一種循環(huán)冷卻水緩蝕阻垢劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水處理領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是一種適用于循環(huán)冷卻水的緩蝕阻垢劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)的快速發(fā)展，工業(yè)用水量占全國(guó)用水量的比例在逐年增加，水資源嚴(yán)重短缺。目前，我國(guó)大量城市污水外排不僅污染環(huán)境還浪費(fèi)可再利用的資源，開(kāi)展城市污水經(jīng)生化處理后用于循環(huán)冷卻水是緩解水資源緊缺問(wèn)題的有效手段之一。大多循環(huán)冷卻水系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)的要求不是很苛刻，城市污水經(jīng)二級(jí)生化處理后，水質(zhì)較為簡(jiǎn)單，具有回用于循環(huán)冷卻水的巨大潛力和廣闊的應(yīng)用前景。但是在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中常常會(huì)出現(xiàn)設(shè)備表面結(jié)垢和腐蝕的現(xiàn)象，影響其正常工作運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)不僅會(huì)影響工業(yè)生產(chǎn)甚至使整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。
[0003]城市污水中含有大量的無(wú)機(jī)離子(如Ca2+、Mg2+、S042—、C1—)和少量的有機(jī)物，尤其是Ca2+、Mg2+、S042—和C1—在濃縮數(shù)倍和高溫條件下，很容易導(dǎo)致在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)備表面形成礦物垢，而且濃縮條件下的高鹽度會(huì)使系統(tǒng)的腐蝕問(wèn)題更加嚴(yán)重。
[0004]在循環(huán)冷卻水中添加緩蝕阻垢劑是控制系統(tǒng)腐蝕和結(jié)垢的有效手段。目前研究的綠色處理劑中比較典型的是聚天冬氨酸，如在公開(kāi)號(hào)為CN101412568B的發(fā)明專利中公開(kāi)了一種利用聚天冬氨酸、氨基三亞甲基膦酸、水解馬來(lái)酸酐、丙烯酸與2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、聚丙烯酸和水制備的一種循環(huán)水阻垢劑，其具有安全可靠、易于配置、使用方便等特點(diǎn)，但是聚天冬氨酸氨酸價(jià)格較高，且其本身的緩蝕阻垢性能一般難達(dá)到很高的水平，并且其主要靠與含磷的鹽復(fù)合使用才能達(dá)到較好的阻垢效果。
[0005]另一方面，污水回用于循環(huán)冷卻水，特別是高鹽、高電導(dǎo)率的廢水在濃縮處理過(guò)程中其具有比工業(yè)用水更強(qiáng)的腐蝕因素，原有的緩蝕阻垢劑配方已無(wú)法適用，開(kāi)發(fā)基于城市污水生化出水水質(zhì)的緩蝕阻垢劑新配方是解決城市污水回用于冷卻水問(wèn)題的關(guān)鍵技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的主要目的在于提供一種循環(huán)冷卻水緩蝕阻垢劑及其制備方法，其適用于工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)和高濃縮倍數(shù)、易腐蝕水質(zhì)的循環(huán)使用，以實(shí)現(xiàn)高鹽廢水在循環(huán)冷卻水中達(dá)到防腐蝕、防結(jié)垢、低排放的效果。
[0007]為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種循環(huán)冷卻水緩蝕阻垢劑由聚丙烯酰胺、葡萄糖酸鈉、氨基三亞甲基磷酸、鉬酸銨、環(huán)己胺、表面活性劑、植物提取物、防腐劑及水組成，其中，所述植物提取物由沒(méi)食子酸、綠原酸、沒(méi)食子單寧以及鞣花單寧組成。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，所述循環(huán)冷卻水緩蝕阻垢劑組成原料的質(zhì)量百分比為:20%?30%聚丙烯酰胺、5%?15%葡萄糖酸鈉、10%?18%氨基三亞甲基磷酸、2%?6%鉬酸銨、8?15%環(huán)己胺、20%?35%植物提取物、0.5%?5%表面活性劑以及1%?5%防腐劑，其余為去離子水。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，所述防腐劑選自硫酸鋅、1，3-二丁基苯并三氮唑和六氟磷酸雙丙酮丙烯酰胺的一種或多種。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，植物提取物中的組分以質(zhì)量百分比為:20%?40%沒(méi)食子酸、10%?25%綠原酸、15%?35%沒(méi)食子單寧、20%?30%鞣花單寧。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，所述表面活性劑選自十二烷基苯磺酸鈉和聚乙二醇中的一種或兩種。
