专利名称：再生水作为循环冷却水系统中的复合阻垢剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种阻垢剂，更特别地说，是指一种应用于再生水作为循环冷却水系统中的复合阻垢剂。
背景技术：
中国是一个水资源严重短缺的国家，中国的人均占水量约为世界人均水资源量的 1/4，水资源短缺已经成为中国经济和社会可持续发展的重要制约因素。据统计我国循环冷却水占工业用水的70 80%，一个容量为1000丽的热电厂，循环冷却水耗水量相当于20 万人口的中等城市的供水量，城市生活污水再生水回用于工业循环冷却水是节约水资源和防止污染非常有效的措施。一般热电厂的循环冷却水的温度在15°C 40°C。再生水工业回用的关键技术是有效控制换热器和输水管道的结垢和腐蚀。污垢的产生，一方面造成能源的浪费，因为污垢的导热系数比金属低得多，通常工业锅炉每结Imm 厚水垢，热效率要降低5%，这势必增加热损失和燃料消耗。另一方面污垢会引起垢下腐蚀， 腐蚀产物不仅增加了污垢的厚度，同时使污垢成分更加复杂，引起微生物的繁殖，进一步增加了生物污垢。污垢不仅造成能源的浪费，同时易引发事故，并需要定期清洗设备增加生产成本，造成停产而给生产带来损失。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种新型复合阻垢剂，该IOOOml的复合阻垢剂中包括有250ml :350ml的2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸、380ml 430ml的双_1，6-亚己基三胺
五甲叉膦酸钠盐和余量的羧酸盐-磺酸盐-非离子三元共聚物。本发明的目的之二是提出一种能够应用于再生水作为循环冷却水系统的新型复合阻垢剂。再生水作为循环冷却水系统中的水温在40°C时的阻垢率达到100%，在80°C时的阻垢率达到90%。制备一种再生水作为循环冷却水系统中的复合阻垢剂的方法，包括有下列频繁第一步制复合阻垢剂在IOOOml的容量瓶中加入2_膦酸丁烷-1，2，4_三羧酸250ml :350ml、双-1， 6-亚己基三胺五甲叉膦酸钠盐380ml 430ml和余量的羧酸盐-磺酸盐-非离子三元共聚物至IOOOml ；在搅拌温度为20度 40度的条件下搅拌均勻得到高浓度复合阻垢剂。第二步稀释复合阻垢剂在990ml去离子水中加入第一步制得的复合阻垢剂10ml，得到稀释100倍的复合阻垢剂溶液。第三步稀释复合阻垢剂在990ml去离子水中加入第二步制得的复合阻垢剂溶液10ml，得到稀释10000倍后的适用于试验的低浓度复合阻垢剂溶液。本发明复合阻垢剂的优点在于
①通过大量正交试验确定了复合阻垢剂新配方，在此种复合配比下，复合阻垢剂的阻垢性能最优，阻垢率最大。②复配复合阻垢剂选用的三种阻垢剂价格便宜、阻垢性能优良。③本发明制备的复合阻垢剂在再生水作为循环冷却水系统中的水温在40°C时的阻垢率达到100%，在80°C时的阻垢率达到90%。
图1是实施例1制备复合阻垢剂在40°C时的阻垢率效果图。图2是实施例1制备复合阻垢剂在80°C时的阻垢率效果图。图3是实施例2的阻垢率效果图。图4是实施例3的阻垢率效果图。
具体实施例方式下面将结合实施例对本发明做进一步的详细说明。本发明是一种再生水作为循环冷却水系统中的复合阻垢剂，该复合阻垢剂包括有 2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸、双-1，6-亚己基三胺五甲叉膦酸钠盐和羧酸盐-磺酸盐-非离子三元共聚物；其中用量配比为1000ml的复合阻垢剂中包括有250ml 350ml的2_膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸、380ml 430ml的双_1，6-亚己基三胺五甲叉膦酸钠盐和余量的羧酸盐-磺酸盐-非离子三元共聚物。制备本发明复合阻垢剂包括有下列步骤第一步制复合阻垢剂在IOOOml的容量瓶中加入2_膦酸丁烷-1，2，4_三羧酸250ml :350ml、双_1， 6-亚己基三胺五甲叉膦酸钠盐380ml 430ml和余量的羧酸盐-磺酸盐-非离子三元共聚物至IOOOml ；在搅拌温度为20度 40度的条件下搅拌均勻得到高浓度复合阻垢剂。第二步稀释复合阻垢剂在990ml去离子水中加入第一步制得的复合阻垢剂10ml，得到稀释100倍的复合阻垢剂溶液。第三步稀释复合阻垢剂在990ml去离子水中加入第二步制得的复合阻垢剂溶液10ml，得到稀释10000倍后的适用于试验的低浓度复合阻垢剂溶液。在本发明中应用稀释10000倍后的复合阻垢剂一方面是为了应用于试验环境下使用，有利于减小试验中产生的误差，提高试验准确度；另一方面是为保存和运输。将本发明制得的复合阻垢剂应用在再生水作为循环冷却水系统中，测量换热器和输水管道在低温(20度 40度)和高温(70度 80度)下的阻垢率。将试液和空白试液在40度恒温条件下加热7天后恒温沉化M小时，在80度恒温条件下静置10小时。采用 GB/T 16632-2008水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法手段，冷至室温(25度)后用中速定量滤纸干过滤。各移取上层滤液25ml置于250ml锥形瓶中，加水至约80ml，加5ml氢氧化钾溶液和约0. Ig钙-羧酸指示剂。用乙二胺四乙酸二钠标准滴定溶液滴定至溶液由紫
