專利名稱：用于開路軟化水系統(tǒng)的碳鋼保護(hù)劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種用于電力、熱力等領(lǐng)域的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的緩蝕技術(shù)，防止管路、設(shè)備腐蝕，特別是一種用于開路軟化水系統(tǒng)的碳鋼保護(hù)劑及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
當(dāng)今，世界面臨人口增長，生態(tài)環(huán)境惡化，水資源短缺等危機(jī)，水資源的匱乏和污染對社會穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)發(fā)展構(gòu)成威脅，成為世界絕大多數(shù)國家穩(wěn)定和發(fā)展面臨的最突出問題之一，節(jié)約用水，提高水資源的利用率已是當(dāng)務(wù)之急。節(jié)水首先要抓住比較集中使用的工業(yè)用水，在工業(yè)用水中，冷卻水的比例最大，約占60-70％，因此，節(jié)約冷卻水就成為工業(yè)節(jié)水最緊迫的任務(wù)，冷卻水分直流冷卻水和循環(huán)冷卻水。循環(huán)冷卻水把用于冷卻后的水通過冷卻塔降溫后再用于冷卻。冷卻水循環(huán)使用后，大大節(jié)約了用水量，但由于冷卻水不斷蒸發(fā)，水中鹽類被濃縮，加上冷卻水與大氣充分接觸，溶解氧和細(xì)菌含量大大增加，導(dǎo)致循環(huán)冷卻水出現(xiàn)嚴(yán)重的結(jié)垢、腐蝕和菌藻滋生等等不利影響，直接影響設(shè)備的正常運(yùn)行和設(shè)備的使用壽命，進(jìn)而，直接制約著機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，嚴(yán)重時將會給企業(yè)帶來重大損失。為此，需要在冷卻水中加入水處理藥劑，如阻垢劑、緩蝕劑、殺菌滅藻劑等，來防止循環(huán)水結(jié)垢、腐蝕和菌藻滋生等。在眾多的方法中，采用化學(xué)水處理技術(shù)是當(dāng)前國內(nèi)外公認(rèn)的工業(yè)節(jié)水最普遍使用的有效手段，同時，采取適當(dāng)?shù)乃幚砑夹g(shù)能夠?qū)崃υO(shè)備進(jìn)行防腐阻垢處理，能夠有效地延長系統(tǒng)設(shè)備的使用壽命。
冷卻水處理要解決的問題之一就是金屬設(shè)備的腐蝕，工業(yè)循環(huán)冷卻水中大多數(shù)換熱設(shè)備的材質(zhì)為碳鋼和銅。金屬腐蝕的影響因素有水質(zhì)、pH、溶解氧、微生物、流速等。這幾種因素是以一個辯證的關(guān)系存在的，只有很好地協(xié)調(diào)各種關(guān)系，使他們處于一個穩(wěn)定的范圍之內(nèi)，腐蝕才是可以避免的。如果材料與其所處的環(huán)境及其界面不相適應(yīng)，腐蝕將不斷持續(xù)，最終導(dǎo)致材料的損壞。由于各種原因，金屬的表面并不是均勻的。當(dāng)它與冷卻水接觸時，會形成許多微小的腐蝕電池(微電池)，其中活潑的部位稱為陽極，腐蝕學(xué)上把其稱為陽極區(qū)；而不活潑的部位則稱為陰極，腐蝕學(xué)上把它稱為陰極區(qū)。由于各種原因，金屬的表面并不是均勻的。
