专利名称：水处理药剂及其加药方法
技术领域：
本发明涉及一种冷却水中使用的新型水处理药剂及与之相匹配的新型加药方法。
背景技术：
水处理药剂也被称为水质稳定剂。把它加入至冷却水系统中时，能起到缓蚀、阻垢和杀菌灭藻等功效，是保证系统经济安全运行，节省能源的最常运用的有效措施。
现有的冷却水水处理剂大部分为液态水溶液，少部分为粉状或颗粒状的固体。绝大部分的固体药剂为少数几种固体原料的简单混合，这些产品的应用范围均相当狭窄。液体药剂种类繁多，可以配成适用各种特定范围的复方制品。不过，液体药剂中的有效成份一般较低，大都在5～20％之间，其余均为水分。因此，这类药剂用量较多包装重量较大(一般用桶或罐装，20kg以上)，运输费用较高，此外，还容易泄漏，操作时对人体容易沾染等。因为需要让药剂保持在液体状态，故对贮存处的温度有一定的规定范围，同时也需要有较大面积的通风场所作为贮存地。这些液体产品均全溶于水。加入至水中时，均匀溶解所需的时间很短。当它们被用作冲击式加入时，由于风吹损失及系统排污等因素，药物在系统内停留时间较短。由于液体药物在冷却水系统中的停留时间较短，在一定时间内保证药效不变比较困难。如有计量泵及自动控制系统控制连续加药，则效果才比较理想。否则需花费大量人力，严格定时频繁投药，方能保持一定效果。不过，即使是比较简单的定时启动计量泵投药装置也较昂贵。稍为复杂一些的加药系统的价格通常都超过许多中小型系统一年的药剂费用。而且，计量泵及加药控制系统需要经常校正维护才能保证在较长时间内正常运行，并取得预期的效果。但这样却又进一步提高了液体产品的使用费用。因此，目前中国使用液体药剂的大部分系统都是采用定期冲击式投药方式进行处理(频率为每周一次以上)。
固体药剂的重量和用量都比相同药效的液体药剂要少得多，因而在运输和贮存方面相对便利。但是，因为固体产品的溶解速度较慢，若直接投放到系统中，常常容易导致部分药品不能溶解而产生结垢，降低热交换效率及影响水的正常流通。此外，颗粒状的药剂进入系统也会降低循环水泵的使用寿命。为了避免这一类问题的发生，通常需要在使用前将固体药剂在加药罐中全溶于水后再投加至系统中(请参看中国专利91200679)。这样做却增加了药剂的使用步骤，且没有解决保持药效随时间不变的问题。如果简单混合而成的固体药剂的各个组分的溶解速率差别较大，则将其直接投入系统时，其使用效果也将大受影响。此外，固体药剂易生成粉尘，对操作工人的健康常会产生不利的影响。
发明内容
为了克服上面所列的现有的水处理药剂及其加药方法的不足，本发明提供一种可在水系统中使用的新型水处理药剂及与之相匹套的新式加药方法。
本发明提供的新型水处理药剂形态为膏状或浆状，可缓慢均匀全溶于水。这种水处理药剂可与本发明提供的加药方法一起使用。膏状比浆状更为适宜。
除了含水外(包括结晶水)，这种水处理剂还含有缓蚀剂、阻垢剂、分散剂、杀菌灭藻剂及增稠剂、酸碱调节剂等组份，按下面描述的方法，可以配成组份均匀，可缓慢均匀溶于水的膏浆状水处理药剂(参见表1)。
方案1参见表1例子15-30。
药剂的必要成分为水，包括结晶水，含量为37％-58％(以重量计)，还有水溶性锌盐(如硫酸锌、氯化锌、硝酸锌和氧化锌等)和羟基亚乙基二膦酸(HEDP)及其水溶性盐。若使用含量为58％的HEDP作为原料，其重量百分比应为21％-66％之间，若使用ZnSO4-7H2O作为原料，其重量百分比应为14-44％之间。此外，HEDP和ZnSO4-7H2O之和的重量百分比应大于46％。
在满足了这些条件的前提下，可以加入其他可全溶于水的缓蚀剂、阻垢剂、分散剂和杀菌灭藻剂等，如表1所示，可以加入0％-41％(重量百分比)的2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸(含量为50％的水溶液)，0％-43％的水解聚马来酸酐(含量为48％的水溶液)，0％-48％的磺酸基二元或三元共聚物(含量为28％的水溶液)，0％-16％的磷酸(含量为85％的水溶液)，0％-10％的氢氧化钠，0％-4.7％的苯并三唑及加入0％-25％的水等。(参看表1例子15-34)方案2(参见表1，例子10-14)
