专利名称：用于循环冷却水系统的多功能水处理剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于循环冷却水系统的多功能水处理剂。更具体地说，本发明涉及一种能够对循环冷却水系统设备同时进行清洗、预膜、阻垢、缓蚀的多功能水处理剂。
众所周知，循环冷却水系统中的水在长期运转情况下，会产生结垢、滋生细菌，并且会腐蚀设备，造成设备的损害甚至报废。为了保证设备正常运转，常规情况下必须加入分别起阻垢、缓蚀、杀菌作用的各种药剂，在使用新设备前或停机检修时，还需分别加入清洗、预膜药剂。由于现有技术中尚没有能够同时起到清洗、预膜、阻垢、缓蚀的多功能药剂，所以目前只能分别单独进行加药。单一作用的药剂存在许多问题，如①由于需要分别加入不同的药剂，而且各药剂对加药设备的要求不同，因此，至少要有二套以上的加药设备，无疑增加了设备投资，烦琐的工序也造成了人力、物力的浪费；②由于各种药剂之间存在协同效应问题，确定加药量前要研究药剂是互相增效还是互相抵消，否则无法确定各药剂组合使用后药效的实际发挥程度，但是研究药剂的协同效应问题需要投入很多精力，做很多试验，无疑给消费者带来很大不便；③由于专用药剂加药量比多功能药剂加药量大，这样的水排放后对环境会造成污染，等等。随着工业的飞速发展和环境要求的提高，人们对水处理剂提出了更高要求，因此，需要研究一种能够克服上述缺陷的具有多种功能的水处理剂。
所以，本发明的目的是提供一种能够同时起到清洗、预膜、阻垢、缓蚀作用的多功能水处理剂。采用本发明的多功能水处理剂，只需一次加药，只需一种加药设备，而且由于各种药效功能是确定的，可以非常容易地、精确地确定加药量，避免了药剂的浪费。
为开发不具有上述缺点的多功能水处理剂，本发明人进行了深入细致的研究。结果，发明人在对双(膦酰基甲基)天冬氨酸的阻垢、缓蚀性进行研究的过程中出人意料地发现了本发明的技术方案。
众所周知，凡是带有-P(O)OH2、-COOH、-SO3H、-OH基团的化合物或聚合物都可以作为循环冷却水的水处理剂，主要用于防腐蚀、防结垢，一般称之为缓蚀剂、阻垢剂。具有膦酰基和羧基的双(膦酰基甲基)天冬氨酸就具有优良的阻垢、缓蚀双重功能，甚至对高硬度的水也有很好的阻垢性能，同时，该化合物是L-天冬氨酸衍生物，属环保型产品，不会造成环境污染。本发明的多功能水处理剂系采用复配而成。本发明人出人意料地发现，将双(膦酰基甲基)天冬氨酸(BPMA，余同)为基础原料，与选自1-羟基-1，1-二膦酰基乙烷(HEDP，余同)，1-羟基-1-膦酰基乙酸(HPA，余同)，2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧基(PBTCA，余同)，聚膦酰基羧酸(PPCA，余同)，丙烯酸/丙烯酸甲酯二元共聚物(AA/MA，余同)，丙烯酸/丙烯酸甲酯/丙烯酸羟乙酯三元共聚物(AA/MA/HEA，余同)，磺化苯乙烯/马来酸酐二元共聚物(SSMAC，余同)，锌盐等中的一种或多种物质复配，不但没有降低其阻垢、缓蚀性能，反而使其阻垢、缓蚀性能明显提高，另外，可以同时起到清洗、预膜的作用。
本发明的用于循环冷却水系统的多功能水处理剂，包括以下组份a)8～30wt％的N，N-双(膦酰基甲基)天冬氨酸，优选14～24wt％，特别优选15～20wt％；b)0.3～30wt％的选自1-羟基-1，1-二膦酰基乙烷，1-羟基-1-膦酰基乙酸，2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧基，聚膦酰基羧酸，聚丙烯酸、丙烯酸甲酯二元共聚物，聚丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯三元共聚物，聚磺化苯乙烯、马来酸酐二元共聚物的一种或多种物质，优选6～25wt％；c)0.0001～20wt％的锌盐，优选ZnCl2；锌盐的含量优选2～6wt％，特别优选3～5wt％；余量为水。