[0012]—種循環(huán)冷卻水緩蝕阻垢劑的制備方法，其包括步驟:
[0013]S100將相應(yīng)質(zhì)量百分比的各組分在常溫常壓下攪拌30min，混合均勻，得混合物；以及
[0014]S200將混合物置于配有超聲波和超強(qiáng)磁場(chǎng)的反應(yīng)釜中，通過(guò)超聲波和磁場(chǎng)的協(xié)同作用下濃縮成粘稠物，制得所述循環(huán)冷卻水緩蝕阻垢劑。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，所述步驟S200中的超聲波的功率為20w?100w，超強(qiáng)磁場(chǎng)的強(qiáng)度為10T?20T。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，所述超聲波的功率為50w，超強(qiáng)磁場(chǎng)的強(qiáng)度為20T。
[0017]本發(fā)明的有益效果為:
[0018]1、聚丙烯酰胺、葡萄糖酸鈉和氨基三亞甲基磷酸通過(guò)協(xié)同作用一方面能夠和循環(huán)水中生成的水垢反應(yīng)使其逐漸發(fā)生分解，另一方面能夠加強(qiáng)與循環(huán)水中的鈣、鎂等離子的螯合作用并具有晶格畸變性能，從而提高淤渣的流動(dòng)性，強(qiáng)化阻垢性能；
[0019]2、鉬酸銨和環(huán)己胺的共同作用不僅能夠與C1—在金屬表面鈍化膜缺陷處發(fā)生“競(jìng)爭(zhēng)吸附”，增強(qiáng)鈍化膜抗C1—點(diǎn)蝕的性能，特別是高溫條件下氯化物的腐蝕，而且可以脫除循環(huán)水中的酸性氣體，抑制其在管道系統(tǒng)中發(fā)生腐蝕；
[0020]3、植物提取物中的沒(méi)食子酸、綠原酸、沒(méi)食子單寧以及鞣花單寧組分得以協(xié)助防腐劑快速吸附在金屬表面形成一層很薄的膜，保護(hù)金屬免受大氣及水中有害介質(zhì)，特別是高濃度C1—的腐蝕進(jìn)而強(qiáng)化緩蝕效果;另一方面其可以協(xié)同強(qiáng)化對(duì)水中Ca2+、Mg2+等無(wú)機(jī)離子的螯合性能，進(jìn)而強(qiáng)化阻垢效果。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下描述用于揭露本發(fā)明以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。以下描述中的優(yōu)選實(shí)施例只作為舉例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到其他顯而易見(jiàn)的變型。
[0022]一種循環(huán)冷卻水緩蝕阻垢劑由聚丙烯酰胺、葡萄糖酸鈉、氨基三亞甲基磷酸、鉬酸銨、環(huán)己胺、表面活性劑、植物提取物、防腐劑及水組成，其中，所述植物提取物由沒(méi)食子酸、綠原酸、沒(méi)食子單寧以及鞣花單寧組成。
[0023]其中，在所述循環(huán)冷卻水緩蝕阻垢劑中的聚丙烯酰胺、葡萄糖酸鈉和氨基三亞甲基磷酸通過(guò)協(xié)同作用一方面能夠和循環(huán)水中生成的水垢反應(yīng)使其逐漸發(fā)生分解，另一方面能夠加強(qiáng)與循環(huán)水中的鈣、鎂等離子的螯合作用并具有晶格畸變性能，從而提高淤渣的流動(dòng)性，強(qiáng)化阻垢性能。
[0024]其中，鉬酸銨和環(huán)己胺的共同作用不僅能夠與C1—在金屬表面鈍化膜缺陷處發(fā)生“競(jìng)爭(zhēng)吸附”，增強(qiáng)鈍化膜抗C1—點(diǎn)蝕的性能，特別是高溫條件下氯化物的腐蝕，而且可以脫除循環(huán)水中的酸性氣體，抑制其在管道系統(tǒng)中發(fā)生腐蝕。
[0025]其中，植物提取物中的沒(méi)食子酸、綠原酸、沒(méi)食子單寧以及鞣花單寧組分得以協(xié)助防腐劑快速吸附在金屬表面形成一層很薄的膜，保護(hù)金屬免受大氣及水中有害介質(zhì)，特別是高濃度C1—的腐蝕進(jìn)而強(qiáng)化緩蝕效果;另一方面其可以協(xié)同強(qiáng)化對(duì)水中Ca2+、Mg2+等無(wú)機(jī)離子的螯合性能，進(jìn)而強(qiáng)化阻垢效果。
[0026]所述防腐劑選自硫酸鋅、1，3_二丁基苯并三氮唑和六氟磷酸雙丙酮丙烯酰胺的一種或多種。
