一种循环冷却水处理用防垢剂及其制备方法与流程

本发明涉及水资源净化领域，特别涉及一种循环冷却水处理用防垢剂及其制备方法。

背景技术：

随着社会的快速发展，工业用水量占全国用水量的比例在逐年增加，水资源严重短缺。目前，我国大量城市污水外排不仅污染环境还浪费可再利用的资源。为此，开展城市污水经生化处理后用于循环冷却水是缓解水资源紧缺问题的有效手段之一。而大多循环冷却水系统对水质的要求并不是很苛刻，城市污水经二级生化处理后，水质较为简单，具有回用于循环冷却水的巨大潜力和广阔的应用前景。

但与此同时，城市污水中又含有大量的无机离子(如ca²⁺、mg²⁺、so4^2-、cl^-)和少量的有机物，尤其是ca²⁺、mg²⁺、so4^2-和cl^-在浓缩数倍和高温条件下，很容易在循环冷却水系统设备表面形成矿物垢，而且浓缩条件下的高盐度会使系统发生严重腐蚀。

为此，现有技术中在循环冷却水中添加缓蚀阻垢剂是控制系统腐蚀和结垢的有效手段。例如公开号为109052677a的发明申请公开了一种循环水缓蚀阻垢剂，其包括以下质量份原料：羟基亚乙基二膦酸钠6～15份，丁基六甲基二溴化铵2～6份，氯化锌1～5份，氨基三亚甲基磷酸钠10～18份，苯并三唑1～3份，羟甲基纤维素0.5～5份和9，12-十八碳二烯酸8～30份。虽然，该循环水缓蚀阻垢剂具有优秀的缓蚀、阻垢和杀菌效果。但该种缓蚀阻垢剂的配方使用了大量的有机膦和无极磷盐，因此一旦这些循环水流入自然水体中，就容易对自然水体造成富营养化污染，造成生态环境的破坏。

因此，本申请公开了一种不仅缓蚀阻垢效果好且又不易造成水体富营养化污染的防垢剂。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种循环冷却水处理用防垢剂，不仅缓蚀效果好，同时其不含磷盐，从而避免对水体造成富营养化污染，其次，其制备方法较为简单适合进行规模化生产。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种循环冷却水处理用防垢剂，按质量份数计，包含聚天冬氨酸34～42份、钨酸盐25～29份、表面活性剂6～12份、油酸酰胺3～7份、苯并三氮唑3～5份和水60～70份。

通过采用上述技术方案，首先由于本申请的配方中并未有添加任何有机磷或无机磷，因此即使被排入到自然水体中，也不容易造成自然水体的富营养化污染。

其次，聚天冬氨酸是绿色的可生物降解水处理剂，其可以螯合钙、镁、铜、铁等多价金属离子，尤其能够改变钙盐晶体结构，使其形成软垢，并在水流作用下易从金属表面脱落下来。

同时，由于普遍的大多数的循环水设置都是用钢材制造的，而钢材内部往往都含有碳元素，因此，在接触循环冷却水的时候，钢材表面容易发生局部的电化学腐蚀。而钨酸盐在钢材发生电化学腐蚀过程中，能够抑制阳极的自腐蚀电位向正方向移动。从而在聚天冬氨酸和钨酸盐协同作用下能够有效地提升循环冷却水的缓蚀防垢的性能。

优选为，所述钨酸盐为钨酸钾或钨酸钠。

通过采用上述技术方案，由于钠离子和钾离子都比较稳定，这样形成的钨酸盐就不容易对金属设备的表面造成其他影响。

优选为，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。

通过采用上述技术方案，十二烷基苯磺酸钠作为表面活性剂，其有助于各物质充分与水进行混合。其次，如果水中存在有昆虫幼虫，如孑孓、水虿。十二烷基苯磺酸钠和油酸酰胺能够共同进入到昆虫的体内，油酸酰胺首先会破坏昆虫体壁上的几丁质层，而十二烷基苯磺酸钠通过几丁质层后会将昆虫体壁的蜡质层溶解，并附着在昆虫的呼吸道上形成不透水和不透气的一层膜，从而也就能够使昆虫气孔堵塞并窒息死亡

