本发明涉及化工领域，具体涉及一种零排放阻垢缓蚀剂及制备方法和应用。
背景技术：
在工业循环冷却水领域，需要大量冷却水资源，水资源利用率要求也越来越高，对循环冷却水的浓缩倍率的要求也越来越高，目前循环冷却水的浓缩倍率一般维持在3至5倍，即便如此，也需要向自然环境中排放大量的含盐量高的循环水，对自然环境造成严重的土壤污染、水资源污染等等。
目前，现有的处理方式是，通过反渗透等多种技术手段去除工业循环排放水中的大量杂质，使排放到环境中水无污染、对环境污染减小。即便如此，仍解决不了工业循环冷却水排放到自然环境中造成的水资源浪费。
技术实现要素：
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种零排放阻垢缓蚀剂及其制备方法和应用，克服现有技术中存在的工业循环冷却水需要排入环境中造成的水资源浪费、以及对自然环境造成的污染等问题。
为了实现上述目的或者其他目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种零排放阻垢缓蚀剂，包括以下原料组分及重量份数：有机膦酸10～40份、有机酸类聚合物25～45份、聚乙二醇10～30份、尿素5～20份、去离子水5～15份。
进一步地，所述有机膦酸为2-羟基膦酰基乙酸(hpaa)或2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸(pbtca)或二乙烯三胺五亚甲基膦酸(dtpmp)。
进一步地，所述有机酸类聚合物为三元共聚物或四元共聚物。
进一步地，所述有机酸类聚合物选自丙烯酸-丙烯酸羟丙酯-丙烯磺酸钠-苯乙烯磺酸共聚物、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯-苯乙烯磺酸共聚物、丙烯酸-丙烯磺酸钠-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙烷磺酸聚合物、丙烯酸-聚马来酸酐-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙烷磺酸-丙烯酸羟乙酯聚合物、丙烯酸-聚马来酸酐-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙烷磺酸聚合物中的一种或多种。
本发明还提供了上述零排放阻垢缓蚀剂的制备方法，即，将各原料组分按比例混合后，在20-40℃下混合均匀即可。
本发明第三方面还提供了上述零排放阻垢缓蚀剂在工业循环冷却水领域的用途。
将本发明的零排放阻垢缓蚀剂应用于工业循环冷却水领域时，所述零排放阻垢缓蚀剂的投加量为50～200mg/l，即每升工业循环冷却水中投加50～200mg零排放阻垢缓蚀剂。
进一步地，本发明的零排放阻垢缓蚀剂投加到工业循环冷却水中时，加入50～80mg/l的硫酸，以及2～5mg/l的聚丙烯酰胺，起辅助效果。
本发明的零排放阻垢缓蚀剂所采用的有机膦酸可选自pbtca或hpaa或dtpmp，与起阻垢分散作用的有机酸类聚合物相互作用，能够阻止碳酸钙垢和悬浮物的沉积，而且，有机膦酸pbtca或hpaa或dtpmp兼具一定的缓蚀作用。本发明中所采用的聚乙二醇具有优良的分散性、抗静电性，在工业循环冷却水中能够发挥阻垢分散作用。本发明中的尿素是一种缓蚀剂，在工业循环冷却水中在金属表面形成保护膜起到缓蚀作用。
本发明的零排放阻垢缓蚀剂，用于工业循环冷却水系统中，可减少换热器和管道中碳酸钙垢的形成，而且避免换热器和管道的腐蚀，减少了冷却水的污染，可实现冷却水的零污染、长期循环，使工业冷却水长期稳定运行，实现循环水的无污染零排放。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
称取20gpbtc，四元共聚物20g，三元共聚物25g，聚乙二醇10g，尿素10g，去离子水15g，在20℃混合均匀，配成100g阻垢缓蚀剂；
其中，四元共聚物为丙烯酸-丙烯酸羟丙酯-丙烯磺酸钠-苯乙烯磺酸共聚物，三元共聚物为丙烯酸-聚马来酸酐-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙烷磺酸聚合物。
某化工厂循环冷却水系统容积为2500m3，循环量为5000m3，换热器材质为tp304，管道为碳钢管道。该化工厂可利用水资源严重缺乏，如果将循环水进行排放，则补充水严重不足，按补充水量投加本发明的零排污阻垢缓蚀剂100mg/l，并辅助投加98％硫酸50mg/l、聚丙烯酰胺2mg/l，循环水不排放，仅补充自然蒸发和风吹损耗的水量，做到了零排污。通过长达三个月的运行，停机时检查，在换热管内没有发现结垢现象，所挂不锈钢tp304试片、碳钢试片的腐蚀率均满足《工业循环冷却水水处理设计规范》gb50050-2007中的相关要求。说明该系统投加本发明的零排放阻垢缓蚀剂可以满足循环冷却水系统的稳定长期运行，实现循环水零排放的目的。
实施例2
称取30ghpaa，四元共聚物10g，三元共聚物15g，聚乙二醇20g，尿素20g，去离子水5g，在30℃混合均匀，配成100g阻垢缓蚀剂。
其中四元共聚物为丙烯酸-聚马来酸酐-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙烷磺酸-丙烯酸羟乙酯，三共聚物为丙烯酸-聚马来酸酐-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙烷磺酸聚合物。