以碳鋼為例，其腐蝕反應(yīng)歷程可以由以下反應(yīng)式表示在陽極區(qū)Fe＝Fe2++2e在陰極區(qū)1/2O2+H2O+2e＝2OH-在水中Fe2++2OH-＝Fe(OH)2總反應(yīng)Fe+1/2O2+H2O＝Fe(OH)2在陽極區(qū)，碳鋼因失去電子被氧化生成亞鐵離子Fe2+而溶于水中，同時，電子通過碳鋼向陰極移動。與此同時，水中的溶解氧在陰極區(qū)得到電子而形成OH-。當(dāng)亞鐵離子Fe2+和氫氧根離子OH-在水中相遇時，就會生成白色沉淀物Fe(OH)2，堆積在碳鋼表面。如果水中的溶解氧較充足，則Fe(OH)2會進(jìn)一步氧化，生成黃色的銹Fe2O2或Fe2O3，這樣碳鋼材料會緩慢腐蝕。
冷卻材質(zhì)的腐蝕是現(xiàn)場運(yùn)行中一個比較嚴(yán)重的問題，同時腐蝕也是一個非常復(fù)雜的電化學(xué)過程，解決腐蝕的方法一般就是在換熱器材質(zhì)表面形成保護(hù)膜，不同的材質(zhì)工況和選用的不同緩蝕劑配方，其成膜機(jī)理也不同。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中金屬腐蝕的控制方法很多，其中添加緩蝕劑是最有效、最經(jīng)濟(jì)的方法。緩蝕劑是一種用于腐蝕介質(zhì)中抑制金屬腐蝕的添加劑。對于一定的金屬腐蝕介質(zhì)體系，只要在腐蝕介質(zhì)中加入少量的緩蝕劑，就能有效地降低該金屬的腐蝕速度。緩蝕劑的使用濃度一般較低，故添加緩蝕劑后腐蝕介質(zhì)的基本性質(zhì)不發(fā)生變化。緩蝕劑的加入不需要特殊的附加設(shè)備，也不需要改變金屬設(shè)備或構(gòu)件的材質(zhì)進(jìn)行表面處理。按所用緩蝕劑種類不同，可以分成氧化型、沉淀膜型和吸附型緩蝕劑三大類。氧化型緩蝕劑主要是抑制腐蝕的陽極過程，也稱其為陽極型緩蝕劑，通過其在金屬表面生成鈍化膜，提高金屬的鈍性，起到緩蝕作用。沉淀膜型緩蝕劑是非氧化性物質(zhì)，它們的作用在于能和金屬表面陽極部分溶解下來的金屬離子生成難溶化合物，沉淀在陽極區(qū)表面，或者修補(bǔ)氧化膜的破損處，從而抑制陽極反應(yīng)。吸附型緩蝕劑一般屬于混合型緩蝕劑，這些緩蝕劑中的有機(jī)物在金屬表面定向吸附，形成保護(hù)性的吸附膜，可以阻止水分和侵蝕性物質(zhì)接近金屬表面或阻滯腐蝕的陰、陽過程，從而起到緩蝕作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷或不足，提供一種用于開路軟化水系統(tǒng)的碳鋼保護(hù)劑，該保護(hù)劑是一種組合物，該組合物適合溶解氧高、低硬度的開路軟化水系統(tǒng)的水處理，具有高效、低膦環(huán)保的特點(diǎn)。
本發(fā)明還提供一種上述用于開路軟化水系統(tǒng)的碳鋼保護(hù)劑的制備方法。
本發(fā)明還提供一種上述用于開路軟化水系統(tǒng)的碳鋼保護(hù)劑的應(yīng)用。
本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思是，針對開路軟化水系統(tǒng)中的水所具有的溶解氧高、低硬度的特性，通過研究、試驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)，選擇出五種物質(zhì)組合而成，該五種物質(zhì)分別是甘氨酸二甲叉膦酸、多元醇膦酸酯、羥基亞乙基二膦酸、高分子聚合物鋅鹽、水等組成，其中水起溶劑的作用。實(shí)際使用中，通過配方中各種藥劑內(nèi)在的協(xié)同效應(yīng)，使這種配方具有高效用的緩蝕功能，尤其適合在開路軟化水系統(tǒng)中使用。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下用于開路軟化水系統(tǒng)的碳鋼保護(hù)劑，包括以下組分甘氨酸二甲叉膦酸、多元醇膦酸酯、羥基亞乙基二膦酸、高分子聚合物鋅鹽和水。
