專利名稱：抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑及制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑及制備，是一種適合工業(yè)循環(huán)冷卻水處理系統(tǒng)的無(wú)磷、可生物降解的環(huán)保型緩蝕阻垢劑。
背景技術(shù)：
進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略已成為世界各國(guó)的共識(shí)。當(dāng)今社會(huì)可持續(xù)發(fā)展面臨的三大問(wèn)題，人口膨脹、資源短缺、環(huán)境惡化。要實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展，必須節(jié)約資源減少因腐蝕造成的資源浪費(fèi)。用緩蝕阻垢劑是一種較好的防腐蝕阻垢方法，在保護(hù)資源、 減少材料損失方面大有作為。近三十年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)得到了快速的發(fā)展，其中以化工和鋼鐵行業(yè)發(fā)展尤為迅速， 這樣就造成了工業(yè)循環(huán)冷卻水用水和工業(yè)污水量的不斷增加，對(duì)設(shè)備的腐蝕和結(jié)垢已成為影響工業(yè)生產(chǎn)的重要因素。工業(yè)循環(huán)冷卻水有以下特點(diǎn)(1)工業(yè)循環(huán)冷卻水中離子濃縮倍數(shù)一般是4 5倍，結(jié)垢性離子Ca2+、Mg2+、HCO3-等大量增加，這樣就容易造成設(shè)備結(jié)垢， 影響設(shè)備的導(dǎo)熱，容易造成生產(chǎn)事故；(2)腐蝕性離子的濃度也不斷增加，對(duì)設(shè)備的腐蝕作用就會(huì)增強(qiáng)，影響設(shè)備的使用壽命。隨著環(huán)境保護(hù)和安全意識(shí)的加強(qiáng)，一些有害有毒的緩蝕阻垢劑將被限制和禁止使用。如鉻酸鹽、砷酸鹽、錫酸鹽、汞鹽等。有機(jī)磷酸鹽、聚多磷酸鹽、磷酸鹽是一類(lèi)較好的緩蝕阻垢水處理劑，但含磷化合物易引起水源的富營(yíng)養(yǎng)化，近幾年我國(guó)沿海一些海域發(fā)生大面積的赤潮危害和湖泊藻類(lèi)大量繁殖及水質(zhì)惡化，均因含磷化合物所致。因此，開(kāi)發(fā)低磷或無(wú)磷、生物降解性能好的緩蝕阻垢劑成為21世紀(jì)水處理劑發(fā)展的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有良好的緩蝕和阻垢效果，價(jià)格低廉，生物降解性好，環(huán)境友好的抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑及其制備方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑，用于工業(yè)冷卻水系統(tǒng)，該緩蝕阻垢劑由緩蝕組份、阻垢組份和蒸餾水配制而成，緩蝕組份由鋅鹽、葡萄糖酸鹽、 抗壞血酸化合物、氨基磺酸化合物中一種以上的物質(zhì)組成；阻垢組份由馬來(lái)酸化合物、丙烯酸三元共聚物中的一種以上的物質(zhì)組成；蒸餾水作為溶劑；所述緩蝕阻垢劑中緩蝕組份的質(zhì)量百分比為25% 35%，阻垢組份的質(zhì)量百分比為22% 32%，蒸餾水余量。其中所述的鋅鹽選自硝酸鋅、硫酸鋅、鉬酸鋅、硼酸鋅或氯化鋅一種或二種以上的混合物。所述的葡萄糖酸鹽選自葡萄糖酸鉀、葡萄糖酸納、D-葡萄糖酸鈉、D-葡萄糖酸鉀、 葡萄糖酸鋅、葡萄糖酸錳中一種或二種以上的混合物。所述的氨基磺酸化合物選自氨基磺酸銨、對(duì)氨基苯磺酸鈉、氨基磺酸一種或二種以上的混合物。所述的馬來(lái)酸化合物選自苯乙烯馬來(lái)酸、二甲基馬來(lái)酸酐、水解聚馬來(lái)酸、馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯一種或二種以上的混合物。所述的丙烯酸三元共聚物選自丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸-丙烯酸脂-磺酸鹽三元共聚物、苯乙烯-馬來(lái)酸酐-丙烯酸十二酯三元共聚物、丙烯酸-AMPS-丙烯酸羥丙酯三元共聚物一種或二種以上的混合物。本發(fā)明的抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑的制備方法按所述的組成質(zhì)量百分比取各物料，然后將馬來(lái)酸化合物、丙烯酸三元共聚物、葡萄糖酸鹽、鋅鹽、抗壞血酸、氨基磺酸化和蒸餾水，按上述順序依次加入容器中攪拌，攪拌時(shí)間為0. 5h lh，待混合液澄清且無(wú)不溶性雜質(zhì)時(shí)即得產(chǎn)品。本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案是抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑組成，按質(zhì)量百分比計(jì)水解聚馬來(lái)酸15% 20%，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸10% 15%，抗壞血酸 0.6% 1%，氨基磺酸0.5% 1%，硝酸鋅或硫酸鋅10% 15%，D-葡萄糖酸鈉或D-葡萄糖酸鉀10% 15%，其余為蒸餾水。根據(jù)上述的優(yōu)選技術(shù)方案，所述的水解聚馬來(lái)酸的質(zhì)量百分比濃度為16% 18% ；所述的丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的質(zhì)量百分比濃度為11% 14% ；所述的抗壞血酸的質(zhì)量百分比濃度為0. 7% .1. 