本發(fā)明涉及除氧劑領(lǐng)域，具體涉及一種用于鍋爐給水輔助除氧的除氧劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、鍋爐系統(tǒng)中的溶解氧(do)是指水中溶解的氧氣量，其能夠與鍋爐內(nèi)的金屬部件反應(yīng)，形成氧化物，進(jìn)而加劇腐蝕現(xiàn)象，嚴(yán)重影響鍋爐的效率和壽命。研究表明，鍋爐系統(tǒng)中的溶解氧濃度每增加1mg/l，腐蝕速率可增加約0.2-0.5mm/年，這會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的維護(hù)成本顯著增加。因此，控制和去除鍋爐水中的溶解氧對(duì)于保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性和降低長(zhǎng)期運(yùn)行成本至關(guān)重要。

2、目前，鍋爐水的除氧技術(shù)主要包括物理和化學(xué)兩大類方法。物理方法如氣體置換，雖然可以在一定程度上減少水中的溶解氧，但在實(shí)際應(yīng)用中常受到設(shè)備復(fù)雜性和能耗的限制。相比之下，化學(xué)除氧劑通過(guò)還原反應(yīng)直接去除溶解氧，具有操作簡(jiǎn)便、效果顯著的特點(diǎn)，通常具備更高的效率和經(jīng)濟(jì)性，被廣泛應(yīng)用。

3、然而，傳統(tǒng)的化學(xué)除氧劑存在一些不足之處。首先，這些除氧劑在使用過(guò)程中可能產(chǎn)生副產(chǎn)物，這些副產(chǎn)物不僅可能對(duì)系統(tǒng)造成二次污染，還可能影響鍋爐水的質(zhì)量。例如，一些除氧劑在反應(yīng)后會(huì)產(chǎn)生酸性副產(chǎn)物，需要額外的處理步驟來(lái)中和這些副產(chǎn)物。其次，傳統(tǒng)除氧劑的除氧效率和穩(wěn)定性可能受到環(huán)境條件(如溫度)的影響，導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)用中的效果不穩(wěn)定。因此，開(kāi)發(fā)具有更高效率、更穩(wěn)定性能和更低維護(hù)需求的新型除氧劑，成為提升鍋爐系統(tǒng)性能的重要方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于鍋爐給水輔助除氧的除氧劑及其制備方法，能夠有效去除鍋爐給水中的溶解氧，同時(shí)具有良好的緩蝕效果和分散性能，確保鍋爐系統(tǒng)的長(zhǎng)效運(yùn)行和防腐蝕性能定。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

3、一種用于鍋爐給水輔助除氧的除氧劑，按質(zhì)量百分比計(jì)，由如下組分制備而成：

4、0.3％-0.5％的亞硫酸鈉(na2so3)、0.1％-0.3％的苯并三氮唑(bta)、0.1％-0.2％的維生素c(抗壞血酸，c6h8o6)、0.05％-0.1％的聚乙二醇(peg)、0.1％-0.2％的丙酮肟(c3h7no)、0.1％-0.2％的蘋(píng)果酸及余量軟化水。

5、在本發(fā)明中，除氧主劑為亞硫酸鈉作，除氧輔劑為苯并三氮唑(bta)、維生素c(抗壞血酸，c6h8o6)、丙酮肟(c3h7no)和蘋(píng)果酸的組合。除氧輔劑起催化除氧作用，能夠加快除氧主劑亞硫酸鈉與溶解氧的反應(yīng)速率，從而有效提高低濃度溶解氧的去除率，并且降低除氧主劑的使用劑量。其中，苯并三氮唑(bta)作為緩蝕劑，通過(guò)其芳香環(huán)π電子與金屬fe原子的3d空軌道發(fā)生重疊，形成π-d鍵，增強(qiáng)其在金屬表面的吸附能力，強(qiáng)化化學(xué)吸附作用，顯著增強(qiáng)緩蝕能力。此外，bta在金屬表面形成的保護(hù)膜能夠有效防止金屬腐蝕。維生素c(抗壞血酸，c6h8o6)是一種強(qiáng)抗氧化劑，其分子中的酚羥基易于與溶解氧反應(yīng)生成醌類化合物，隨后醌類物質(zhì)繼續(xù)與溶解氧反應(yīng)生成羧酸類物質(zhì)。另一方面，醌類物質(zhì)還能被除氧劑主劑或其分解產(chǎn)物如聯(lián)胺、碳酰肼等還原成多羥基酚，多羥基酚繼續(xù)與溶解氧反應(yīng)再次生成醌類物質(zhì)，如此循環(huán)，提高除氧效率。丙酮肟(c3h7no)具有良好的還原性和螯合能力，能夠與溶解氧發(fā)生反應(yīng)生成羧酸類物質(zhì)。同時(shí)，丙酮肟能夠螯合水中的金屬離子，減少腐蝕產(chǎn)物的生成，避免金屬鹽沉積在管路或鍋爐內(nèi)部。蘋(píng)果酸作為ph調(diào)節(jié)劑，其分子中的羧基能夠與金屬離子發(fā)生螯合作用，生成絡(luò)合物從而避免金屬鹽沉積在管路或鍋爐內(nèi)部。此外，蘋(píng)果酸能夠在高溫下與溶解氧反應(yīng)生成羧酸類物質(zhì)，與除氧主劑中的含氮官能團(tuán)協(xié)同除氧作用顯著。本發(fā)明除氧劑中的除氧輔劑，與除氧主劑有很好的協(xié)同作用，能夠有效降低除氧主劑的使用劑量，加快除氧主劑與溶解氧的反應(yīng)速率，從而提高溶解氧的去除率。除氧輔劑均為還原性物質(zhì)，能夠有效穩(wěn)定系統(tǒng)的氧化還原電位，提高除氧主劑的使用效率。同時(shí)，除氧輔劑具有緩蝕作用，能夠在碳鋼表面形成一層保護(hù)膜，避免碳鋼的腐蝕。這是因?yàn)槌踺o劑分子中的孤對(duì)電子原子能與金屬原子共享自由電子對(duì)或發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移，從而形成強(qiáng)烈的化學(xué)鍵，在金屬表面形成化學(xué)吸附層，阻斷溶解氧與金屬的接觸。

