[发明专利]一种用于循环冷却水处理的低锌有机磷缓蚀阻垢剂

说明书

技术领域

本发明涉及工业敞开式循环水冷却系统的冷却水处理领域，尤其涉及一种环保型低锌有机磷缓蚀阻垢剂。

背景技术

敞开式循环水冷却系统是循环水冷却系统之一，在工业生产中有广泛应用。但由于冷却水经反复循环使用后，水中矿物质和离子浓度的上升会引起系统内结垢；再加循环冷却水与空气的直接接触，空气中的污染物进入系统致使微生物大量繁殖，又会加重设备和管道水垢的附着和腐蚀，从而降低换热器的冷却效率。因此，应当根据不同的水质，采用不同的水质稳定技术，如缓蚀阻垢剂的应用。

缓蚀阻垢剂技术，已先后经历了重铬酸钾钝化、无机磷锌系列、有机磷锌系列、钼酸盐和钨酸盐系列、全有机系列等发展阶段。各类全有机系列缓蚀阻垢剂中，有机磷锌系列应用最为广泛，国内敞开式循环水冷却系统中90％以上应用该类缓蚀阻垢剂。该类缓蚀阻垢剂具有效果好、各种水质适用面宽、使用成本低等优点，是其它类型缓蚀阻垢剂所不具备的。

但是，有机磷锌系列缓蚀阻垢剂的组成中，有机磷化合物和锌盐是主要成分，且有机磷与锌离子只有在一定摩尔比和一定浓度时才具有较理想的缓蚀性能。因此采用有机磷锌系列缓蚀阻垢剂处理的循环水中锌离子含量一般较高。采用正常添加量的市售有机磷锌系列缓蚀阻垢剂后，循环水中锌含量可达3-4mg/L，虽低于国家排放标准规定的5mg/L，但众所周知敞开式循环水冷却系统的冷却水与空气直接接触，水份较易挥发，可使矿物质和离子浓度上升，导致循环水水质恶化，极有可能使循环水排污水中锌含量超标。

显然，市售有机磷锌系列缓蚀阻垢剂存在导致环境污染的缺陷。为了克服这一缺陷，以使相关企业的排污符合国家环保标准，很有必要研发和使用既有优良缓蚀阻垢效果、同时又是低锌含量的循环水有机磷锌缓蚀阻垢剂。

目前，尚未见有使用一种有机磷锌缓蚀阻垢剂后，循环水中锌离子含量低于1.5mg/L的报道。

发明内容

本发明目的在于提出一种低锌含量、同时又具有优良缓蚀阻垢效果的循环冷却水低锌有机磷缓蚀阻垢剂，以解决使用市售有机磷锌缓蚀阻垢剂后，循环水排污水中锌含量超标造成环境污染的难题；同时，本发明还要解决在低锌离子/有机磷摩尔比条件下有机磷锌缓蚀阻垢剂继续保持其有效性的技术难题。

本发明目的是通过如下技术方案实现的，该低锌有机磷锌缓蚀阻垢剂的各组份及其重量百分比为：

有机膦羧酸(PBTC)20～25％、有机磷酸(HEDP)10～12％、有机磷酸酯5～8％、锌盐3～4％、含磺酸基高分子分散剂8.0～12％、防霉剂0.5％、余量为纯净水。

其中有机膦羧酸(PBTC)是指2-膦酸基-1、2、4-三羧酸丁烷；有机磷酸(HEDP)选自羟基乙叉二膦酸、氨基三甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸；锌盐选自硫酸锌、硝酸锌、氯化锌；含磺酸基高分子分散剂选自丙烯酸/2-2-甲基-21-丙烯酰胺丙烷磺酸共聚物、丙烯酸/丙烯酰胺/2-2-甲基-21-丙烯酰胺丙烷磺酸共聚物、丙烯酸/丙烯酸C1-8/2-2-甲基-21-丙烯酰胺丙烷磺酸共聚物、丙烯酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙膦酸/2-2-甲基-21-丙烯酰胺丙烷磺酸共聚物，其中磺酸基含量在15-50％；防霉剂为双氧水。

锌盐是最常用的阴极型缓蚀剂，成膜比较迅速，与有机磷酸盐等复配使用，可取得良好的缓蚀效果，但锌对水生物有毒性。本发明配方中包含了阴极型缓蚀剂(有机磷酸酯)和阳极型缓蚀剂(有机磷酸盐)，复配后阻断了循环水体中发生金属腐蚀的原电池反应，从而取代了锌离子的作用，降低了缓蚀组垢剂中锌离子含量。另外，含磺酸基高分子分散剂具有阻垢和分散作用、防霉剂具有延长缓蚀阻垢剂存放时间的作用。

根据各种组份的特性，本发明缓蚀阻垢剂在充分筛选、配比和反复试验(静态阻垢试验、旋转挂片腐蚀试验、药剂筛选试验、药剂配伍试验)的基础上，确定了最合适的有机膦羧酸、有机磷酸、有机膦酸酯和含磺酸基高分子分散剂组份及其重量配比，形成缓蚀阻垢协同效应，降低腐蚀电流，阻断了循环水体中发生金属腐蚀的原电池反应，从而大大降低了金属在循环水中的被腐蚀速率。本发明达到了降低锌离子用量的目的，在锌含量较低时也可保持良好的缓蚀性能。

本发明关键在于巧妙地利用配方中各种有机磷组份间的相互增效作用，并与组方中的锌形成三相缓蚀结构，从而大大加强了本发明的缓蚀性能。

本发明缓蚀阻垢剂仍属有机磷锌缓蚀阻垢剂，但配方中锌含量大幅降低，锌盐含量的重量百分比小于4％，从而确保使用本发明缓蚀阻垢剂后循环水中锌含量低于2mg/L，有效杜绝环境污染。