所述各組分的重量份范圍為甘氨酸二甲叉膦酸10-35份、多元醇膦酸酯1-10份、羥基亞乙基二膦酸1-10份、高分子聚合物鋅鹽5-25份、水20-60份。
所述各組分的重量份范圍優(yōu)選為甘氨酸二甲叉膦酸15-25份、多元醇膦酸酯4-8份，羥基亞乙基二膦酸4-6份，高分子聚合物鋅鹽12-18份、水30-55份。
所述各組分的重量份范圍還可優(yōu)選為甘氨酸二甲叉膦酸25份、多元醇膦酸酯5份，羥基亞乙基二膦酸5份，高分子聚合物鋅鹽15份、水50份。
上述用于開路軟化水系統(tǒng)的碳鋼保護(hù)劑的制備方法，包括以下步驟按比例取組分甘氨酸二甲叉膦酸、多元醇膦酸酯、羥基亞乙基二膦酸、高分子聚合物鋅鹽、水。
將有甘氨酸二甲叉膦酸、多元醇膦酸酯、羥基亞乙基二膦酸抽入反應(yīng)釜中，攪拌，混勻；加水?dāng)嚢?，加入高分子聚合物鋅鹽，攪拌均勻即得本發(fā)明的碳鋼保護(hù)劑。
上述用于開路軟化水系統(tǒng)的保護(hù)劑在鋼鐵系統(tǒng)或化工行業(yè)中的循環(huán)水處理系統(tǒng)應(yīng)用時，該碳鋼保護(hù)劑按補(bǔ)充水量計，其投加量為20～120mg/l。
本發(fā)明的技術(shù)效果如下由于本發(fā)明是一種用于開路軟化水系統(tǒng)的碳鋼保護(hù)劑(TWZL-001)，是將幾種物質(zhì)混合成組合物，這幾種物質(zhì)包括甘氨酸二甲叉膦酸、多元醇膦酸酯、羥基亞乙基二膦酸、和高分子聚合物鋅鹽。甘氨酸二甲叉膦酸經(jīng)常與高分子聚合物鋅鹽復(fù)配使用，對碳鋼有好的緩蝕性能。多元醇膦酸酯分子結(jié)構(gòu)中引入了多個聚氧乙烯基，所以與國內(nèi)目前生產(chǎn)的有機(jī)膦系水質(zhì)穩(wěn)定劑相比，不僅提高了對鈣垢的剝離和對泥沙的分散能力，也提高了緩蝕性能。尤其是還消除了磷酸酯由于磷氧鏈易水解的缺點(diǎn)，其穩(wěn)定性高于一般有機(jī)膦酸酯。多元醇膦酸酯與兩價金屬離子作用在碳鋼表面形成沉積保護(hù)膜，阻止了水中的溶解氧向金屬表面擴(kuò)散，從而對金屬材料得到了保護(hù)，起到良好的緩蝕性能。羥基亞乙基二膦酸屬于陰極型有機(jī)膦酸類緩蝕劑，能與鐵、銅、鋅等多種金屬離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，能溶解金屬表面的氧化物。在200℃溫度下引起良好的緩蝕阻垢作用，在高pH值下仍很穩(wěn)定，不易水解，一般光熱條件下不易分解，并且耐酸堿性、耐氯氧化性能較其它有機(jī)膦酸(鹽)好。當(dāng)和其它水處理劑復(fù)合使用時，表現(xiàn)出理想的協(xié)同效應(yīng)。但是在單獨(dú)作緩蝕劑使用時，所需劑量較高，故常需與其他緩蝕劑(例如，鋅離子)合用以獲協(xié)同效果，同時劑量也降低了。鋅鹽屬陰極型緩蝕劑，在陰極部位，當(dāng)鋅離子接近金屬表面時，能與陰極區(qū)聚積的OH-快速地形成氫氧化鋅沉淀物，沉積于陰極表面，從而起到緩蝕作用。鋅鹽能在水介質(zhì)中的金屬表面快速成膜，這是其他無機(jī)緩蝕劑無法比擬的，但膜松軟不牢固，所以鋅鹽單獨(dú)使用時不可能完全抑制金屬在水溶液中的腐蝕。幾種組分復(fù)配起增效作用，并可降低這些有機(jī)物的用量。
由于本發(fā)明對各組分的重量份范圍進(jìn)行了限定，這些限定結(jié)合了試驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)際應(yīng)用效果、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益的考慮，充分滿足常溫環(huán)保、應(yīng)用范圍廣和高效的技術(shù)要求，同時也為本發(fā)明的推廣使用提供了便利。