0% ；所述的氨基磺酸的質(zhì)量百分比濃度為 0. 5% 0. 8% ；所述的硝酸鋅或硫酸鋅的質(zhì)量百分比濃度為10% 13% ；所述的D-葡萄糖酸鈉或D-葡萄糖酸鉀的質(zhì)量百分比濃度為10% 14%。根據(jù)上述的優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明的抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑的制備方法，按所述的質(zhì)量百分組成取各物料，然后將水解聚馬來(lái)酸，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸， D-葡萄糖酸鈉或D-葡萄糖酸鉀，硝酸鋅或硫酸鋅，抗壞血酸，氨基磺酸以及蒸餾水，按上述順序依次加入容器中攪拌，攪拌時(shí)間為0. 5h lh，待混合液澄清且無(wú)不溶性雜質(zhì)時(shí)即得產(chǎn)品。本發(fā)明的抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑的應(yīng)用，適用于堿度低于400mg. L_\硬度低于 500mg. Γ1、ρΗ = 7. 5 9. 2、電導(dǎo)控制在Oys. cnT1 2400 μ s. cnT1工業(yè)冷卻循環(huán)水，對(duì)這樣的水質(zhì)直接進(jìn)行處理，本抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑投加量為20mg.廠1 50mg. L—1。試驗(yàn)結(jié)果顯示，本抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑對(duì)A3碳鋼年腐蝕率低于0. 04mm. a—1，阻碳酸鈣率達(dá) 98%以上。本發(fā)明具有以下特點(diǎn)1.本發(fā)明提供的抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑配方不含磷系化合物，不會(huì)造成因磷的排放而引起的水體富營(yíng)養(yǎng)化。2.本發(fā)明提供的抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑原料來(lái)源廣泛，產(chǎn)品成本低，處理每噸水所投加的藥劑成本不足0. 12元，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單。3.本發(fā)明提供的抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑與唑類(lèi)化合物以及各種殺菌劑有很好的兼容性，能有效的減少微生物對(duì)設(shè)備的粘附或腐蝕等作用。4.本發(fā)明提供的抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑所用的高分子化合物為生物科降解物， 對(duì)環(huán)境的污染少，屬于環(huán)境友好產(chǎn)品。5.本發(fā)明提供的抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑在使用前不需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行預(yù)膜。6.本發(fā)明提供的抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑利用-C00H、-CONH2和磺酸基等的協(xié)同和分散作用，降低腐蝕電流，阻斷金屬表面的原電池作用，降低碳鋼的被腐蝕速率，經(jīng)測(cè)試采用本發(fā)明的抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑后年腐蝕率低于0. 04mm. a—1，阻碳酸鈣率達(dá)98%以上。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑的組成及使用效果作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明所保護(hù)的范圍不局限于實(shí)施例的范圍。說(shuō)明本發(fā)明中所使用的藥品均為市售產(chǎn)品或?qū)嶒?yàn)室常規(guī)藥品。實(shí)施例1制備抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑按下述組成質(zhì)量百分比取料，水解聚馬來(lái)酸15 % 20 %，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸10% 15%，抗壞血酸0.6% 1%，氨基磺酸0.5% 1%，硝酸鋅或硫酸鋅10% 15%，D-葡萄糖酸鈉10% 15%，其余為蒸餾水，然后將水解聚馬來(lái)酸，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，抗壞血酸，氨基磺酸，硝酸鋅或硫酸鋅，D-葡萄糖酸鈉或 D-葡萄糖酸鉀，以及蒸餾水，按上述順序依次加入容器中攪拌，攪拌時(shí)間為0.證 lh，待混合液澄清且無(wú)不溶性雜質(zhì)時(shí)即得產(chǎn)品。實(shí)施例2制備IOOg的抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑，制備過(guò)程取50%水解聚馬來(lái)酸16. Sg, 30%的丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸llg，ZnSO4. 7H20 12g，D_葡萄糖酸鈉12.8g，抗壞血酸0. 7g，氨基磺酸0. 8，其余為蒸餾水，依次加入到潔凈干燥的燒杯中，攪拌均勻，即得
Φ 口