优选为，还包括淀粉15～19份。

优选为，所述淀粉于ph值为1～3的30wt％的双氧水中浸泡10～20min浸泡处理。

通过采用上述技术方案，经过双氧水处理之后的淀粉，其分子链上的羟基就会被氧化，从而形成氧化淀粉。而氧化淀粉与聚天冬氨酸进行复配能够有效地促使碳酸钙晶体形成明显的片状或层状结构，并在垢层中形成了一些凹坑。这样晶体的不规则排列使形成的垢层松软，硬垢变软垢，极易被水流冲洗掉，从而达到阻垢作用。

优选为，还包括甲壳素4～8份。

通过采用上述技术方案，甲壳素是源于生物体的，其具有较强的抑菌和除藻性能。在加入到循环冷却水中后，甲壳素能够抑制水体中微生物和藻类的繁殖，从而能够使循环冷却水长效地保持洁净状态，避免微生物和藻类在金属表面发生繁殖而对金属表面造成侵蚀。

优选为，还包括苯甲酸钠2～4份和锌盐13～15份。

通过采用上述技术方案，锌盐会在防垢剂中生成锌离子，其与苯甲酸钠、钨酸钠和聚天冬氨酸形成钨酸钠-聚天冬氨酸-苯甲酸铵-zn²⁺四元复配缓蚀剂，这样能够使得聚天冬氨酸以分子中的羧基与金属表面进行成键作用，使得聚天冬氨酸能够聚集在金属表面，从而相当于在金属表面形成了一层保护膜，进一步降低了钙、镁化合物在金属表面成垢的可能性。

优选为，所述锌盐为氯化锌、硫酸锌和硝酸锌中的一种。

一种循环冷却水的处理防垢剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一、按规定要求称取聚天冬氨酸、钨酸盐和表面活性剂，然后加入到3/5总质量的水中进行均匀混合，得到溶液一；

步骤二、按规定要求称取油酸酰胺、苯并三氮唑和其他助剂，加入到步骤一的溶液一中，再混合均匀，得到溶液二；

步骤三、将剩下的2/5总质量的水加入到步骤二的溶液二中，混合均匀，得到成品循环冷却水处理用防垢剂。

通过采用上述技术方案，分批次进行配料，这样能够有效地保证各物质之间能够均匀地混合。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1、通过聚天冬氨酸和钨酸盐的复配形成的防垢剂，其能够有效地提高循环冷水却缓蚀防垢性能，同时防垢剂不含有磷元素，这样也降低了水体发生富营养化污染的隐患；

2、锌盐和苯甲酸钠的加入，有效地提升了防垢剂的缓蚀阻垢的性能；

3、十二烷基苯环酸钠不仅有利于保证各物料之间能够充分混合，并且其与油酸酰胺能够协同作用，能够有效地杀灭循环冷却水中的昆虫，从而一方面降低了昆虫对设备破坏的可能性，另一方面也能够降低蚊虫对工作人员的工作环境造成影响。