由于本發(fā)明還是針對熱力設(shè)備的腐蝕問題研制而成的工業(yè)循環(huán)水處理組合物，通過大量試驗(yàn)證明其緩蝕性能優(yōu)良，技術(shù)優(yōu)勢明顯。在循環(huán)水系統(tǒng)中投加本發(fā)明的組合物藥劑后，碳鋼的腐蝕速率小于0.025mm/a(毫米/年)，完全達(dá)到國家循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范的要求，腐蝕速率僅相當(dāng)于國家標(biāo)準(zhǔn)的1/5。
在石化系統(tǒng)、鋼鐵系統(tǒng)和化工行業(yè)等循環(huán)冷卻水軟水系統(tǒng)中，本發(fā)明的組合物藥劑產(chǎn)品投加量為20～120mg/l，而鉬系、硅系等傳統(tǒng)藥劑投加量為1000～2000mg/l，可見其使用劑量低，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。充分顯示了本發(fā)明具有低劑量、高效節(jié)能的技術(shù)效果。
使用本發(fā)明的復(fù)合配方后進(jìn)行設(shè)備檢查，無論是碳鋼材質(zhì)，還是銅及銅合金材質(zhì)的設(shè)備內(nèi)壁及封頭均無明顯銹蝕發(fā)生，無點(diǎn)蝕及銹鎦，設(shè)備檢查狀態(tài)明顯優(yōu)于國內(nèi)同類裝置同期水平。更值得一提的是，本發(fā)明緩蝕劑的配方使用過程中可以在碳鋼材質(zhì)表面形成保護(hù)膜，用硫酸銅溶液滴定不還原，說明預(yù)膜效果很好，故緩蝕性能非常好。
具體實(shí)施例方式
下面將通過實(shí)例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的
用于開路軟化水系統(tǒng)的碳鋼保護(hù)劑包括以下組分為甘氨酸二甲叉膦酸、多元醇膦酸酯、羥基亞乙基二膦酸、高分子聚合物鋅鹽、水。
所述各組分的重量份范圍優(yōu)選為甘氨酸二甲叉膦酸15-25份、多元醇膦酸酯4-8份，羥基亞乙基二膦酸4-6份，高分子聚合物鋅鹽12-18份、水30-55份。
所述各組分的重量份范圍優(yōu)選為甘氨酸二甲叉膦酸25份、多元醇膦酸酯5份，羥基亞乙基二膦酸5份，高分子聚合物鋅鹽15份、水50份。
其中多元醇膦酸酯分子式為PO4HR1R2，結(jié)構(gòu)式為 n和m在此共聚物分子式中為已知的整數(shù)，并且這些共聚物在本發(fā)明中具有相近的效果。
一般先將丙三醇氧乙基化，然后再膦酸酯化，合成多元醇膦酸酯。羥基乙叉二膦酸，分子式為C2H8O7P2，結(jié)構(gòu)式為 通常以三氯化磷、冰醋酸和水為原料生產(chǎn)羥基乙叉二膦酸。
本發(fā)明用于開路軟化水系統(tǒng)的碳鋼保護(hù)劑(以下簡稱TWZL-001)的生產(chǎn)工藝介紹如下一、備料嚴(yán)格按照配方配比，用計量泵依次稱取定量的甘氨酸二甲叉膦酸、多元醇膦酸酯、羥基亞乙基二膦酸、高分子聚合物鋅鹽。
二、生產(chǎn)開啟真空泵，將甘氨酸二甲叉膦酸、多元醇膦酸酯、羥基亞乙基二膦酸、高分子聚合物鋅鹽抽入反應(yīng)釜中，當(dāng)反應(yīng)溫度在40～50℃時，開啟攪拌(80轉(zhuǎn)/分)，約20分鐘，混勻；在攪拌的情況下，加水使其全部溶解，繼續(xù)攪拌約20分鐘，混勻后分裝，即得本發(fā)明物。
三、分裝檢析將上述產(chǎn)品一種用于開路軟化水系統(tǒng)的碳鋼保護(hù)劑(TWZL-001)分裝到25公斤塑料包裝桶中。
