本申请为申请号2015104635982、申请日2015年08月02日、发明名称“一种水处理用无磷缓蚀阻垢剂及其制备方法”的分案申请。
本发明涉及水处理领域，具体是一种水处理用无磷缓蚀阻垢剂及其制备方法。
背景技术：
工业冷却水在循环使用过程中，会出现不同程度的无机盐沉积，腐蚀及菌藻滋生等问题，造成换热设备效率下降、堵塞以及腐蚀穿孔等严重后果，为工业生产带来极大的隐患。采用适当的缓蚀阻垢剂及配套水处理剂，可以降低设备和管道内金属材料的腐蚀、结垢、菌藻滋生所造成的不利影响，延长设备的使用寿命，把腐蚀造成的能源和资源损失降低到最小程度。
由于具有化学稳定性好、耐高温、有明显的阈值效应和良好的协同效应等优点，有机膦系水处理药剂近年来得到了广泛应用。但是药剂含磷会引起周围水域的富营养化，造成菌藻的过度繁殖，从而引起水源污染。因此，有机膦系水处理药剂的使用将会逐步受到限制，开发无磷、生物降解性能好的新型缓蚀阻垢剂已成为当下水处理药剂的发展方向。
因此，工业领域迫切需要无磷缓蚀阻垢剂。钼酸盐缓蚀效果好，聚环氧琥珀酸(pesa)有良好的阻垢分散性能，通常与膦酸盐复配时具有较好的协同增效作用。中国专利200710052475、200810039161、200610127172和2009100205068等公开了无磷缓蚀阻垢剂配方，其中包含起缓蚀作用的钼酸盐和主要起阻垢作用的聚环氧琥珀酸，但是上述缓蚀阻垢剂中还包含聚马来酸酐、丙烯酸共聚物、三乙醇胺、苯骈三氮唑(bta)或钨酸盐、硼酸盐等其他组分，配方复杂。而对于化工废水经过二级生化处理后作为循环冷却水，尚没有高效的无磷缓蚀阻垢剂配方。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种成本低、阻垢效果好的水处理用无磷缓蚀阻垢剂及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种水处理用无磷缓蚀阻垢剂，由以下按照重量份的原料组成：
偏硅酸钠30-50份
醋酸铵15-35份
琥珀酸单甘油酯45-60份
柠檬酸10-20份
水100-150份。
作为本发明进一步的方案：所述水处理用无磷缓蚀阻垢剂，由以下按照重量份的原料组成：
偏硅酸钠35-45份
醋酸铵20-30份
琥珀酸单甘油酯50-55份
柠檬酸13-17份
水120-130份。
作为本发明进一步的方案：所述水处理用无磷缓蚀阻垢剂，由以下按照重量份的原料组成：
偏硅酸钠40份
醋酸铵25份
琥珀酸单甘油酯52份
水125份。
所述水处理用无磷缓蚀阻垢剂的制备方法，将偏硅酸钠溶解于一半的水中，制得偏硅酸钠水溶液；再将醋酸铵溶于剩下的一半水中，制得醋酸铵水溶液；将偏硅酸钠水溶液加热至60-90℃，再加入柠檬酸，搅拌30-50min，再升温至100-120℃，加入琥珀酸单甘油酯，搅拌5-10min后，加入醋酸铵水溶液，继续搅拌1-1.5h，降至室温即得水处理用无磷缓蚀阻垢剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明不含磷，对环境无毒无污染；缓蚀阻垢效果优于磷系水处理剂；原料来源丰富，制备工艺简单，成本低；本发明应用在工业循环冷却水系统时，在实施例水质条件下，药剂投加量为70mg/l时，碳钢腐蚀率小于国标规定的0.075mm/a，阻垢率达到99％以上。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面各组实施例中使用的补水水质如表1所示。
表1各组实施例的补水水质
实施例1
本发明实施例中，一种水处理用无磷缓蚀阻垢剂，由以下按照重量份的原料组成：
偏硅酸钠30份
醋酸铵15份
琥珀酸单甘油酯45份
柠檬酸10份
水100份。
所述水处理用无磷缓蚀阻垢剂的制备方法，将偏硅酸钠溶解于一半的水中，制得偏硅酸钠水溶液；再将醋酸铵溶于剩下的一半水中，制得醋酸铵水溶液；将偏硅酸钠水溶液加热至60℃，再加入柠檬酸，搅拌30min，再升温至100℃，加入琥珀酸单甘油酯，搅拌5min后，加入醋酸铵水溶液，继续搅拌1h，降至室温即得水处理用无磷缓蚀阻垢剂。
补水水质：南京发电厂补水，药剂投加量是70mg/l。
阻垢实验：用鼓泡法测定阻垢率。试验水浓缩1.5倍后投加药剂，试验温度60℃下开始实验，加快空气鼓入速率浓缩至5倍并保持6h。实验测定阻垢率为99％。