下面对本发明进行更详尽的描述。在公开和描述本发明的循环冷却水多功能水处理剂前，需指出，本发明不局限于本文所描述的特殊结构、方法步骤和材料的限制，这些结构、方法步骤和材料可以有所改变。
虽然本发明优选使用N，N-双(膦酰基甲基)天冬氨酸，但是很多的带有-P(O)OH2、-COOH、-SO3H、-OH基团的化合物或聚合物都可以作为本发明的基本组份(a)。
组份(a)的含量可以根据不同水质，灵活地采用不同使用量。这取决于所要达到的目的，以及水质的不同。当对阻垢、缓蚀性能要求较高时，组份(a)的含量就多一些，反之，就少一些。
组份(b)可以是具有清洗、预膜效果的任意化合物或混合物。优选那些可以提高组份(a)的阻垢与缓蚀协同效应的物质。本发明优选1-羟基-1，1-二膦酰基乙烷(天津东方红化工厂生产)，1-羟基-1-膦酰基乙酸(北京新大禹技术公司产品BC-607)，2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧基(江苏武进水质稳定剂厂生产)，聚膦酰基羧酸(北京新大禹技术公司产品BC-630)，丙烯酸/丙烯酸甲酯二元共聚物(北京新大禹技术公司产品BC-645)，丙烯酸/丙烯酸甲酯/丙烯酸羟乙酯三元共聚物(北京新大禹技术公司产品BC-646)，磺化苯乙烯/马来酸酐二元共聚物(北京新大禹技术公司产品BC-647)中的一种或多种物质作为组份(b)。
作为组份(b)的聚膦酰基羧酸，丙烯酸/丙烯酸甲酯二元共聚物，丙烯酸/丙烯酸甲酯/丙烯酸羟乙酯三元共聚物，磺化苯乙烯/马来酸酐二元共聚物的分子量没有特别限制。但是优选的各种聚合物的分子量通常为聚膦酰基羧酸1000～8000，丙烯酸/丙烯酸甲酯二元共聚物1000～8000，丙烯酸/丙烯酸甲酯/丙烯酸羟乙酯三元共聚物1000～8000，磺化苯乙烯/马来酸酐二元共聚物1000～8000，特别优选的分子量分别为聚膦酰基羧酸2000～5000，丙烯酸/丙烯酸甲酯二元共聚物2000～5000，丙烯酸/丙烯酸甲酯/丙烯酸羟乙酯三元共聚物2000～5000，磺化苯乙烯/马来酸酐二元共聚物2000～5000。
本发明所用的共聚物中各种共聚单元的含量及其结合方式没有特别限制。
优选的丙烯酸/丙烯酸甲酯二元共聚物的例子有分子结构通式 单体组成X～95％ Y～5％固含量30％聚合物分子量2000～5000北京新大禹技术公司产品BC-645A优选的丙烯酸/丙烯酸甲酯/丙烯酸羟乙酯三元共聚物的例子有分子结构通式 单体组成X～85％ Y～5％ Z～10％固含量30％聚合物分子量2000～5000北京新大禹技术公司产品BC-646优选的磺化苯乙烯/马来酸酐二元共聚物的例子有分子结构通式 单体组成X～55％ Y～45％固含量50％聚合物分子量2000～5000北京新大禹技术公司产品BC-647优选的聚膦酰基羧酸的例子有单体组成丁烯二酸～80％，丙烯酸～10％，次亚磷酸钠～10％固含量35％聚合物分子量2000～4000北京新大禹技术公司产品BC-630组份(b)的含量同样可以根据不同水质和不同的目的，灵活地采用不同的使用量。当需要较好的清洗、预膜效果，组份(b)的用量可以大一些，反之，可以小一些。
组份(c)可以是ZnCl2或者ZnSO47H2O。这些可从北京市化工原料公司购得。
组份(c)的用量也可以实际需要灵活掌握。
综上所述，本发明的实质是各组份的组合，在本发明的技术方案中给出了用量范围内，使用者可以根据不同的水质和不同的使用目的调整配方。本发明的各组份含量的调整技术，对本领域技术人员来讲是常规的技术。在使用本发明的多功能水处理剂时，也可以灵活地采用不同的使用量。
与现有技术相比，采用本发明的多功能水处理剂，只需使用一套加药设备，只需进行一次加药，加药前无须考虑使用多个药剂时需考虑的药剂协同效应问题，加药量比综合使用多种专用药剂时小得多，因此使用简单、方便，可以起到清洗、预膜、阻垢、缓蚀的效果，不仅功能多，而且效果好。
下面的实施例对本发明的技术方案作了进一步描述，这些实施例是为了说明本发明，而不是对本发明的限制。