四、采樣分析。
五、粘貼標(biāo)簽及合格證并辦理入庫。
用于開路軟化水系統(tǒng)的碳鋼保護(hù)劑(TWZL-001)的技術(shù)性能指標(biāo)介紹如下外觀棕紅色液體；固體含量(％)＞30總磷(％)＞10pH值(1％水溶液)1.5-2.5；密度g/cm3(20℃)1.1-1.2。
本發(fā)明還提供上述用于開路軟化水系統(tǒng)的碳鋼保護(hù)劑作為緩蝕劑的應(yīng)用。上述用于開路軟化水系統(tǒng)的碳鋼保護(hù)劑在鋼鐵系統(tǒng)或化工行業(yè)中的循環(huán)水處理系統(tǒng)應(yīng)用時，該碳鋼保護(hù)劑按補(bǔ)充水量計，其投加量為20～120mg/l。充分體現(xiàn)出其低劑量的特性。
軟水用作冷卻水的補(bǔ)充水，在技術(shù)上存在幾點(diǎn)難點(diǎn)。首先，軟水沒有硬度，循環(huán)使用存在嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象，是目前開路系統(tǒng)處理難度最大的循環(huán)水系統(tǒng)。嘗試采用了其他配方，均控制不住本系統(tǒng)的腐蝕現(xiàn)象。其次，系統(tǒng)中的溶解氧含量高，水中的溶解氧通常是造成熱力設(shè)備腐蝕的主要原因，它可以導(dǎo)致在運(yùn)行期間和停用期間的氧腐蝕。另外，軟水造價成本頗高，對于必須采用軟水為冷卻水補(bǔ)水的系統(tǒng)，我們能做的就是盡量減少循環(huán)水的排放量，避免大量軟水的流失，這樣就要求緩蝕劑等化學(xué)處理藥劑的性能要非常好。
本發(fā)明碳鋼保護(hù)劑主要由以下的組份組成甘氨酸二甲叉膦酸、多元醇膦酸酯、羥基亞乙基二膦酸、高分子聚合物鋅鹽和水組成。本發(fā)明的緩蝕劑是由甘氨酸二甲叉膦酸、多元醇膦酸酯、羥基亞乙基二膦酸和高分子聚合物鋅鹽復(fù)配而成，本發(fā)明還提供了碳鋼保護(hù)劑在開路軟化水系統(tǒng)的應(yīng)用。結(jié)果表明，該碳鋼保護(hù)劑具有顯著的緩蝕的效果，碳鋼腐蝕速率僅為0.025mm/a，只相當(dāng)于國家標(biāo)準(zhǔn)的1/5。本發(fā)明物適應(yīng)富含溶解氧、易腐蝕的開路軟化水系統(tǒng)，采用本發(fā)明的緩蝕劑用量僅需20-120mg/l就可達(dá)到緩蝕的要求，大大節(jié)約了工業(yè)耗水量和經(jīng)濟(jì)費(fèi)用，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
實(shí)施例1用于開路軟化水系統(tǒng)的銅管保護(hù)劑(TWZL-001)，含以下組分(千克)甘氨酸二甲叉膦酸25份、多元醇膦酸酯5份，羥基亞乙基二膦酸5份、高分子聚合物鋅鹽15份、水50份。
該碳鋼保護(hù)劑的制備方法為1、備料按照上述配方配比，用計量泵依次稱取甘氨酸二甲叉膦酸、多元醇膦酸酯、羥基亞乙基二膦酸和高分子聚合物鋅鹽。
2、生產(chǎn)開啟真空泵，甘氨酸二甲叉膦酸、多元醇膦酸酯、羥基亞乙基二膦酸將抽入反應(yīng)釜中，當(dāng)反應(yīng)溫度在40～50℃時，攪拌速度為80轉(zhuǎn)/分的條件下，攪拌20分鐘；此后，加水?dāng)嚢?，再加入高分子聚合物鋅鹽，加水繼續(xù)攪拌約20分鐘使其全部溶解，混勻后分裝，即得本發(fā)明物。
實(shí)施例2本發(fā)明緩蝕劑(TWZL-001)對碳鋼的緩蝕實(shí)驗(yàn)。