廣 BFI ο實(shí)施例3制備IOOg的抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑，制備過(guò)程取50%水解聚馬來(lái)酸16. Sg, 30%的丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸12g，SiSO4. 7H20 11. 5g，D_葡萄糖酸鈉13. 4g， 抗壞血酸0. 7g，氨基磺酸0. 7g，其余為蒸餾水，依次加入到潔凈干燥的燒杯中，攪拌均勻， 艮口得廣品。實(shí)施例4制備IOOg的抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑，制備過(guò)程取50%水解聚馬來(lái)酸16. Sg, 30%的丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸13g，SiSO4. 7H20 12. 3g，D_葡萄糖酸鈉14. Og, 抗壞血酸0. Sg,氨基磺酸0. 6g，其余為蒸餾水，依次加入到潔凈干燥的燒杯中，攪拌均勻， 艮口得廣品。實(shí)施例5制備IOOg的抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑，制備過(guò)程取50%水解聚馬來(lái)酸16. Sg, 30%的丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸14g，SiSO4. 7H20 12. 4g，D_葡萄糖酸鈉12. 5g， 抗壞血酸0. 9g，氨基磺酸0. 5g，其余為蒸餾水，依次加入到潔凈干燥的燒杯中，攪拌均勻， 艮口得廣品。實(shí)施例6制備IOOg的抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑，制備過(guò)程取50%水解聚馬來(lái)酸17. 4g， 30%的丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸IlgjZn(NO3)2. 6H20 13g，D_葡萄糖酸鈉13. 2g， 抗壞血酸0. 7g，氨基磺酸0. Sg,其余為蒸餾水，依次加入到潔凈干燥的燒杯中，攪拌均勻，艮口得廣品。實(shí)施例7制備IOOg的抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑，制備過(guò)程取50%水解聚馬來(lái)酸17. 4g， 30%的丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸12g，Zn(NO3)2. 6H20 12. 3g, D-葡萄糖酸鈉 13. 8，抗壞血酸0. Sg氨基磺酸0. 7g，其余為蒸餾水，依次加入到潔凈干燥的燒杯中，攪拌均勻，即得產(chǎn)品。實(shí)施例8制備IOOg的抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑，制備過(guò)程取50%水解聚馬來(lái)酸17. 4g， 30%的丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸12. 5g, Zn(NO3)2. 6H20 14g，D-葡萄糖酸鈉
12.7g，抗壞血酸0. 9g，氨基磺酸0. 6g，其余為蒸餾水，依次加入到潔凈干燥的燒杯中，攪拌均勻，即得產(chǎn)品。實(shí)施例9制備IOOg的抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑，制備過(guò)程取50%水解聚馬來(lái)酸17. 4g， 30%的丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸14g，Zn(NO3)2. 6H2012. 9g, D-葡萄糖酸鈉
13.Ig,抗壞血酸1. Og,氨基磺酸0. 5g，其余為蒸餾水，依次加入到潔凈干燥的燒杯中，攪拌均勻，即得產(chǎn)品。實(shí)施例10實(shí)施例2-9制備抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑應(yīng)用效果試驗(yàn)本實(shí)驗(yàn)用水為企業(yè)循環(huán)冷卻水，采用旋轉(zhuǎn)掛片失重法測(cè)定A3碳鋼在冷卻循環(huán)水中的腐蝕率，靜態(tài)阻垢實(shí)驗(yàn)測(cè)試測(cè)定其阻垢碳酸鈣率，其水中加實(shí)施例2-9制備抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑。實(shí)驗(yàn)水質(zhì)指標(biāo)
項(xiàng)目分析值pH值7.84鈣離子/ (以CaCO3計(jì)mg丄-1)373.3Cl"/ ( mg.L"1 )899.2總堿度/(以CaCO3計(jì)mg+I/1)294.2總硬度/ (以CaCO3計(jì)mg.L—1)449.5電導(dǎo)率A^s.cm-1)2350總?cè)芄毯? ( mg.L"1 )328 靜態(tài)阻垢實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)溫度為45°C，同時(shí)向容器底部通入0. SLmirT1的氮?dú)猓瑵饪s倍數(shù)為6倍時(shí)停止實(shí)驗(yàn)。阻碳酸鈣率nk計(jì)算式
