一种含黄腐酸的无磷阻垢缓蚀剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于处理循环冷却水用的缓蚀剂，具体涉及的是一种含黄腐酸的无 磷阻垢缓蚀剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 人口的迅猛增加和工业的飞速发展，导致水资源日益短缺，西北地区更为，故节约 用水已成为开发水资源的重要途径，被人们广泛关注，其中循环冷却水占工业总用水量的 90%以上，减少循环水系统排污，对循环水进行处理以提高循环水的浓缩倍率，可使水的重 复利用率达96%以上。国内在水处理剂方面研究较多的是有机膦酸阻垢剂和共聚物阻垢分 散剂，化学性能稳定，能耐较高温度和PH，是当前使用较多的一类水处理剂，如ATMP、HEDP 等，但有机磷酸不能有效抑制磷酸钙垢、锌垢以及氧化铁等沉淀问题，而且有机膦酸阻垢剂 时间长会分解成正磷酸盐，导致环境水域的富营养化，促进菌藻的生长而形成赤潮，造成水 源污染，另外，现有的阻垢缓蚀剂阻垢率大多在95%左右，缓蚀率在93%左右，阻垢率和缓蚀 率相对较低，因此含磷阻垢剂的使用已受到限制，开发低磷或无磷的绿色阻垢剂已成为当 今水处理剂的主要方向，共聚物阻垢剂(包括二元、三元、多元共聚物）主要有丙烯酸、马来 酸酐等，其阻垢性能较好，但缺点是不能生物降解。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种含黄腐酸的无磷阻垢缓蚀剂，具有良好的缓蚀性能和阻 垢性能，特别适合我国北方高硬度、高碱度水质。
[0004] 本发明的另一个目的是提供上述无磷阻垢缓蚀剂的制备方法。
[0005] 本发明所采用的技术方案是， 一种含黄腐酸的无磷阻垢缓蚀剂，按质量百分比，由以下组份组成：20~50%的阻垢组 份，15~40%的缓蚀组份和10~65%的去离子水，以上各组份的质量百分比总和为100% ; 所述阻垢组份按质量百分比，由以下组份组成：25~40%的黄腐酸，20~30%的马来酸-丙 烯酸二元共聚物，30~55%的聚天冬氨酸，以上各组份的质量百分比总和为100% ; 所述缓蚀组份按质量百分比，由以下组份组成：30~55%的硫酸锌，45~70%的聚氧乙烯 环烷酸咪唑啉，以上各组份的质量百分比总和为100%。
[0006] 上述含黄腐酸的无磷阻垢缓蚀剂的制备方法，其具体操作步骤如下： 步骤1， 按质量百分比，称取20~50%的阻垢组份，15~40%的缓蚀组份和10~65%的去离子水，以 上各组份的质量百分比总和为100% ; 其中，阻垢组份由质量百分比为25~40%的黄腐酸，20~30%的马来酸-丙烯酸二元共聚 物，30~55%的聚天冬氨酸组成，以上各组份的质量百分比总和为100% ; 缓蚀组份由质量百分比为30~55%的硫酸锌，45~70%的聚氧乙烯环烷酸咪唑啉组成， 以上各组份的质量百分比总和为100%; 步骤2， 将硫酸锌加入去离子水中，充分搅拌使硫酸锌完全溶解，得到混合物A; 步骤3， 向混合物A中加入黄腐酸，搅拌均匀，得到混合物B; 步骤4， 向混合物B中依次加入马来酸-丙烯酸二元共聚物和聚天冬氨酸，搅拌均匀，得到混合 物C; 步骤5， 向混合物C中加入聚氧乙烯环烷酸咪唑啉，搅拌均匀，即得到无磷阻垢缓蚀剂。
[0007] 本发明的有益效果是， 1. 本发明缓蚀剂为无磷药剂，可杜绝菌类营养的外在供给，有效遏制了菌类的快速繁 殖，大大降低了循环水系统排污造成的环境污染； 2. 在各类热交换器循环冷却水中，本发明缓蚀剂在起到阻垢分散性能的同时具有缓 蚀性能，并且在使用时不用调整冷却水的PH值，依靠提高成垢离子在溶液中的溶解度，抑 制了无机难溶盐的形成，因此本发明缓蚀剂在碱性条件下也可使用； 3. 本发明缓蚀剂具有较强的络合、分散作用，通常能影响晶格定向生长，影响晶格歪 曲，在循环水里可破坏碳酸钙晶体的形状，使其形成分散的碳酸钙颗粒，不易聚合在一起附 着在换热器表面，对钙离子浓度、碱度、硫酸根离子及铁离子具有较好的稳定性，能同时且 有效的减少CaC03、CaS04、BaS04、SrS04、CaF2、Si02 垢的生成； 4、本发明含有黄腐蚀，黄腐蚀是一种从风化煤里提取的天然有机酸，其分子量小，含 活性基团很多，具有亲水性，所以黄腐酸易溶于水、酸、碱等溶液，抗硬水絮凝能力高，具有 抑制碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙和膦酸钙垢的生成，能有效起到阻垢缓蚀作用。