附图说明

图1为一种循环冷却水处理用防垢剂的制备方法流程图。

具体实施方式

实施例一、

一种循环冷却水的处理防垢剂的制备方法，包括如下步骤，

步骤一、称取34kg聚天冬氨酸、25kg钨酸钾和6kg十二烷基苯磺酸钠，然后加入到3/5总质量的水中进行均匀混合，得到溶液一；

步骤二、称取3kg油酸酰胺和3kg苯并三氮唑，加入到步骤一的溶液一中，再混合均匀，得到溶液二；

步骤三、将剩下的2/5总质量的水加入到步骤二的溶液二中，混合均匀，得到成品循环冷却水处理用防垢剂。

此处，水总量为60kg。

实施例二、

一种循环冷却水的处理防垢剂的制备方法，包括如下步骤，

步骤一、称取38kg聚天冬氨酸、27kg钨酸钠和9kg十二烷基苯磺酸钠，然后加入到3/5总质量的水中进行均匀混合，得到溶液一；

步骤二、称取5kg油酸酰胺和4kg苯并三氮唑，加入到步骤一的溶液一中，再混合均匀，得到溶液二；

步骤三、将剩下的2/5总质量的水加入到步骤二的溶液二中，混合均匀，得到成品循环冷却水处理用防垢剂。

此处，水总量为60～70份。

实施例三、

一种循环冷却水的处理防垢剂的制备方法，包括如下步骤，

步骤一、称取42kg聚天冬氨酸、29kg钨酸钠和12kg十二烷基苯磺酸钠，然后加入到3/5总质量的水中进行均匀混合，得到溶液一；

步骤二、称取7kg油酸酰胺和5kg苯并三氮唑，加入到步骤一的溶液一中，再混合均匀，得到溶液二；

步骤三、将剩下的2/5总质量的水加入到步骤二的溶液二中，混合均匀，得到成品循环冷却水处理用防垢剂。

此处，水总量为70kg。

实施例四、

一种循环冷却水的处理防垢剂的制备方法，包括如下步骤，

步骤一、称取42kg聚天冬氨酸、27kg钨酸钠和6kg十二烷基苯磺酸钠，然后加入到3/5总质量的水中进行均匀混合，得到溶液一；

步骤二、称取5kg油酸酰胺和5kg苯并三氮唑，加入到步骤一的溶液一中，再混合均匀，得到溶液二；

步骤三、将剩下的2/5总质量的水加入到步骤二的溶液二中，混合均匀，得到成品循环冷却水处理用防垢剂。

此处，水总量为70kg。

对比例一、

本对比例与实施例四的区别仅在于，钨酸钠均由聚天冬氨酸代替。

实施例五、

一种循环冷却水的处理防垢剂的制备方法，包括如下步骤，

步骤一、称取42份聚天冬氨酸、27kg钨酸钠和6十二烷基苯磺酸钠，然后加入到3/5总质量的水中进行均匀混合，得到溶液一；

步骤二、称取5kg油酸酰胺、5kg苯并三氮唑、4kg苯甲酸钠和13kg硫酸锌，加入到步骤一的溶液一中，再混合均匀，得到溶液二；

步骤三、将剩下的2/5总质量的水加入到步骤二的溶液二中，混合均匀，得到成品循环冷却水处理用防垢剂。

此处，水总量为70kg。

实施例六、

一种循环冷却水的处理防垢剂的制备方法，包括如下步骤，

步骤一、称取42份聚天冬氨酸、27kg钨酸钠和6kg十二烷基苯磺酸钠，然后加入到3/5总质量的水中进行均匀混合，得到溶液一；

步骤二、称取5kg油酸酰胺、5kg苯并三氮唑、3kg苯甲酸钠、15kg氯化锌，加入到步骤一的溶液一中，再混合均匀，得到溶液二；

步骤三、将剩下的2/5总质量的水加入到步骤二的溶液二中，混合均匀，得到成品循环冷却水处理用防垢剂。

此处，水总量为70kg。

对比例二、

本对比例与实施例六的区别仅在于，苯甲酸钠全部由锌盐代替。

对比例三、

本对比例与实施例六的区别仅在于，锌盐全部由苯甲酸钠代替。

实施例七、

一种循环冷却水的处理防垢剂的制备方法，包括如下步骤，

步骤一、称取42份聚天冬氨酸、27kg钨酸钠和6kg十二烷基苯磺酸钠，然后加入到3/5总质量的水中进行均匀混合，得到溶液一；

步骤二、称取5kg油酸酰胺、5kg苯并三氮唑、2kg苯甲酸钠、14kg硝酸锌，加入到步骤一的溶液一中，再混合均匀，得到溶液二；

步骤三、将剩下的2/5总质量的水加入到步骤二的溶液二中，混合均匀，得到成品循环冷却水处理用防垢剂。

此处，水总量为70kg。

实施例八、

一种循环冷却水的处理防垢剂的制备方法，包括如下步骤，

步骤一、称取42kg聚天冬氨酸、27kg钨酸钠、6kg十二烷基苯磺酸钠，然后加入到3/5总质量的水中进行均匀混合，得到溶液一；

步骤二、称取5kg油酸酰胺、5kg苯并三氮唑、2kg苯甲酸钠、14kg硝酸锌和15kg淀粉，加入到步骤一的溶液一中，再混合均匀，得到溶液二；