nk = (C2-C1)/(κχC0-C1) χ 100% 式中C2為加藥劑后實(shí)測(cè)的Ca2+質(zhì)量濃度，mg. L—1 為不加藥劑實(shí)測(cè)的Ca2+質(zhì)量濃度，mg. Γ1 ；C0為不加藥劑的初始Ca2+質(zhì)量濃度，mg. L—1 ；K為C2、C1測(cè)定條件下的濃縮倍數(shù)。旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)儀器按照HG/T2159-91標(biāo)準(zhǔn)組裝。實(shí)驗(yàn)條件①恒溫 45士 1°C;②轉(zhuǎn)速TSr.min-1 ；③實(shí)驗(yàn)周期72h。實(shí)驗(yàn)掛片采用HG/T 3523-2008《冷卻水化學(xué)處理標(biāo)準(zhǔn)腐蝕試片技術(shù)條件》I型試片，材質(zhì)為A3碳鋼片，尺寸50mmX 25mmX 2mm，試片面積 ^cm2。年腐蝕率(_ · a"1)的計(jì)算公式如下Ka = 87600 (m0_m) /s P t式中Ka為年腐蝕率，mm. a—1 ；m0為實(shí)驗(yàn)前試片的質(zhì)量，g ；m為實(shí)驗(yàn)后試片的質(zhì)量， g ；s為試片表面積，cm2 ；ρ為試片密度，g. cm—3 ；t為試驗(yàn)時(shí)間，h。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)下表
權(quán)利要求
1.一種抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑，用于工業(yè)冷卻水系統(tǒng)，其特征在于，該緩蝕阻垢劑質(zhì)量百分組成為水解聚馬來(lái)酸15% 20%，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸10% 15%，抗壞血酸0.6% 1%，氨基磺酸0.5% 1%，硝酸鋅或硫酸鋅10% 15%，D-葡萄糖酸鈉或D-葡萄糖酸鉀10% 15%，其余為蒸餾水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑，其特征在于，水解聚馬來(lái)酸的質(zhì)量百分比濃度為16% 18%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑，其特征在于，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的質(zhì)量百分比濃度為11% 14%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑，其特征在于，抗壞血酸的質(zhì)量百分比濃度為0.7% 1.0%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑，其特征在于，氨基磺酸的質(zhì)量百分比濃度為0.5% 0.8%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑，其特征在于，硝酸鋅或硫酸鋅的質(zhì)量百分比濃度為10% 13%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑，其特征在于，D-葡萄糖酸鈉或 D-葡萄糖酸鉀的質(zhì)量百分比濃度為10% 14%。
8.權(quán)利要求1所述的抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑的制備方法，其特征在于，按所述的質(zhì)量百分組成取各物料，然后將水解聚馬來(lái)酸，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，D-葡萄糖酸鈉或D-葡萄糖酸鉀，硝酸鋅或硫酸鋅，抗壞血酸，氨基磺酸以及蒸餾水，按上述順序依次加入容器中攪拌，攪拌時(shí)間為0. 5h lh，待混合液澄清且無(wú)不溶性雜質(zhì)時(shí)即得產(chǎn)品。
9.權(quán)利要求1所述的抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑的應(yīng)用，其特征在于，適用于堿度低于 400mg.廠1、硬度低于 500mg. Γ1、ρΗ = 7. 5 9. 2、電導(dǎo)控制在 Ous. cnT1 2400us. cnT1 工業(yè)冷卻循環(huán)水，對(duì)這樣的水質(zhì)直接進(jìn)行處理，單一投加本抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑，投加量為 20mg. L-1 50mg. Γ1。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種適用于工業(yè)冷卻循環(huán)冷卻水的抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑。該緩蝕阻垢劑由馬來(lái)酸化合物、丙烯酸三元共聚物、抗壞血酸、氨基磺酸化合物、鋅鹽、葡萄糖酸鹽和蒸餾水復(fù)合而成。本發(fā)明的抗壞血酸無(wú)磷緩蝕阻垢劑對(duì)碳鋼型設(shè)備有較好的緩蝕和阻垢效果，在堿度低于400mg.L-1、硬度低于500mg.L-1、pH＜8.2、電導(dǎo)控制在0μs.cm-1～2400μs.cm-1工業(yè)冷卻循環(huán)水中，本無(wú)磷緩蝕阻垢劑投加量為20mg.L-1～50mg.L-1，經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)測(cè)的對(duì)A3碳鋼年腐蝕率低于0.04mm.a-1，阻碳酸鈣率達(dá)98％以上。使用本產(chǎn)品所排放的廢水不會(huì)對(duì)水體造成磷帶來(lái)的富營(yíng)養(yǎng)化污染，環(huán)境友好，處理每噸水藥劑成本不足0.12元，產(chǎn)品制造工藝簡(jiǎn)便。
文檔編號(hào)C02F5/10GK102225809SQ201110087620
公開(kāi)日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者張偉, 張旭鴻, 張正亮, 曾德芳 申請(qǐng)人:仙桃市信達(dá)化工有限責(zé)任公司, 武漢理工大學(xué)