药剂的必要成分为水，包括结晶水，含量为40-48％(以重量计)，还含有有机磷及其水溶性盐，如羟基亚乙基二膦酸(以58％HEDP计，含量为18％-19％)，2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸(即PBTC)，(以50％PBTC计，含量为16％-17％)。还有水溶性镁盐，如硫酸镁、氯化镁等，如用MgSO4-7H2O，其重量含量应为25％-35％之间。还有氢氧化钠，含量为14％-19％之间。此外，还须含有一定量的高分子分散剂，如水解聚马来酸酐，磺酸基二元或三元共聚物等，其活性组分含量应为5％-7％之间。这样才能配成可溶于水，组分均匀的膏状药剂。除了这些必要组分之外，还可以加入其他可溶于水的缓蚀剂、阻垢剂、分散剂和杀菌灭藻剂等，如苯并三唑等。
方案3参见表1例子1-9除了含水外(包括结晶水)，含量为17％-34％，其他必要组分包括有机磷酸及其水溶性盐。如羟基亚乙基二膦酸，若用含量为58％的HEDP水溶液，其含量为0％-34％之间，及2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸，若用含量为50％水溶液，其含量为5.8％-30％之间，还有0.6％-3.5％的苯并三唑，必要组分还包括水溶性的钼酸盐，如钼酸钠等，若使用Na2MoO4-2H2O，其含量应为4.2％-40％之间。
在满足了上列必要条件下，可加入其他各种水溶性的缓蚀剂、阻垢剂、分散剂、杀菌灭藻剂和增稠剂等作为辅助组分，如聚羧酸基聚合物，含量0％-9.3％，氢氧化钠，0％-27％，硼砂(Na2B4O7-10H2O)，0％-16.5％，亚硝酸钠0％-66.7％，硝酸钠0％-14％，杀菌灭藻剂，如4-异噻唑啉-3-酮、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、二甲基-4-异噻唑啉-3-酮等。
本发明提供的新式加药方法是为本发明所提供的新型膏浆状水处理剂而特别设计的。如这种加药方法与可以均匀缓慢全溶于水的高效浓缩型水处理剂一起合用，则不须预先将浓缩型水处理剂配成水溶液，也不须使用计量泵及自动控制系统连续加药，就能保证药效在系统中一定时间内保持不变。该加药方法的特征如下方案A将一定量的高效浓缩型水处理剂装入一塑料瓶内或其他耐腐蚀材料制成的容器内(容量50mL至10L，最适宜的容量为100-2000mL)，该塑料瓶(或容器)有盖子，盖子最好使用密度大于瓶身的材料制成。必要时，容器盖子处可悬挂较重物体，如不锈钢片等，以保证当容器浮于水面时，容器盖子能全部沉没于水下，容器的盖子上需有一个以上小孔，孔径为0.05-20mm之间，最佳孔径范围为0.3-6mm之间。用一绳子(塑料或其他材料)打结后，穿入容器盖下中央的一小孔，将绳子的一端绑在冷却水塔支架下，然后将药瓶放入水塔内。药品将随着药瓶在水塔中上下浮动而逐渐溶化释出，对系统进行加药处理，从而起到缓蚀阻垢、杀菌灭藻的功效。药剂从容器内溶出的速度与其在容器内水的溶解度及开孔的孔径与孔的数目有关。通过控制水处理剂的组份可以控制药剂在容器内的水中的饱和溶解度。开孔的孔径与孔的数目以及所投加的药瓶数也可以根据需要而合理选择，以满足特定系统的需求。
方案B按方案A，将一定量的高效浓缩型水处理剂装入至盖子钻有小孔的容器内，然后将一个以上装有药的容器放入一个足够大的桶或类似容器冲，将部分水塔回水引至桶中，再用适当的方法(如一导管)将桶中溶有药瓶中渗出的药剂的水引回至水塔，对系统进行加药处理。这种加药方法的优点在于①可以适用于较为大型的冷却水系统；②系统停止运行时，加药也可随之停止。这种新型的水处理药剂具有适用性广，便于使用、运输、贮存，性能效果优良等特性。与本发明提供的新式加药方式一起使用，能使其药效在一定时间内保持不便，操作更为简易。缓蚀、阻垢、杀菌灭藻，节能省水，延长设备使用寿命，节省处理费用及人力等效果也更为明显。
附表A为本发明具体实施例一览表表1A部分。
附表B为本发明具体实施例一览表表1B部分。
附表C为本发明具体实施例一览表表1C部分。
具体实施例方式
本发明提供的新型水处理药剂形态为膏状或浆状，可缓慢均匀全溶于水。这种水处理药剂可与本发明提供的加药方法一起使用。膏状比浆状更为适宜。
除了含水外(包括结晶水)，这种水处理剂还含有缓蚀剂、阻垢剂、分散剂、杀菌灭藻剂及增稠剂、酸碱调节剂等组份，按下面描述的方法，可以配成组份均匀，可缓慢均匀溶于水的膏浆状水处理药剂(参见表1)。