在下面的实施例中，如不特别指出，各组份用量以BPMA为100重量份计。
在下面的实施例中，除ZnCl2为固体外，除非特别指明，所用的各种物质均为水溶液，所述的用量也是指相应的水溶液的用量，用量的单位均为重量份数。
各种物质的水溶液的重量浓度为
实施例1BPMA100HPA 26.67ZnCl26.67
试剂制备CaCl2、NaHCO3标准液。
仪器①多孔恒温水浴锅②刻度烧杯1000毫升③容量瓶500、100毫升④移液管⑤酸度计计算结果
Ca02+试液试验前实测的Ca22+浓度再乘以浓缩倍数而得到的理论Ca22+浓度。
Ca12+加阻垢剂的试液，试验后的Ca22+浓度。
Ca22+不加阻垢剂试液(空白)，在相同条件下的Ca22+浓度
2.缓蚀率测定本方法根据中国石油化工总公司生产部、发展部公布的“冷却水分析和试验方法”中实验室缓蚀率评定即旋转挂片失重法进行缓蚀率、清洗、预膜的性能评价。
仪器RCC-1型旋转挂片腐蚀试验仪烧杯2000毫升条件试验材质20#碳钢试验温度50±1℃时间72小时转速70转/分计算结果
C计算常数，以mm/a为单位时，C＝8.76×107Δω试片的腐蚀失重(克)A试片面积(cm2)T试片试验时间(小时)P试片材料的密度(千克/米3)
3.清洗(测试方法同缓蚀率)药剂用量1000～3000mg/L，根据系统中锈蚀、结垢状况而定，清洗时间36～48小时，基本可以清洗干净。
4.预膜(测试方法与缓蚀率基本相同)药剂用量400～700mg/L，材质20#碳钢，室温旋转挂片方法，时间48小时。
挂片经电镜分析，形成的膜向金属里层渗透，膜厚达70μm，具体结果如下
上述阻垢缓蚀清洗预膜实验表明，本发明的多功能水处理剂的最大特点是使用简单、方便，不仅功能多，而且效果好。
权利要求
1.一种用于循环冷却水系统的多功能水处理剂，包括以下组份a)8～30wt％的N，N-双膦酰基甲基天冬氨酸；b)0.3～30wt％的选自1-羟基-1，1-二膦酰基乙烷，1-羟基-1-膦酰基乙酸，2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧基，聚膦酰基羧酸，丙烯酸/丙烯酸甲酯二元共聚物，丙烯酸/丙烯酸甲酯/丙烯酸羟乙酯三元共聚物，磺化苯乙烯/马来酸酐二元共聚物中的一种或多种物质；c)0.0001～20wt％的锌盐；余量为水。
2.根据权利要求1所述的用于循环冷却水系统的多功能水处理剂，其特征在于所述的组份a)的含量为14～24wt％。
3.根据权利要求2所述的用于循环冷却水系统的多功能水处理剂，其特征在于所述的组份a)的含量为15～20wt％。
4.根据权利要求1所述的用于循环冷却水系统的多功能水处理剂，其特征在于所述的组份b)的含量为6～25wt％。
5.根据权利要求1所述的用于循环冷却水系统的多功能水处理剂，其特征在于所述的组份c)的含量为2～6wt％。
6.根据权利要求5所述的用于循环冷却水系统的多功能水处理剂，其特征在于所述的组份c)的含量为3～5wt％。
7.根据权利要求1所述的用于循环冷却水系统的多功能水处理剂，其特征在于所述的锌盐为ZnCl2。
全文摘要
本发明提供了一种循环冷却水用多功能水处理剂,本发明的水处理剂系将N,N－双(膦酰基甲基)天冬氨酸和选自1－羟基－1,1－二膦酰基乙烷,1－羟基－1－膦酰基乙酸,2－膦酸丁烷－1,2,4－三羧基,聚膦酰基羧酸,丙烯酸/丙烯酸甲酯二元共聚物,丙烯酸/丙烯酸甲酯/丙烯酸羟乙酯三元共聚物,磺化苯乙烯/马来酸酐二元共聚物的一种或多种物质以及ZnCl
文档编号C02F1/08GK1345696SQ00124998
公开日2002年4月24日 申请日期2000年9月29日 优先权日2000年9月29日
发明者胡廷育, 张颖, 赵梅君, 黄文氢, 赵曦, 张世玉, 曹栩然, 王桂海 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司北京化工研究院