6、具體的：

7、亞硫酸鈉(na2so3)作為除氧主劑，其通過(guò)還原反應(yīng)，能夠迅速消耗水中的溶解氧，生成無(wú)害的硫酸鹽，進(jìn)而有效去除低濃度的溶解氧，實(shí)現(xiàn)高效的除氧效果。其反應(yīng)如下：

8、2na2so3+o2→2na2so4

9、苯并三氮唑(bta)作為緩蝕劑，其通過(guò)與金屬表面的活性位點(diǎn)結(jié)合，可以形成穩(wěn)定的配位鍵，進(jìn)而在金屬表面形成一層保護(hù)膜，有效防止金屬腐蝕反應(yīng)的發(fā)生。其反應(yīng)如下：

10、bta+fe→fe-bta

11、維生素c(抗壞血酸，c6h8o6)是一種強(qiáng)抗氧化劑，作為有機(jī)催化劑，通過(guò)其還原性作用，與溶解氧發(fā)生反應(yīng)，生成無(wú)害的副產(chǎn)物，能夠進(jìn)一步增強(qiáng)除氧劑的除氧效果，從而提高整體除氧效率。其反應(yīng)如下：

12、(3)c6h8o6+o2→c6h6o6+h2o

13、聚乙二醇(peg)作為分散劑，通過(guò)其親水性的分子結(jié)構(gòu)，幫助其他活性組分更好地溶解和分散在水中，能夠顯著提高除氧劑在水中的溶解性和分散性，確保各組分在水中的均勻分布，從而提高除氧效果。

14、丙酮肟(c3h7no)具有良好的還原性和螯合能力，能夠與溶解氧發(fā)生反應(yīng)。同時(shí)，丙酮肟可以與水中的金屬離子結(jié)合，形成螯合物，減少腐蝕產(chǎn)物的生成。其反應(yīng)如下：

15、c3h7no+o2→c3h7no2

16、蘋(píng)果酸作為有機(jī)酸，在本發(fā)明中的主要作用是調(diào)節(jié)除氧劑溶液的ph值，使其維持在一個(gè)適宜的范圍內(nèi)，從而優(yōu)化除氧反應(yīng)的效率。蘋(píng)果酸分子中的羧基能夠有效中和水中的堿性物質(zhì)，維持溶液的酸性環(huán)境，確保除氧主劑和輔劑的最佳反應(yīng)活性。此外，蘋(píng)果酸具有良好的螯合作用，能夠與溶液中的金屬離子(如fe2+、cu2+)形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，減少金屬氧化物和沉淀物的生成，避免金屬鹽沉積在管路或鍋爐內(nèi)部。蘋(píng)果酸在高溫下能夠與溶解氧反應(yīng)生成羧酸類物質(zhì)，與除氧主劑中的含氮官能團(tuán)協(xié)同除氧作用顯著。具體來(lái)說(shuō)，蘋(píng)果酸在高溫下與溶解氧反應(yīng)，生成如2-羥基丁二酸等羧酸類物質(zhì)，這些反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)一步與金屬表面發(fā)生吸附作用，形成保護(hù)層，增強(qiáng)防腐效果。通過(guò)調(diào)節(jié)溶液的ph值和螯合作用，蘋(píng)果酸不僅提高了除氧劑的整體除氧效率，還顯著減少了金屬管道和鍋爐內(nèi)壁的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。其反應(yīng)如下：