方案1参见表1例子15-30。
药剂的必要成分为水，包括结晶水，含量为37％-58％(以重量计)，还有水溶性锌盐(如硫酸锌、氯化锌、硝酸锌和氧化锌等)和羟基亚乙基二膦酸(HEDP)及其水溶性盐。若使用含量为58％的HEDP作为原料，其重量百分比应为21％-66％之间，若使用ZnSO4-7H2O作为原料，其重量百分比应为14-44％之间。此外，HEDP和ZnSO4-7H2O之和的重量百分比应大于46％。
在满足了这些条件的前提下，可以加入其他可全溶于水的缓蚀剂、阻垢剂、分散剂和杀菌灭藻剂等，如表1所示，可以加入0％-41％(重量百分比)的2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸(含量为50％的水溶液)，0％-43％的水解聚马来酸酐(含量为48％的水溶液)，0％-48％的磺酸基二元或三元共聚物(含量为28％的水溶液)，0％-16％的磷酸(含量为85％的水溶液)，0％-10％的氢氧化钠，0％-4.7％的苯并三唑及加入0％-25％的水等。(参看表1例子15-30)方案2(参看表1，例子10-14)药剂的必要成分为水，包括结晶水，含量为40-48％(以重量计)，还含有有机磷及其水溶性盐，如羟基亚乙基二膦酸(以58％HEDP计，含量为18％-19％)，2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸(即PBTC)，(以50％PBTC计，含量为16％-17％)。还有水溶性镁盐，如硫酸镁、氯化镁等，如用MgSO4-7H2O，其重量含量应为25％-35％之间。还有氢氧化钠，含量为14％-19％之间。此外，还须含有一定量的高分子分散剂，如水解聚马来酸酐，磺酸基二元或三元共聚物等，其活性组分含量应为5％-7％之间。这样才能配成可溶于水，组分均匀的膏状药剂。除了这些必要组分之外，还可以加入其他可溶于水的缓蚀剂、阻垢剂、分散剂和杀菌灭藻剂等，如苯并三唑等。
方案3参见表1例子1-9除了含水外(包括结晶水)，含量为17％-34％，其他必要组分包括有机磷酸及其水溶性盐。如羟基亚乙基二膦酸，若用含量为58％的HEDP水溶液，其含量为0％-34％之间，及2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸，若用含量为50％水溶液，其含量为5.8％-30％之间，还有0.6％-3.5％的苯并三唑，必要组分还包括水溶性的钼酸盐，如钼酸钠等，若使用Na2MoO4-2H2O，其含量应为4.2％-40％之间。
在满足了上列必要条件下，可加入其他各种水溶性的缓蚀剂、阻垢剂、分散剂、杀菌灭藻剂和增稠剂等作为辅助组分，如聚羧酸基聚合物，含量0％-9.3％，氢氧化钠，0％-27％，硼砂(Na2B4O7-10H2O)，0％-16.5％，亚硝酸钠0％-66.7％，硝酸钠0％-14％，杀菌灭藻剂，如4-异噻唑啉-3-酮、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、二甲基-4-异噻唑啉-3-酮等。
本发明提供的新式加药方法是为本发明所提供的新型膏浆状水处理剂而特别设计的。如这种加药方法与可以均匀缓慢全溶于水的高效浓缩型水处理剂一起合用，则不须预先将浓缩型水处理剂配成水溶液，也不须使用计量泵及自动控制系统连续加药，就能保证药效在系统中一定时间内保持不变。
该加药方法的特征如下
方案A将一定量的高效浓缩型水处理剂装入一塑料瓶内或其他耐腐蚀材料制成的容器内(容量50mL至10L，最适宜的容量为100-2000mL)，该塑料瓶(或容落)有盖子，盖子最好使用密度大于瓶身的材料制成。必要时，容器盖子处可悬挂较重物体，如不锈钢片等，以保证当容器浮于水面时，容器盖子能全部沉没于水下，容器的盖子上需有一个以上小孔，孔径为0.05-20mm之间，最佳孔径范围为0.3-6mm之间。用一绳子(塑料或其他材料)打结后，穿入容器盖下中央的一小孔，将绳子的一端绑在冷却水塔支架下，然后将药瓶放入水塔内。药品将随着药瓶在水塔中上下浮动而逐渐溶化释出，对系统进行加药处理，从而起到缓蚀阻垢、杀菌灭藻的功效。药剂从容器内溶出的速度与其在容器内水的溶解度及开孔的孔径与孔的数目有关。通过控制水处理剂的组份可以控制药剂在容器内的水中的饱和溶解度。开孔的孔径与孔的数目以及所投加的药瓶数也可以根据需要而合理选择，以满足特定系统的需求。