腐蚀实验：用标准旋转挂片法测定腐蚀率。往试验水投加药剂，试验温度50℃下开始实验，然后浓缩至5倍并保持72h。实验测定得a3碳钢加药腐蚀率为0.018mm/a。
实施例2
本发明实施例中，一种水处理用无磷缓蚀阻垢剂，由以下按照重量份的原料组成：
偏硅酸钠50份
醋酸铵35份
琥珀酸单甘油酯60份
柠檬酸20份
水150份。
所述水处理用无磷缓蚀阻垢剂的制备方法，将偏硅酸钠溶解于一半的水中，制得偏硅酸钠水溶液；再将醋酸铵溶于剩下的一半水中，制得醋酸铵水溶液；将偏硅酸钠水溶液加热至90℃，再加入柠檬酸，搅拌50min，再升温至120℃，加入琥珀酸单甘油酯，搅拌10min后，加入醋酸铵水溶液，继续搅拌1.5h，降至室温即得水处理用无磷缓蚀阻垢剂。
补水水质：马合钢焦化厂补水，药剂投加量是70mg/l。
阻垢实验：用鼓泡法测定阻垢率。试验温度60℃下，往试验水中投加药剂开始实验，加快空气鼓入速率浓缩至5倍并保持6h。实验测定阻垢率为99％。
腐蚀实验：用标准旋转挂片法测定腐蚀率。往试验水投加药剂，试验温度50℃下开始实验，然后浓缩至5倍并保持72h。实验测定得a3碳钢加药腐蚀率为0.025mm/a。
实施例3
本发明实施例中，一种水处理用无磷缓蚀阻垢剂，由以下按照重量份的原料组成：
偏硅酸钠35份
醋酸铵20份
琥珀酸单甘油酯50份
柠檬酸13份
水120份。
所述水处理用无磷缓蚀阻垢剂的制备方法，将偏硅酸钠溶解于一半的水中，制得偏硅酸钠水溶液；再将醋酸铵溶于剩下的一半水中，制得醋酸铵水溶液；将偏硅酸钠水溶液加热至70℃，再加入柠檬酸，搅拌35min，再升温至105℃，加入琥珀酸单甘油酯，搅拌6min后，加入醋酸铵水溶液，继续搅拌1.1h，降至室温即得水处理用无磷缓蚀阻垢剂。
补水水质：马钢钢铁厂补水，药剂投加量是70mg/l。
阻垢实验：用鼓泡法测定阻垢率。试验水浓缩1.5倍后投加药剂，试验温度60℃下开始实验，加快空气鼓入速率浓缩至5倍并保持6h。实验测定阻垢率为100％。
腐蚀实验：用标准旋转挂片法测定腐蚀率。往试验水中投加药剂，试验温度50℃下开始实验，然后浓缩至5倍并保持72h。实验测定得a3碳钢加药腐蚀率为0.021mm/a。
实施例4
本发明实施例中，一种水处理用无磷缓蚀阻垢剂，由以下按照重量份的原料组成：
偏硅酸钠45份
醋酸铵30份
琥珀酸单甘油酯55份
柠檬酸17份
水130份。
所述水处理用无磷缓蚀阻垢剂的制备方法，将偏硅酸钠溶解于一半的水中，制得偏硅酸钠水溶液；再将醋酸铵溶于剩下的一半水中，制得醋酸铵水溶液；将偏硅酸钠水溶液加热至80℃，再加入柠檬酸，搅拌45min，再升温至115℃，加入琥珀酸单甘油酯，搅拌9min后，加入醋酸铵水溶液，继续搅拌1.4h，降至室温即得水处理用无磷缓蚀阻垢剂。
补水水质：山东济南自来水，药剂投加量是70mg/l。
阻垢实验：用鼓泡法测定阻垢率。试验水浓缩1.5倍后投加药剂，试验温度60℃下开始实验，加快空气鼓入速率浓缩至6倍并保持6h。实验测定阻垢率为100％。
腐蚀实验：用标准旋转挂片法测定腐蚀率。往试验水中投加药剂，试验温度50℃下开始实验，然后浓缩至6倍并保持72h。实验测定得a3碳钢加药腐蚀率为0.017mm/a。
实施例5
本发明实施例中，一种水处理用无磷缓蚀阻垢剂，由以下按照重量份的原料组成：
偏硅酸钠40份
醋酸铵25份
琥珀酸单甘油酯52份
水125份。
所述水处理用无磷缓蚀阻垢剂的制备方法，将偏硅酸钠溶解于一半的水中，制得偏硅酸钠水溶液；再将醋酸铵溶于剩下的一半水中，制得醋酸铵水溶液；将偏硅酸钠水溶液加热至75℃，再加入柠檬酸，搅拌40min，再升温至110℃，加入琥珀酸单甘油酯，搅拌7min后，加入醋酸铵水溶液，继续搅拌1.2h，降至室温即得水处理用无磷缓蚀阻垢剂。
补水水质：济钢钢铁厂补水，药剂投加量是70mg/l。
阻垢实验：用鼓泡法测定阻垢率。试验水浓缩1.5倍后投加药剂，试验温度60℃下开始实验，加快空气鼓入速率浓缩至5倍并保持6h。实验测定阻垢率为100％。
腐蚀实验：用标准旋转挂片法测定腐蚀率。往试验水中投加药剂，试验温度50℃下开始实验，然后浓缩至5倍并保持72h。实验测定得a3碳钢加药腐蚀率为0.015mm/a。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。