2.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?br> 旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕試驗(yàn)方法是在實(shí)驗(yàn)室給定的條件下，用試片的損失質(zhì)量計算出腐蝕率和緩蝕率來評定水處理劑的緩蝕性能。采用旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕測定法，考察開路軟化水系統(tǒng)的腐蝕特性，將通過試驗(yàn)后碳鋼的外觀顏色變化、失重法測得的腐蝕速率等指標(biāo)綜合評判本發(fā)明物緩蝕性能。
2.2實(shí)驗(yàn)條件。
實(shí)驗(yàn)水質(zhì)實(shí)驗(yàn)用水由唐山某連鑄凈環(huán)系統(tǒng)提供；水穩(wěn)定劑加入量為50mg/L(商品濃度)；實(shí)驗(yàn)水溫50±1℃；試片線速度170r/min；試片上端與試液面的距離應(yīng)大于2cm；試片規(guī)格及表面積50×25×2mm；28cm2；試驗(yàn)時間216小時；掛入碳鋼片數(shù)每杯中三片。
試驗(yàn)方法按《水處理劑緩蝕性能的測定------旋轉(zhuǎn)掛片法》GB/T18175-2000標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。
2.3實(shí)驗(yàn)步驟。
1.用濾紙把掛片表面油脂擦拭干凈，然后分別在正己烷和無水乙醇中用脫脂棉擦洗，用濾紙吸干，置于干燥器中4小時以上，稱重，精確到0.0001g，保存于干燥器中，待用。
2.按實(shí)驗(yàn)要求，配制好水處理劑儲備液。儲備液濃度一般為運(yùn)轉(zhuǎn)濃度的100倍左右。
3.按試驗(yàn)要求準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)用水。
4.在試杯中加入水處理儲備溶液，加實(shí)驗(yàn)用水到一定體積，混勻，即為試液。在試杯外壁與液面同一水平處做標(biāo)記，將試杯置于水浴中。
5.待試液達(dá)到指定溫度時，掛入試片，啟動電機(jī)，使掛片按一定旋轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)動，并開始計時。
6.試杯不加蓋，令試液自然蒸發(fā)，每4小時補(bǔ)水一次，使液面保持在固定位置。
7.在試驗(yàn)過程中，根據(jù)實(shí)際要求，可更換試液。
8.當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)時間達(dá)到指定值時，停止掛片轉(zhuǎn)動，取出試片并進(jìn)行外觀觀察。
9.在腐蝕試驗(yàn)的同時做未加水處理劑的空白試驗(yàn)。
10.將試片用毛刷刷洗干凈，然后在酸洗溶液中浸泡3-5分鐘，取出，迅速用自來水沖洗后，立即用氫氧化鈉溶液中和約30秒，用自來水、蒸餾水沖洗，用濾紙擦拭并吸干，在無水乙醇溶液中浸泡約3分鐘，用濾紙吸干，置于干燥器中4小時以上，稱重，精確到0.0001g。同時做三片掛片的酸洗空白實(shí)驗(yàn)。
11.對酸洗后的試片進(jìn)行觀察，若有點(diǎn)蝕，應(yīng)測定點(diǎn)蝕的最大深度和單位面積上的數(shù)量。
2.4腐蝕實(shí)驗(yàn)中水樣的分析。
表1實(shí)驗(yàn)水樣的分析

2.5腐蝕性能實(shí)驗(yàn)分析及結(jié)論。
1)實(shí)驗(yàn)后碳鋼試片外觀變化。
表2不同加藥量下碳鋼的腐蝕速率

表3加藥量100mg/l試杯中碳鋼試片外觀變化

2)結(jié)論。