方案B按方案A，将一定量的高效浓缩型水处理剂装入至盖子钻有小孔的容器内，然后将一个以上装有药的容器放入一个足够大的桶或类似容器中，将部分水塔回水引至桶中，再用适当的方法(如一导管)将桶中溶有药瓶中渗出的药剂的水引回至水塔，对系统进行加药处理。这种加药方法的优点在于①可以适用于较为大型的冷却水系统；②系统停止运行时，加药也可随之停止。这种新型的水处理药剂具有适用性广，便于使用、运输、贮存，性能效果优良等特性。与本发明提供的新式加药方式一起使用，能使其药效在一定时间内保持不变，操作更为简易。缓蚀、阻垢、杀菌灭藻，节能省水，延长设备使用寿命，节省处理费用及人力等效果也更为明显。下面给出本发明的两个具体配方1.配方1(缓蚀阻垢剂)组份 重量百分比1-羟基次乙基-1，1-二膦酸，含量为58％的水溶液 32.7％苯并三唑，固体 3.8％2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸，含量为50％的水溶液27.9％钼酸钠，固体 33.6％硫酸镁，固体 2％合计100％所得成品为组份均匀，可全溶于水的浆状物。
2.配方2(缓蚀阻垢剂)组份重量百分比1-羟基次乙基-1，1-二膦酸，含量为58％的水溶液 27.0％苯并三唑，固体3.3％2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸，含量为50％的水溶液 23.0％钼酸钠，固体 27.5％氢氧化钠，固体19.2％合计100％所得成品为组份均匀，可全溶于水的膏状物。
按本发明所提供的方法而配制的浓缩型水处理剂及与之相匹配的加药方法在冷却水系统中的使用效果很好。按配方1制成的缓蚀阻垢剂，装入500mL塑料瓶内，瓶盖开了两个孔，孔径为2.5mm。按本发明描述的加药方法1，将药瓶放入至办公楼空调冷却水塔内。药剂在系统中的半衰期为1至1.5天。检测有机磷浓度表明，加药前水中总磷浓度为0.0mg/L，投药后7天水塔水中有机磷是3.9mg/L(以PO4计)，15天后是3.4mg/L(以PO4计)。水质分析结果表明，加药后碳钢腐蚀速度大为减少(铁离子浓度从加药前的0.23mg/L降至0.06mg/L)，同时系统内加药前存在的大量碳酸钙沉淀结垢的现象也被制止了。如果使用常规液体药剂，人工冲击式加药，则要取得同样的处理效果，必须每天投药一次以上。
这些结果表明，使用本发明所提供的药剂及相应的加药方法，不须使用费用高昂的定时启动计量泵投药装置或采用频繁人工加药的办法就可使药效在较长的一段时间内(多于两个星期)保持不变，并能取得更好的缓蚀、阻垢、节能、省水、延长设备寿命等使用效果。
表1
表2
表3
权利要求
1.水处理药剂，其特征在于其形态为膏状或浆状，可缓慢均匀全溶于水，除了含水外(包括结晶水)，这种水处理剂还含有缓蚀剂、阻垢剂、分散剂、杀菌灭藻剂及增稠剂、酸碱调节剂。
2.根据权利要求1所述的水处理药剂，其特征在于药剂的必要成分为水，包括结晶水，含量为37％-58％(以重量计)，还有水溶性锌盐(如硫酸锌、氯化锌、硝酸锌和氧化锌)和羟基亚乙基二膦酸(HEDP)及其水溶性盐，若使用含量为58％的HEDP作为原料，其重量百分比应为21％-66％之间，若使用ZnSO4-7H2O作为原料，其重量百分比应为14-44％之间，此外，HEDP和ZnSO4-7H2O之和的重量百分比应大于46％。
3.根据权利要求1或2所述的水处理药剂，其特征在于在配方组份中加入全溶于水的缓蚀剂、阻垢剂、分散剂和杀菌灭藻剂，可以加入0％-41％(重量百分比)的2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸(含量为50％的水溶液)，0％-43％的水解聚马来酸酐(含量为48％的水溶液)，0％-48％的磺酸基二元或三元共聚物(含量为28％的水溶液)，0％-16％的磷酸(含量为85％的水溶液)，0％-10％的氢氧化钠，0％-4.7％的苯并三唑及加入0％-25％的水。