4红色变为亮蓝色即为终点。计算钙离子的浓度，利用下式求复合阻垢剂的阻垢性能，以百分
率表示^2 P\ xl0°，P 2表示加入复合阻垢剂的试液试验后的钙离子浓度的数值，
"Ca2+
单位为mg/ml ； P工表示未加入复合阻垢剂的空白试液试验后的钙离子浓度的数值，单位为 mg/ml ；广表示循环水系统中钙离子浓度的数值，单位为mg/ml。实施例1 实验室环境下的阻垢率测量为了精确测量复合阻垢剂在实验环境下的阻垢率，其制备本发明复合阻垢剂包括有下列步骤第一步制复合阻垢剂在IOOOml的容量瓶中加入2_膦酸丁烷，2，4_三羧酸300ml、双_1，6_亚己基三胺五甲叉膦酸钠盐400ml和羧酸盐-磺酸盐-非离子三元共聚物300ml ；在搅拌温度为25 度的条件下搅拌均勻得到高浓度复合阻垢剂。第二步稀释复合阻垢剂在990ml去离子水中加入第一步制得的复合阻垢剂10ml，得到稀释100倍的复合阻垢剂溶液。第三步稀释复合阻垢剂在990ml去离子水中加入第二步制得的复合阻垢剂溶液10ml，得到稀释10000倍后的适用于试验的低浓度复合阻垢剂溶液。 在本发明中应用稀释10000倍后的复合阻垢剂是为了应用于试验环境下使用，有利于减小试验中产生的误差，提高试验准确度。在本发明中，所述2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸的化学式为 O CH 厂 COOH
HO————C——COOH
I所述2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸选用山东泰和水处理有限公
OH CH2
CH2-COOH0
司生产产品，其质量百分比浓度为50 %。在本发明中，2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸含磷量低，由于它具有膦酸和羧酸的结构特性，使其具有良好的阻垢和缓蚀性能，耐氯的氧化性能好，复配协同性好。2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸在高效阻垢缓蚀剂复配中应用最广，是性能最好的产品之一，也是锌盐的优良稳定剂。广泛应用于循环冷却水系统和油田注水系统的缓蚀阻垢，特别适合与锌盐、共聚物复配使用，可用于高温、高硬、高碱及需要高浓缩倍数下运行的场合，2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸在洗涤行业中可作螯合剂及金属清洗剂。在本发明中，双-1，6-亚己基三胺五甲叉膦酸钠盐的化学式为C17H44N3NaO15P5。 双-1，6-亚己基三胺五甲叉膦酸钠盐选用河南清水源科技股份有限公司生产产品，其质量百分比浓度为50%。在本发明中，双-1，6-亚己基三胺五甲叉膦酸钠盐为高效的螯合型阻垢剂，对碳酸盐垢和硫酸盐垢具有良好的阻垢效果，在120°C高温下及广泛的PH值范围内有极佳的水解稳定性和热稳定性，与钙离子相溶性高。在本发明中，羧酸盐-磺酸盐-非离子三元共聚物选用山东泰和水处理有限公司
5生产产品，其质量百分比浓度为43 44 %。在本发明中，羧酸盐-磺酸盐-非离子三元共聚物在所有冷却水处理中，是最优异的阻垢分散剂。羧酸盐-磺酸盐-非离子三元共聚物对干式氧化铁及水合氧化铁均有良好的抑制作用。羧酸盐-磺酸盐-非离子三元共聚物也是全有机冷却水系统中使用的优异分散剂。作为优异的防垢剂，羧酸盐-磺酸盐-非离子三元共聚物也可作为磷酸盐或膦酸盐腐蚀抑制剂的安定剂。羧酸盐-磺酸盐-非离子三元共聚物应用于冷却水和锅炉水阻垢剂，特别适用于加压条件且含有铁、锌和磷酸盐系统。在实验室，测试温度40度的阻垢率测量(A)将北京京能热电股份有限公司应用的再生水循环冷却水置入烧杯中，然后加入实施例1第三步制得的复合阻垢剂溶液，得到试液；用量2000ml的北京京能热电股份有限公司应用的再生水循环冷却水加入20. OOml的复合阻垢剂溶液；(B)将试液在恒温40度条件下加热7天后恒温沉化M小时，得到待测试液；(C)冷至室温后用中速定量滤纸干过滤，过滤后取25ml上层清液；(D)采用GB/T 16632-2008水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法手段对25ml上层清液进行阻垢率测量，测得阻垢率为100%，效果如图1所示。