實(shí)驗(yàn)碳鋼掛片速率分析見表2。從表2可知，未加藥的空白水樣的腐蝕速率為0.9682，通過實(shí)驗(yàn)可知，隨著TWZL-001碳鋼保護(hù)劑濃度的增加，碳鋼的腐蝕率逐漸減小，當(dāng)藥劑投加量達(dá)到100mg/l以上時，腐蝕率基本穩(wěn)定，不再明顯變化，說明其使用量存在“閾值效應(yīng)”。加入100mg/l本發(fā)明組合物即碳鋼保護(hù)劑后碳鋼的腐蝕速率為0.0224mm/a，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于國家要求(＜0.125mm/a)。開路軟化水系統(tǒng)中，硬度非常低，但溶解氧含量比較高，設(shè)備腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，隨著試驗(yàn)濃縮倍數(shù)提高，循環(huán)水含鹽量急劇增大，其強(qiáng)腐蝕性離子含量明顯加大，碳鋼的腐蝕傾向加劇，但從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可見，碳鋼試片沒有明顯的腐蝕特征，而且其表面已形成一層比較連續(xù)的保護(hù)膜，說明本發(fā)明組合物對碳鋼起到了很好的保護(hù)作用，其緩蝕性能良好。
實(shí)施例3本發(fā)明組合物即碳鋼保護(hù)劑與其他緩蝕劑緩蝕性能的對比實(shí)驗(yàn)。
3.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?br> 對于不同的緩蝕劑進(jìn)行碳鋼緩蝕實(shí)驗(yàn)，依然利用旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕測定法，采用相同的軟水系統(tǒng)、通過比較評判本發(fā)明物的緩蝕性能。
3.2實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)步驟。
同2.2和2.3。
3.3實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
下表為本發(fā)明與其他同類緩蝕劑在碳鋼表面的試驗(yàn)結(jié)果。
表4不同緩蝕劑下碳鋼腐蝕速率的比較。阻垢緩蝕劑B為不同重要組分的組合物

經(jīng)過對比可見，在相同的藥劑用量下，本發(fā)明緩蝕劑對碳鋼的腐蝕速率小于其他同類產(chǎn)品緩蝕劑，并且完全符合國家標(biāo)準(zhǔn)。
在此指出，本發(fā)明人就同屬于有機(jī)膦酸鹽的羥基乙叉二膦酸和氨基三亞甲基膦酸進(jìn)行了互換試驗(yàn)，實(shí)際技術(shù)效果相同或近似。
總之，本發(fā)明緩蝕劑對碳鋼等金屬的腐蝕傾向能夠起到顯著的抑制作用，具有良好的防腐性能。用于開路軟化水系統(tǒng)的碳鋼保護(hù)劑(TWZL-001)，包括以下組分為甘氨酸二甲叉膦酸、多元醇膦酸酯、羥基亞乙基二膦酸、高分子聚合物鋅鹽、水。
所述各組分的重量份范圍優(yōu)選為甘氨酸二甲叉膦酸15-25份、多元醇膦酸酯4-8份，羥基亞乙基二膦酸4-6份，高分子聚合物鋅鹽12-18份、水30-55份。
所述各組分的重量份范圍優(yōu)選為甘氨酸二甲叉膦酸25份、多元醇膦酸酯5份，羥基亞乙基二膦酸5份，高分子聚合物鋅鹽15份、水50份。
權(quán)利要求
