀剂的含量为0.5～2.0wt%
16.根据权利要求1所述的阻垢缓蚀剂，其特征在于：
包括：30～45wt%的多氨基多醚基甲叉膦酸、10～25wt%的二乙烯三胺五甲 叉膦酸、10～20wt%的聚天冬氨酸、10～25wt%的含有磺酸基的丙烯酸类聚合物、 5～15wt%的硫酸锌、5～20wt%的硫酸、0.5～2.0wt%的乙酸锰、0.5～2.0wt%的 苯并三氮唑。
17.一种水处理方法，包括将权利要求1～16所述的阻垢缓蚀剂引入循环冷却 水系统的步骤。
18.根据权利要求17所述的水处理方法，其特征在于：
所述阻垢缓蚀剂在水中的浓度为10～150mg/L。
19.根据权利要求18所述的水处理方法，其特征在于：
所述阻垢缓蚀剂在水中的浓度为50～100mg/L。
说明书
一种阻垢缓蚀剂及其在水处理中的应用
技术领域
本发明涉及一种水处理剂，特别是涉及一种用于高硬、高碱水质的阻垢缓 蚀剂和使用该阻垢缓蚀剂的水处理方法。
背景技术
在工业生产中，冷却水的用量约占总用水量的60～80%，减少循环水系统的 新鲜水补水量可以有效降低水耗、节约水资源。
在循环冷却水中，一般都含有一些成垢物质，这些物质沉积成垢会影响循 环水系统的正常运行，这种情况在较高钙硬度和碱度的水中表现得尤其突出。
为了减少循环冷却水系统的新鲜水用量，目前主要采用提高浓缩倍数的方 法，对于较高钙硬度和碱度的水质，该方法会导致水中钙硬度和碱度的进一步 提高。为了避免和减少结垢的发生以及水体对设备的腐蚀，保证循环冷却水系 统的正常运行，需要在水中投加适用于高硬、高碱水质的阻垢缓蚀剂。
多氨基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)具有良好的钙容忍度和阻垢分散性能， 对铁、锌、锰等金属离子有良好的稳定作用，并可以有效控制硅垢和镁垢的形 成，适用于高硬、高碱水质，在国外已经广泛应用于工业循环冷却水系统。
PAPEMP具有良好的配伍性能，使用PAPEMP为主剂复配而成的复合阻垢缓 蚀剂，水中难溶易结垢物质如碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙、硫酸钡、硫酸锶、氢 氧化镁等不易析出。
现有技术中，中国专利CN02139625提供了一种含多醚基膦酸的水处理剂。 该水处理剂包括：膦羧酸盐、膦酸盐、多醚基多氨基膦酸盐共聚物、磺酸盐共 聚物，该水处理剂适用于化工、化纤等循环冷却水系统。
现有技术中，美国专利US 5,772,913提供了另一种水处理剂。该水处理剂 包括：(A)一种多醚多氨基亚甲基膦酸酯，(B)一种含丙烯酸单体、硫代苯氧基 甲基醚和马来酸的三聚物，(C)一种羟基膦氧基乙酸，(D)一种膦氧基羧酸共聚 物。在含有易生成积垢的盐，如碳酸钙和磷酸钙，表现为高pH、高方解石饱和 度的含水系统，通过加入上述具有协同效应的水处理剂来控制结垢。
现有的水处理药剂在各自的应用中取得了一定的阻垢缓蚀效果，但是，对 于高浓度的水质，特别是高硬、高碱、高盐水质的阻垢缓蚀性能还需要提高， 以满足恶劣水质条件下的水处理要求。
发明内容
为了提高针对高硬、高碱、高盐水质的阻垢缓蚀性能，本发明提供了一种阻 垢缓蚀剂和使用该阻垢缓蚀剂的水处理方法，以满足恶劣水质条件下的水处理 要求。
本发明将多氨基多醚基甲叉膦酸与其他缓蚀剂、阻垢剂复配，根据各药剂不 同的作用机理，采用合理的复配技术，充分发挥各药剂单体之间的协同作用， 制成一种效果更好的适用于高硬、高碱、高盐水质的复合阻垢缓蚀剂。
本发明的阻垢缓蚀剂是这样实现的：
该阻垢缓蚀剂，包括：多氨基多醚基甲叉膦酸、聚天冬氨酸、含有磺酸基的 丙烯酸类聚合物、以及至少一种其他的有机膦酸。
在具体实施时，所述多氨基多醚基甲叉膦酸是如通式1表示的化合物
[通式1]
式中n是整数，其平均值从2至12，M是氢或合适的阳离子，每个R可相 同或不同，可为氢或甲基。
在具体实施时，所述多氨基多醚基甲叉膦酸的含量为15～60wt%、其优选 含量为25～50wt%，所述聚天冬氨酸的含量为1～45wt%、其优选含量为5～ 20wt%，所述含有磺酸基的丙烯酸类聚合物的含量为1～45wt%、其优选含量为 10～25wt%，所述其他有机膦酸的含量为1～45wt%、其优选含量为10～25wt%。