某发电厂装机容量为300mw×2台，单机循环冷却水系统容积为20000m3，循环量为35000m3，凝汽器材质为hsn70-1a，管道为碳钢管道。该发电厂可利用水资源严重缺乏，如果将循环水进行排放，则补充水严重不足，按补充水量投加本发明的零排污阻垢缓蚀剂50mg/l，并辅助投加98％硫酸50mg/l、聚丙烯酰胺5mg/l，循环水不排放，仅补充自然蒸发和风吹损耗的水量。通过长达一年的运行，停机检查时，在换热管内没有发现结垢现象，所挂hsn70-1a试片、碳钢试片的腐蚀率均满足《工业循环冷却水水处理设计规范》gb50050-2007中的相关要求。说明该系统投加本发明的零排放阻垢缓蚀剂可以满足循环冷却水系统的稳定长期运行，实现循环水零排放的目的。
实施例3
称取40ghpaa，四元共聚物15g，三元共聚物15g，聚乙二醇15g，尿素10g，去离子水5g，在40℃混合均匀，配成100g阻垢缓蚀剂。
其中，四元共聚物为丙烯酸-聚马来酸酐-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙烷磺酸-丙烯酸羟乙酯，三元共聚物为丙烯酸-丙烯磺酸钠-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙烷磺酸聚合物。
某发电厂装机容量为600mw×2台，单机循环冷却水系统容积为40000m3，循环量为66000m3，凝汽器材质为tp317，冷油器材质为hsn70-1ab，管道为碳钢管道。该发电厂可利用水资源严重缺乏，如果将循环水进行排放，则补充水严重不足。按补充水量投加本发明的零排放阻垢缓蚀剂200mg/l，并辅助投加98％硫酸50mg/l、聚丙烯酰胺3mg/l，循环水不排放，仅补充自然蒸发和风吹损耗的水量，通过长达一年的运行，停机时检查时，在换热管内没有发现结垢现象，所挂tp317试片、hsn70-1a试片、碳钢试片的腐蚀率均满足《工业循环冷却水水处理设计规范》gb50050-2007中的相关要求。说明该系统投加本发明的零排放阻垢缓蚀剂可以满足循环冷却水系统的稳定长期运行，实现循环水零排放的目的。
实施例4
称取35gdtpmp，四元共聚物10g，三元共聚物25g，聚乙二醇15g，尿素5g，去离子水10g，在30℃混合均匀，配成100g阻垢缓蚀剂。其中，四元共聚物为丙烯酸-丙烯酸羟丙酯-丙烯磺酸钠-苯乙烯磺酸共聚物，三元共聚物为丙烯酸-丙烯磺酸钠-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙烷磺酸聚合物。
某化工厂循环冷却水系统容积为6000m3，循环量为10000m3，换热器材质为tp316，管道为碳钢管道。该化工厂可利用水资源严重缺乏，如果将循环水进行排放，则补充水严重不足。按补充水量投加本发明的零排放阻垢缓蚀剂150mg/l，并辅助投加98％硫酸60mg/l、聚丙烯酰胺5mg/l，循环水不排放，仅补充自然蒸发和风吹损耗的水量，通过长达六个月的运行，停机时检查时，在换热管内没有发现结垢现象，所挂不锈钢tp316试片、碳钢试片的腐蚀率均满足《工业循环冷却水水处理设计规范》gb50050-2007中的相关要求。说明该系统投加本发明的零排放阻垢缓蚀剂可以满足循环冷却水系统的稳定长期运行，实现循环水零排放的目的。
实施例5
称取10gdtpmp，四元共聚物20g，三元共聚物20g，聚乙二醇30g，尿素10g，去离子水10g，在40℃混合均匀，配成100g阻垢缓蚀剂。其中，四元共聚物为丙烯酸-丙烯酸羟丙酯-丙烯磺酸钠-苯乙烯磺酸共聚物，三元共聚为丙烯酸-丙烯酸羟丙酯-苯乙烯磺酸共聚物。
某化工厂循环冷却水系统容积为8000m3，循环量为13000m3，换热器材质为tp304和h68黄铜，管道为碳钢管道。该化工厂可利用水资源严重缺乏，如果将循环水进行排放，则补充水严重不足。按补充水量投加本发明的零排放阻垢缓蚀剂120mg/l，并辅助投加98％硫酸80mg/l、聚丙烯酰胺4mg/l，循环水不排放，仅补充自然蒸发和风吹损耗的水量，通过长达三个月的运行，停机时检查时，在换热管内没有发现结垢现象，所挂不锈钢tp304试片、h68黄铜片、碳钢试片的腐蚀率均满足《工业循环冷却水水处理设计规范》gb50050-2007中的相关要求。说明该系统投加本发明的零排放阻垢缓蚀剂可以满足循环冷却水系统的稳定长期运行，实现循环水零排放的目的。
对比例1
称取四元共聚物20g，三元共聚物25g，聚乙二醇10g，尿素10g，去离子水15g，在20℃混合均匀，配成阻垢缓蚀剂。
其中，四元共聚物为丙烯酸-丙烯酸羟丙酯-丙烯磺酸钠-苯乙烯磺酸共聚物，三元共聚物为丙烯酸-聚马来酸酐-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙烷磺酸聚合物。
将该阻垢缓蚀剂用于某工厂循环冷却水中，投加量为100mg/l。经过三个月的运行，停机检查，在换热管内发现结垢现象，不能满足《工业循环冷却水水处理设计规范》gb50050-2007中的相关要求。
对比例2
称取20gpbtc，四元共聚物20g，三元共聚物25g，尿素10g，去离子水15g，在20℃混合均匀，配成阻垢缓蚀剂；
其中，四元共聚物为丙烯酸-丙烯酸羟丙酯-丙烯磺酸钠-苯乙烯磺酸共聚物，三元共聚物为丙烯酸-聚马来酸酐-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙烷磺酸聚合物。
将该阻垢缓蚀剂用于某工厂循环冷却水中，投加量为200mg/l。经过两个月的运行，停机检查，在换热管内发现结垢现象，不能满足《工业循环冷却水水处理设计规范》gb50050-2007中的相关要求。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。