[0027]其中，1，3_二丁基苯并三氮唑、硫酸鋅和六氟磷酸雙丙酮丙烯酰胺分別得以在碳鋼、銅及不銹鋼的表面形成一層致密保護(hù)膜，有效隔絕碳鋼、銅或不銹鋼的表面與氧氣接觸，緩蝕效果良好，有效防止在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)和高濃縮處理過(guò)程中對(duì)碳鋼、銅及不銹鋼的腐蝕。
[0028]所述循環(huán)冷卻水緩蝕阻垢劑組成原料的質(zhì)量百分比為:20%?30%聚丙烯酰胺、5%?15%葡萄糖酸鈉、10%?18%氨基三亞甲基磷酸、2%?6%鉬酸銨、8?15%環(huán)己胺、20 %?35 %植物提取物、0.5 %?5 %表面活性劑以及1 %?5 %防腐劑，其余為去離子水。
[0029]其中，植物提取物中的組分以質(zhì)量百分比為:沒(méi)食子酸20%?40%、綠原酸10%?25%、沒(méi)食子單寧15%?35%、鞣花單寧20%?30%。
[0030]所述表面活性劑選自十二烷基苯磺酸鈉和聚乙二醇中的一種或兩種。
[0031]—種循環(huán)冷卻水緩蝕阻垢劑的制備方法，其包括步驟:
[0032]S100將相應(yīng)質(zhì)量百分比的各組分在常溫常壓下攪拌30min，混合均勻，得混合物；以及
[0033]S200將混合物置于配有超聲波和超強(qiáng)磁場(chǎng)的反應(yīng)釜中，通過(guò)超聲波和磁場(chǎng)的協(xié)同作用下濃縮成粘稠物，制得所述循環(huán)冷卻水緩蝕阻垢劑。
[0034]其中，所述步驟S200中的超聲波的功率為20w?100w，超強(qiáng)磁場(chǎng)的強(qiáng)度為10T?20T。
[0035]優(yōu)選地，所述超聲波的功率為50w，超強(qiáng)磁場(chǎng)的強(qiáng)度為20Τ。
[0036]所述循環(huán)冷卻水緩蝕阻垢劑具有原料來(lái)源廣泛、生產(chǎn)成本低并且在使用過(guò)程中在較低濃度下即可達(dá)到優(yōu)異的緩蝕阻垢效果，進(jìn)一步節(jié)省了處理成本。
[0037]此外，所述循環(huán)冷卻水緩蝕阻垢劑應(yīng)用于工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，可以延長(zhǎng)使用周期，保證企業(yè)生產(chǎn)的順利進(jìn)行，大大降低企業(yè)的用水成本。同時(shí)提高了設(shè)備的傳熱系數(shù)，降低了設(shè)備能耗。
[0038]在測(cè)定產(chǎn)品緩蝕阻垢性能時(shí)，將實(shí)施例一至實(shí)施例八制備的產(chǎn)品用于Q255鋼片旋轉(zhuǎn)掛片實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)條件為Ca2+濃度800mg/L，Mg2+濃度600mg/L，Cl—濃度150000mg/L，pH值為10，產(chǎn)品加入濃度30mg/L，溫度50°C，恒溫120h后測(cè)定其緩蝕阻垢效果。
[0039]實(shí)施例一
[0040]所述循環(huán)冷卻水緩蝕阻垢劑組成原料的質(zhì)量百分含量為:20%聚丙烯酰胺、5%葡萄糖酸鈉、10 %氨基三亞甲基磷酸、6 %鉬酸銨、15 %環(huán)己胺、35 %植物提取物、5 %表面活性劑以及4%防腐劑，其余為去離子水。其中，植物提取物中的組分以質(zhì)量百分比為:20%沒(méi)食子酸、25%綠原酸、35%沒(méi)食子單寧、20%鞣花單寧。將上述各組分按照質(zhì)量比分別取料后在常溫常壓下攪拌30min使其混合均勻后，再置于配有超聲波和超強(qiáng)磁場(chǎng)的反應(yīng)釜中進(jìn)一步的進(jìn)行濃縮使混合溶液呈現(xiàn)粘稠狀，其中超聲波的功率為50w，超強(qiáng)磁場(chǎng)磁場(chǎng)的強(qiáng)度為20T。結(jié)果顯示本發(fā)明的測(cè)定的緩蝕率為99.5%,阻垢率為99.8 %。
[0041 ] 實(shí)施例二
[0042]所述循環(huán)冷卻水緩蝕阻垢劑組成原料的質(zhì)量百分含量為:30%聚丙烯酰胺、10%葡萄糖酸鈉、15 %氨基三亞甲基磷酸、2 %鉬酸銨、12 %環(huán)己胺、28 %植物提取物、0.5 %表面活性劑以及2.5%防腐劑，其余為去離子水。其中，植物提取物中的組分以質(zhì)量百分比為:20%沒(méi)食子酸、25%綠原酸、35%沒(méi)食子單寧、20%鞣花單寧。將上述各組分按照質(zhì)量比分別取料后在常溫常壓下攪拌30min使其混合均勻后，再置于配有超聲波和超強(qiáng)磁場(chǎng)的反應(yīng)釜中進(jìn)一步的進(jìn)行濃縮使混合溶液呈現(xiàn)粘稠狀，其中超聲波的功率為50w，超強(qiáng)磁場(chǎng)磁場(chǎng)的強(qiáng)度為20T。結(jié)果顯示本發(fā)明的測(cè)定的緩蝕率為97.3%,阻垢率為97.4%。
[0043]實(shí)施例三
[0044]所述循環(huán)冷卻水緩蝕阻垢