在实验室，测试温度80度的阻垢率测量(A)将北京京能热电股份有限公司应用的再生水循环冷却水置入烧杯中，然后加入实施例1第三步制得的复合阻垢剂溶液，得到试液；用量2000ml的北京京能热电股份有限公司应用的再生水循环冷却水加入20. OOml的复合阻垢剂溶液；(B)将试液在恒温80度条件下恒温加热沉化10小时，得到待测试液；(C)冷至室温后用中速定量滤纸干过滤，过滤后取25ml上层清液；(D)采用GB/T 16632-2008水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法手段对25ml上层清液进行阻垢率测量，测得阻垢率为90%，效果如图2所示。实施例2 =40度测试温度下的阻垢率测量一、配制IOOOml的复合阻垢剂需要加入2_膦酸丁烷-1，2，4_三羧酸250ml、加入双-1，6-亚己基三胺五甲叉膦酸钠盐420ml和加入羧酸盐-磺酸盐-非离子三元共聚物 330ml ο二、待测再生水为北京京能热电股份有限公司应用的来自北京水源六厂生产的再生水作为循环冷却水。三、阻垢率测量(A)向北京京能热电股份有限公司的再生水循环冷却水系统中加入实施例2制得的复合阻垢剂首次投入195升(系统的总水容量为4万吨)复合阻垢剂，循环2小时后， 然后持续加入11. 7升/天的复合阻垢剂；(B)将系统在恒温40度条件下运行15天，得到待测试液；(C)取待测试液1000ml，冷至室温后用中速定量滤纸干过滤，过滤后取25ml上层
清液；(D)采用GB/T 16632-2008水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法手段对25ml上层清液进行阻垢率测量，测得阻垢率为100%，效果如图3所示。实施例3 =40度测试温度下的阻垢率测量一、配制IOOOml的复合阻垢剂需要加入2_膦酸丁烷-1，2，4_三羧酸350ml、加入双-1，6-亚己基三胺五甲叉膦酸钠盐380ml和加入羧酸盐-磺酸盐-非离子三元共聚物 270ml ο二、待测再生水为北京清河再生水厂生产的再生水作为循环冷却水。三、阻垢率测量(A)向北京清河再生水厂生产的再生水为循环水的再生水循环冷却水系统中加入实施例3制得的复合阻垢剂首次投入190升(系统的总水容量为4万吨)复合阻垢剂，循环2小时后，然后持续加入11升/天的复合阻垢剂；(B)将系统在恒温40度条件下运行15天，得到待测试液；(C)取待测试液1000ml，冷至室温后用中速定量滤纸干过滤，过滤后取25ml上层清液；(D)采用GB/T 16632-2008水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法手段对25ml上层清液进行阻垢率测量，测得阻垢率为100%，效果如图4所示。
权利要求
1.一种再生水作为循环冷却水系统中的复合阻垢剂，其特征在于该IOOOml的复合阻垢剂中包括有250ml :350ml的2-膦酸丁烷_1，2，4-三羧酸、380ml 430ml的双-1，6-亚己基三胺五甲叉膦酸钠盐和余量的羧酸盐-磺酸盐-非离子三元共聚物。
2.制备一种如权利要求1所述的再生水作为循环冷却水系统中的复合阻垢剂的方法， 其特征在于包括有下列频繁第一步制复合阻垢剂在IOOOml的容量瓶中加入2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸250ml :350ml、双-1，6-亚己基三胺五甲叉膦酸钠盐380ml 430ml和余量的羧酸盐-磺酸盐-非离子三元共聚物至 IOOOml ；在搅拌温度为20度 40度的条件下搅拌均勻得到高浓度复合阻垢剂。第二步稀释复合阻垢剂在990ml去离子水中加入第一步制得的复合阻垢剂10ml，得到稀释100倍的复合阻垢剂溶液。第三步稀释复合阻垢剂在990ml去离子水中加入第二步制得的复合阻垢剂溶液10ml，得到稀释10000倍后的适用于试验的低浓度复合阻垢剂溶液。
3.根据权利要求1所述的再生水作为循环冷却水系统中的复合阻垢剂，其特征在于 在40°C循环冷却水环境中的阻垢率达到100%。
4.根据权利要求1所述的再生水作为循环冷却水系统中的复合阻垢剂，其特征在于 在80°C循环冷却水环境中的阻垢率达到90%。
全文摘要
本发明公开了一种再生水作为循环冷却水系统中的复合阻垢剂，该1000ml的复合阻垢剂中包括有250ml～350ml的2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸、380ml～430ml的双-1，6-亚己基三胺五甲叉膦酸钠盐和余量的羧酸盐-磺酸盐-非离子三元共聚物。本发明复合阻垢剂能够阻止碳酸盐垢的形成，且在40℃循环冷却水环境中的阻垢率达到100％，在80℃循环冷却水环境中的阻垢率达到90％。
文档编号C02F5/14GK102515372SQ201110391418
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月30日 优先权日2011年11月30日
发明者冯丽丽, 岳冠华, 邹红云, 齐晓璐 申请人:北京建筑工程学院