【具体实施方式】
[0008] 本发明提供一种含黄腐酸的无磷阻垢缓蚀剂，由阻垢组份、缓蚀组份和去离子水 组成。
[0009] 阻垢组份由黄腐酸、马来酸-丙烯酸二元共聚物和聚天冬氨酸组成；黄腐酸分子 量小，含活性基团很多，具有亲水性，所以黄腐酸易溶于水、酸、碱等溶液，抗硬水絮凝能力 高，具有抑制碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙和膦酸钙垢，起到阻垢缓蚀作用；马来酸-丙烯酸二元 共聚物属于分散剂，具有较强的络合、分散作用，通常能影响晶格定向生长，影响晶格歪曲， 在循环水里可破坏碳酸钙晶体的形状，使其形成分散的碳酸钙颗粒，不易聚合在一起附着 在换热器表面；聚天冬氨酸属于阴离子型，可与钙、镁、铝等阳离子形成稳定的络合物，增加 了成垢离子在溶液中的溶解度，抑制了无机难溶盐的形成。
[0010] 缓蚀组份由的硫酸锌和聚氧乙烯环烷酸咪唑啉组成；硫酸锌属于阴极缓蚀剂，在 阴极部位，当锌离子靠近金属表面时，与聚集在阴极的OH-迅速反应生成氢氧化锌沉淀，沉 积于阴极的表面上，形成的沉积膜使溶解氧很难达到阴极，从而缩小阴极面积，减缓阴极反 应过程从而抑制整个腐蚀反应的进行；聚氧乙烯环烷酸咪唑啉首先和金属机体在金属表面 形成吸附膜，这层吸附膜像疏松网一样裹在金属表面，形成一层牢固的吸附膜层，阻隔循环 水和金属机体的接触从而起到缓蚀作用。
[0011] 实施例I 一种含黄腐酸的无磷阻垢缓蚀剂的制备方法，具体操作步骤如下： 步骤1， 称取300g的阻垢组份，300g的缓蚀组份和400g的去离子水； 其中，300g的阻垢组份由质量百分比为27%的黄腐酸，28%的马来酸-丙烯酸二元共聚 物，45%的聚天冬氨酸组成； 300g的缓蚀组份由质量百分比为30%的硫酸锌，70%的聚氧乙烯环烷酸咪唑啉组成； 步骤2， 将硫酸锌加入去离子水中，充分搅拌使硫酸锌完全溶解，得到混合物A; 步骤3， 向混合物A中加入黄腐酸，搅拌均匀，得到混合物B; 步骤4， 向混合物B中依次加入马来酸-丙烯酸二元共聚物和聚天冬氨酸，搅拌均匀，得到混合 物C; 步骤5， 向混合物C中加入聚氧乙烯环烷酸咪唑啉，搅拌均匀，即得到无磷阻垢缓蚀剂A。
[0012] "旋转挂片测腐蚀率"参照国家标准GB/T18175-2000,利用RCC-I型转腐蚀挂片试 验仪，在温度45土 1°C，转速lOOr/min条件下运行72小时进行旋转挂片法腐蚀试验； A试验方法提要： 旋转挂片腐蚀试验方法是在实验室给定条件下，用试片的质量损失计算出腐蚀率和缓 蚀率来评定水处理剂的缓蚀性能。
[0013] 实验步骤： ①将试片用滤纸把防锈油脂擦拭干净，然后分别在丙酮和无水乙醇中用脱脂棉擦洗 (每10片试片用不少于50ml上述试剂)，置于干净滤纸上，用滤纸吸干，置于干燥器中4h以 上，称量(精确到〇. 〇〇〇2g)，保存于干燥器中，待用。
[0014] ②按实验要求，配制好无磷缓蚀阻垢剂A储备溶液。储备溶液浓度一般为运转浓 度的100倍左右。储备溶液应在当天或前一天配制。
[0015] ③按试验要求，准备好试验用水。试验用水为现场水。
[0016] ④在试杯中加入无磷缓蚀阻垢剂A储备溶液精确到0. 02ml，在2000ml试杯中加试 验用水到一定体积，混匀，即为试液。在试杯外壁与液面同一水平处划上刻线。将试杯置于 恒温水浴中，向各试杯中连续通入空气。
[0017] ⑤待试片按一定旋转速度转动，并开始计时。
[0018] ⑥试杯不加盖，令试液自然蒸发，每隔Ih~2h补加蒸馏水一次，使液面保持在刻 线处。
[0019]