17、hooc-ch2ch(oh)-cooh+fe2+→fe

18、優(yōu)選地，按質(zhì)量百分比計(jì)，本發(fā)明的用于鍋爐給水輔助除氧的除氧劑由如下組分制備而成：

19、0.4％的亞硫酸鈉(na2so3)、0.2％的苯并三氮唑(bta)、0.1％的維生素c(抗壞血酸，c6h8o6)、0.05％的聚乙二醇(peg)、0.2％的丙酮肟(c3h7no)和0.2％的蘋(píng)果酸，余量為軟化水。

20、優(yōu)選地，按質(zhì)量百分比計(jì)，本發(fā)明的用于鍋爐給水輔助除氧的除氧劑由如下組分制備而成：

21、0.5％的亞硫酸鈉(na2so3)、0.3％的苯并三氮唑(bta)、0.15％的維生素c(抗壞血酸，c6h8o6)、0.07％的聚乙二醇(peg)、0.25％的丙酮肟(c3h7no)和0.25％的蘋(píng)果酸，余量為軟化水。

22、本發(fā)明還提供了上述用于鍋爐給水輔助除氧的除氧劑的制備方法，包括以下步驟：

23、將亞硫酸鈉、苯并三氮唑、維生素c、聚乙二醇、丙酮肟和蘋(píng)果酸，按配比分別溶解于適量軟化水中，充分?jǐn)嚢杌旌?，確保所有成分完全溶解并均勻分布后，過(guò)濾以去除不溶物，即可得到除氧劑溶液。具體的，包括如下步驟：在反應(yīng)容器中加入適量軟化水并加熱至30-50℃,緩慢加入0.4％-0.5％的亞硫酸鈉(na2so3)，在攪拌速度為200-300rpm的條件下攪拌10-20min，直至完全溶解；而后,添加0.2％-0.3％的苯并三氮唑(bta)，并維持?jǐn)嚢杷俣仍?00-200rpm，繼續(xù)攪拌15-25min；添加0.1％-0.15％的維生素c(抗壞血酸，c6h8o6)，并在此期間將溶液的溫度調(diào)節(jié)至25-35℃，攪拌5-15min；接著添加0.05％-0.1％的聚乙二醇(peg)，保持?jǐn)嚢杷俣仍?0-100rpm，并延長(zhǎng)攪拌時(shí)間至20-30min；依次添加0.2％-0.3％的丙酮肟(c3h7no)和0.2％-0.25％的蘋(píng)果酸，保持溶液的溫度在20-30℃，攪拌時(shí)間為10-20min；最后，將溶液靜置冷卻至室溫，補(bǔ)充軟化水至總量為20ml，并進(jìn)行充分混合直至各組分完全溶解和均勻分布，過(guò)濾，即得。

24、本發(fā)明的除氧劑可用于輔助鍋爐熱力除氧，應(yīng)用時(shí)的具體過(guò)程為：純化水經(jīng)過(guò)熱力除氧器后，水體中溶解氧降到10mg/l或以下，然后將除氧劑加入到除氧水箱或鍋爐給水的管路中，投加劑量一般為45:1500。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)本發(fā)明除氧劑除氧反應(yīng)后，鍋爐水中的溶解氧降到3mg/l以下。

25、本發(fā)明具有以下有益效果：

26、通過(guò)亞硫酸鈉、苯并三氮唑、維生素c、丙酮肟和蘋(píng)果酸等多種成分的協(xié)同作用，能夠高效去除溶解氧，顯著提高除氧效率。亞硫酸鈉作為主要還原劑，能夠迅速與溶解氧反應(yīng)，而苯并三氮唑、維生素c和丙酮肟等輔劑進(jìn)一步加速了這一反應(yīng)過(guò)程，并提供額外的抗氧化和緩蝕保護(hù)。其次，蘋(píng)果酸作為ph調(diào)節(jié)劑，確保了除氧劑在最佳酸堿環(huán)境下運(yùn)行，同時(shí)通過(guò)螯合作用減少了金屬氧化物和沉淀物的生成，避免金屬鹽在管路和鍋爐內(nèi)部的沉積。綜合來(lái)看，本發(fā)明的除氧劑不僅提升了除氧效果，還有效降低了除氧主劑的使用量，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，延長(zhǎng)了鍋爐設(shè)備的使用壽命，具備高效、穩(wěn)定、環(huán)保的特點(diǎn)，適用于各種工業(yè)鍋爐系統(tǒng)。