在具体实施时，所述其他有机膦酸选自：二乙烯三胺五甲叉膦酸、羟基亚 乙基二膦酸、氨基三甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸、2-羟基膦酸基乙酸、2-膦酰 基丁烷-1，2，4-三羧酸。所述含有磺酸基的丙烯酸类聚合物选自：丙烯酸/2-丙烯酰 -2-甲基丙磺酸/丙烯酸羟丙酯三元共聚物、丙烯酸/2-丙烯酰-2-甲基磺酸/丙烯酸 羟丙酯三元共聚物、丙烯酸/磺酸基苯乙烯/丙烯酸羟丙酯三元共聚物、丙烯酸/ 丙烯磺酸/丙烯酸羟丙酯三元共聚物。
在具体实施时，阻垢缓蚀剂中包括至少一种锌盐和至少一种无机酸。优选 的锌盐为硫酸锌、氯化锌，其含量为1～20wt%、优选的含量为5～15wt%;优 选的无机酸为硫酸、盐酸，其含量为1～30wt%、优选的含量为5～20wt%。
在具体实施时，阻垢缓蚀剂中包括至少一种锰盐。优选的锰盐为乙酸锰、 氯化锰，其含量为0.1～5.0wt%、优选的含量为0.5～2.0wt%。
在具体实施时，阻垢缓蚀剂中包括至少一种铜缓蚀剂。优选的铜缓蚀剂为 苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑和巯基苯并噻唑，其含量为0.1～3.0wt%、优选的 含量为0.5～2.0wt%。
在具体实施时，一种优选的阻垢缓蚀剂，包括：30～45wt%的多氨基多醚基 甲叉膦酸、10～25wt%的二乙烯三胺五甲叉膦酸、10～20wt%的聚天冬氨酸、10～ 25wt%的含有磺酸基的丙烯酸类聚合物、5～15wt%的硫酸锌、5～20wt%的硫酸、 0.5～2.0wt%的乙酸锰、0.5～2.0wt%的苯并三氮唑。
本发明的阻垢缓蚀剂，是以多氨基多醚基甲叉膦酸、聚天冬氨酸、含有磺酸 基的丙烯酸类聚合物、至少一种其他的有机膦酸为主体，再根据不同的水质条 件和使用要求，添加相应的辅助药剂，构成具有多种用途的复合阻垢缓蚀剂。
该阻垢缓蚀剂，特别适用于高硬、高碱、高盐水质。其中，多氨基多醚基 甲叉膦酸(PAPEMP)对于钙离子具有优良的阻垢分散作用，并且可以抑制硅垢 和镁垢的形成，对铁、锌、锰等金属离子也具有良好的稳定作用。聚天冬氨酸 对于碳酸钙、硫酸钙具有优良的阻垢作用，能够有效延缓金属的腐蚀，并且是 一种不含磷的环保型药剂，可以生物降解。含有磺酸基的丙烯酸类聚合物是含 有羟基、磺酸基和羧基的多元共聚物，对于磷酸钙、硫酸钙具有优良的阻垢作 用，也是一种不含磷的环保型药剂，在和PAPEMP一起使用时会有协同增效作 用。有机膦酸，特别是二乙烯三胺五甲叉膦酸的阻垢分散效果突出，在按一定 比例添加锰盐时具有很好的缓蚀作用。
本发明还提供了上述阻垢缓蚀剂的使用方法：包括将其引入循环冷却水系 统的步骤。在具体实施时，阻垢缓蚀剂在水中的浓度为10～150mg/L，优选的浓 度为50～100mg/L。
本发明的阻垢缓蚀剂，具有优异的阻垢分散性能和缓蚀性能，特别适用于 高硬、高碱、高盐水质的循环冷却水系统，一般浓缩倍数可达10倍以上。该阻 垢缓蚀剂对碳酸钙、磷酸钙、硫酸钙的阻垢性能优异，同时可以有效抑制硅垢 和镁垢的形成，并且具有良好的稳定金属离子如锌、锰、铁的作用。
本发明的阻垢缓蚀剂，可以广泛应用于石油化工、电力、造纸等行业的循 环冷却水系统以及海水淡化、反渗透等恶劣水质条件的水处理过程。
对于循环冷却水系统，在水中钙硬度与总碱度之和达到1500mg/L(以碳酸 钙计)、其中钙硬度为1000±100mg/L(以碳酸钙计)的条件下，该阻垢缓蚀剂 具有优异的阻垢、缓蚀性能，各项指标均能达到HG/T 20690-2000《化工企业循 环冷却水处理设计技术规定》的要求。
具体实施方式
下面结合实施例进一步详述本发明的技术方案，本发明的保护范围不局限于 下述的具体实施方式。
以下实施例的测定、试验方法分别为：
●碳酸钙阻垢性能测定方法
采用国家标准GB/T 16632-1996《水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积 法》。
●缓蚀性能测定方法
采用国家标准GB/T 18175-2000《水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片 法》。
●动态模拟试验方法
采用化工行业标准HG/T 2160-1991《冷却水动态模拟试验方法》和HG/T 20690-2000《化工企业循环冷却水处理设计技术规定》。