4.根据权利要求1所述的水处理药剂，其特征在于药剂的必要成分为水，包括结晶水，含量为40-48％(以重量计)，还含有有机磷及其水溶性盐，如羟基亚乙基二膦酸(以58％HEDP计，含量为18％-19％)，2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸(即PBTC)，(以50％PBTC计，含量为16％-17％)，还有水溶性镁盐，如硫酸镁、氯化镁，如用MgSO4-7H2O，其重量含量应为25％-35％之间，还有氢氧化钠，含量为14％-19％之间，此外，还须含有一定量的高分子分散剂，如水解聚马来酸酐，磺酸基二元或三元共聚物等，其活性组分含量应为5％-7％之间。这样才能配成可溶于水，组分均匀的膏状药剂。除了这些必要组分之外，还可以加入其他可溶于水的缓蚀剂、阻垢剂、分散剂和杀菌灭藻剂等，如苯并三唑。
5.根据权利要求4所述的水处理药剂，其特征在于除了含水外(包括结晶水)，含量为17％-34％，其他必要组分包括有机磷酸及其水溶性盐。如羟基亚乙基二膦酸，若用含量为58％的HEDP水溶液，其含量为0％-34％之间，及2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸，若用含量为50％水溶液，其含量为5.8％-30％之间，还有0.6％-3.5％的苯并三唑，必要组分还包括水溶性的钼酸盐，如钼酸钠等，若使用Na2MoO4-2H2O，其含量应为4.2％-40％之间。
6.根据权利要求5所述的水处理药剂，其特征在于在满足了上列必要条件下，加入其他各种水溶性的缓蚀剂、阻垢剂、分散剂、杀菌灭藻剂和增稠剂等作为辅助组分，如聚羧酸基聚合物，含量0％-9.3％，氢氧化钠，0％-27％，硼砂(Na2B407-10H2O)，0％-16.5％，亚硝酸钠0％-66.7％，硝酸钠0％-14％，杀菌灭藻剂，如4-异噻唑啉-3-酮、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、二甲基-4-异噻唑啉-3-酮。
7.根据权利要求6所述的水处理药剂，其特征在于所述缓蚀阻垢剂的重量百分组成下1-羟基次乙基-1，1-二膦酸，含量为58％的水溶液 32.7％苯并三唑，固体 3.8％2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸，含量为50％的水溶液27.9％钼酸钠，固体 33.6％硫酸镁，固体 2％合计100％
8.根据权利要求6所述的水处理药剂，其特征在于所述缓蚀阻垢剂的重量百分组成下1-羟基次乙基-1，1-二膦酸，含量为58％的水溶液 27.0％苯并三唑，固体 3.3％2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸，含量为50％的水溶液23.0％钼酸钠，固体 27.5％氢氧化钠，固体 19.2％合计100％所得成品为组份均匀，可全溶于水的膏状物。
9.根据权利要求1或4所述的水处理药剂的加药方法，其特征在于将一定量的高效浓缩型水处理剂装入容器内或其他耐腐蚀材料制成的容器内，控制当容器浮于水面时，容器能全部沉没于水下，容器上开设有小孔，孔径为0.05-20mm之间，将容器放入水塔内，药品将随着容器在水塔中上下浮动而逐渐溶解释出。
10.根据权利要求1或4所述的水处理药剂的加药方法，其特征在于将一定量的高效浓缩型水处理剂装入至盖子钻有小孔的容器内，然后将一个以上装有药的容器放入一个足够大的桶或类似容器中，将部分水塔回水引至桶中，再将桶中溶有药瓶中渗出的药剂的水引回至水塔，对系统进行加药处理。
全文摘要
本发明公开了一种水处理药剂及与之相匹配的新型加药方法，其特征在于其形态为膏状或浆状，可缓慢均匀全溶于水，除了含水外(包括结晶水)，这种水处理剂还含有缓蚀剂、阻垢剂、分散剂、杀菌灭藻剂及增稠剂、酸碱调节剂。药剂的必要成分为水，包括结晶水，含量为37％－58％(以重量计)，还有水溶性锌盐和羟基亚乙基二膦酸及其水溶性盐，若使用含量为58％的HEDP作为原料，其重量百分比应为21％－66％之间，若使用ZnSO
文档编号C02F5/10GK1483684SQ02134808
公开日2004年3月24日 申请日期2002年9月18日 优先权日2002年9月18日
发明者杨波, 陈维理, 杨 波 申请人:杨波, 陈维理, 杨 波