1.用于開路軟化水系統(tǒng)的碳鋼保護(hù)劑，包括以下組分甘氨酸二甲叉膦酸、多元醇膦酸酯、羥基亞乙基二膦酸、高分子聚合物鋅鹽、水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于開路軟化水系統(tǒng)的碳鋼保護(hù)劑，其特征在于所述各組分的重量份范圍為甘氨酸二甲叉膦酸10-35份、多元醇膦酸酯1-10份、羥基亞乙基二膦酸1-10份、高分子聚合物鋅鹽5-25份、水20-60份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于開路軟化水系統(tǒng)的碳鋼保護(hù)劑，其特征在于所述各組分的重量份范圍優(yōu)選為甘氨酸二甲叉膦酸15-25份、多元醇膦酸酯4-8份，羥基亞乙基二膦酸4-6份，高分子聚合物鋅鹽12-18份、水30-55份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于開路軟化水系統(tǒng)的碳鋼保護(hù)劑，其特征在于所述各組分的重量份范圍還可優(yōu)選為甘氨酸二甲叉膦酸25份、多元醇膦酸酯5份，羥基亞乙基二膦酸5份，高分子聚合物鋅鹽15份、水50份。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4之一所述的用于開路軟化水系統(tǒng)的碳鋼保護(hù)劑的制備方法，包括以下步驟按比例取組分甘氨酸二甲叉膦酸、多元醇膦酸酯、羥基亞乙基二膦酸、高分子聚合物鋅鹽、水。將有甘氨酸二甲叉膦酸、多元醇膦酸酯、羥基亞乙基二膦酸抽入反應(yīng)釜中，攪拌，混勻；加水?dāng)嚢?，再加入高分子聚合物鋅鹽，攪拌均勻即得本發(fā)明的碳鋼保護(hù)劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的用于開路軟化水系統(tǒng)的碳鋼保護(hù)劑在熱力設(shè)備高腐蝕的循環(huán)水處理中的應(yīng)用，該組合物按補(bǔ)充水量計，其投加量為20～120mg/l。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的用于開路軟化水系統(tǒng)的碳鋼保護(hù)劑在鋼鐵系統(tǒng)或化工行業(yè)中的循環(huán)水處理系統(tǒng)應(yīng)用，該碳鋼保護(hù)劑按補(bǔ)充水量計，其投加量為20～120mg/l。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于開路軟化水系統(tǒng)的碳鋼保護(hù)劑及其制備方法和應(yīng)用。碳鋼保護(hù)劑由以下的組份甘氨酸二甲叉膦酸、多元醇膦酸酯、羥基亞乙基二膦酸、高分子聚合物鋅鹽和水組成。本發(fā)明還提供碳鋼保護(hù)劑的應(yīng)用。結(jié)果表明，該碳鋼保護(hù)劑具有顯著的緩蝕效果，碳鋼腐蝕速率僅為0.025mm/a，只相當(dāng)于國家標(biāo)準(zhǔn)的1/5。本發(fā)明物適應(yīng)富含溶解氧、易腐蝕的開路軟化水系統(tǒng)，采用本發(fā)明的緩蝕劑用量僅需20－120mg/l就可達(dá)到緩蝕的要求，在熱力設(shè)備高腐蝕的循環(huán)水處理中和在鋼鐵系統(tǒng)或化工行業(yè)中的循環(huán)水處理系統(tǒng)中大大節(jié)約了工業(yè)耗水量和經(jīng)濟(jì)費(fèi)用，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
文檔編號C23F11/10GK101089228SQ20071011870
公開日2007年12月19日 申請日期2007年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月12日
發(fā)明者劉彥華, 劉雪冬, 王永梅, 宋煥明, 楊彬, 杜雪梅, 王鑫 申請人:北京能泰高科環(huán)保技術(shù)有限公司