步骤三、将剩下的2/5总质量的水加入到步骤二的溶液二中，混合均匀，得到成品循环冷却水处理用防垢剂。

其中，淀粉于ph值为3的30wt％的双氧水中浸泡10min浸泡处理。此处，水总量为70kg。

实施例九、

一种循环冷却水的处理防垢剂的制备方法，包括如下步骤，

步骤一、称取42kg聚天冬氨酸、27kg钨酸钠、6kg十二烷基苯磺酸钠，然后加入到3/5总质量的水中进行均匀混合，得到溶液一；

步骤二、称取5kg油酸酰胺、5kg苯并三氮唑、2kg苯甲酸钠、14kg硝酸锌和19kg淀粉，加入到步骤一的溶液一中，再混合均匀，得到溶液二；

步骤三、将剩下的2/5总质量的水加入到步骤二的溶液二中，混合均匀，得到成品循环冷却水处理用防垢剂。

其中，淀粉于ph值为3的30wt％的双氧水中浸泡20min浸泡处理。此处，水总量为70kg。

对比例四、

本对比例与实施例九的区别仅在于，淀粉未经过双氧水处理。

实施例十、

一种循环冷却水的处理防垢剂的制备方法，包括如下步骤，

步骤一、称取42kg聚天冬氨酸、27kg钨酸钠、6kg十二烷基苯磺酸钠，然后加入到3/5总质量的水中进行均匀混合，得到溶液一；

步骤二、称取5kg油酸酰胺、5kg苯并三氮唑、2k苯甲酸钠、14kg锌盐、19kg淀粉和甲壳素4kg，加入到步骤一的溶液一中，再混合均匀，得到溶液二；

步骤三、将剩下的2/5总质量的水加入到步骤二的溶液二中，混合均匀，得到成品循环冷却水处理用防垢剂。

其中，淀粉于ph值为3的30wt％的双氧水中浸泡20min浸泡处理。此处，水总量为70kg。

实施例十一、

一种循环冷却水的处理防垢剂的制备方法，包括如下步骤，

步骤一、称取42kg聚天冬氨酸、27kg钨酸盐、12kg十二烷基苯磺酸钠，然后加入到3/5总质量的水中进行均匀混合，得到溶液一；

步骤二、称取5kg油酸酰胺、5kg苯并三氮唑、2kg苯甲酸钠、14kg锌盐、19kg淀粉和甲壳素8kg，加入到步骤一的溶液一中，再混合均匀，得到溶液二；

步骤三、将剩下的2/5总质量的水加入到步骤二的溶液二中，混合均匀，得到成品循环冷却水处理用防垢剂。

其中，淀粉于ph值为3的30wt％的双氧水中浸泡20min浸泡处理。此处，水总量为70kg。

对比例五、

本对比例与实施例十一的区别仅在于，油酸酰胺由十二烷基苯磺酸钠代替。

对比例六、

本对比例与实施例十一的区别仅在于，十二烷基苯磺酸钠由油酸酰胺代替。

对实施例一至实施例十一和对比例一至对比例五进行测试，其中防垢剂的加投量为(按保有水计)：100mg/水l，具体测试方法如下，

1、缓蚀性能测试：根据《gb/t18175-2000水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法》进行缓蚀性能的测定，试验用挂片材料为q235碳钢、h62黄铜和316l不锈钢。每种材料挂三片，结果取平均值；

2、阻垢性能测试：根据《gb/t16632-2008水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法》进行阻垢性能的测定，

3、取1l含有防垢剂的循环冷却水，并向循环冷却水中加入100只孑孓，静止12小时后，观察孑孓存活的量/只；

4、取10ml含有防垢剂的循环冷却水，静止于室温下72小时，之后用atp荧光检测仪yt-wsw检测水中微生物的总量/cfu/ml。

具体测试结果如下表一所示：

表一

从上表一中可以清楚地看出，本申请的防垢剂具有良好的缓蚀性能和高效的阻垢率，并且由于其不含有磷元素，因此即使进入自然水体也不同造成自然水体的富营养化污染。同时，通过实施例四和对比例一的比较可以看出，钨酸盐与聚天冬氨酸共存相比于单独使用聚天冬氨酸缓蚀性能和阻垢性能都要更好。再者，通过实施例六与对比例二和对比例三的比较可以看出，相对于苯甲酸钠和锌盐同时加入能够有效地提升防垢剂的缓蚀和阻垢性能。另外，实施例九和对比例四的比较可以看出，经氧化后的淀粉与聚天冬氨酸共存，能明显提升防垢剂的阻垢性能。其次，通过实施例十和实施例十一可以看出，甲壳素的添加，有效地提升了防垢剂的杀菌抑菌的能力。最后，通过实施例十一与对比例五和对比例六的比较可以看出，当十二烷基苯磺酸钠和油酸酰胺共存的时候，能够有效地提高阻垢剂的性能。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。