[发明专利]一种用于循环冷却水系统预膜处理的环保型复合预膜剂及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于循环冷却水处理技术领域，涉及一种用于循环冷却水系统预膜处理的环保型复合预膜剂及其使用方法，具体地说涉及一种用于不加酸、预膜后不置换水质即可直接转为正常运行的循环冷却水系统用环保型复合预膜剂及使用方法。

背景技术

预膜是工业水处理技术中必不可少的重要环节之一，是提高循环水设备耐蚀能力的一项重要手段，其目的是在化学清洗后的金属表面生成一层致密而耐蚀的保护膜。同一循环冷却水处理配方，是否预膜，直接影响该配方的缓蚀效果，其腐蚀速度最大要差20倍左右。为了提高配方的缓蚀效果，在循环冷却水新系统开车之前须先清洗后再进行预膜处理，而老系统在检修、酸洗后也要进行预膜处理。

循环冷却水系统的预膜剂常常由缓蚀剂和适量的阻垢分散剂组成，循环冷却水处理缓蚀剂的使用始于20世纪20年代使用三聚磷酸钠，40年代开始发展，到目前为止经过了70多年的发展，经历了：铬酸盐(20世纪40～50年代)——聚磷酸盐(20世纪60年代)——有机膦酸盐(20世纪70年代)——低磷缓蚀剂有机膦羧酸(20世纪80年代)——非磷缓蚀剂(20世纪80年代)等几个使用阶段。铬酸盐虽然缓蚀效果良好，但由于本身的毒性，逐步被聚磷酸盐所代替。聚磷酸盐如三聚磷酸钠、六偏磷酸纳，是一类典型的阴极型缓蚀剂，在钙镁等二价金属离子浓度大于50mg/L的水质中，能与钙镁等两价金属离子作用形成沉积保护膜，缓蚀效果良好，但由于本身的结构不稳定，易水解出正磷酸根，导致磷酸盐垢形成；此外磷酸盐排入水体可造成环境富营养化污染。20世纪70年代，出现了有机膦酸类缓蚀剂，如羟基亚乙基二膦酸(HEDP)、胺基三亚甲基膦酸(ATMP)、乙二胺四亚甲基膦酸(EDTMP)、二亚乙基三胺五亚甲基膦酸(DETPMP)等，这些有机膦酸盐由于结构稳定和磷含量较聚磷酸盐低，减少了形成磷酸钙垢的危险及对环境富营养化污染的压力，因此得到了迅速的发展。由于环境保护限制磷的排放，20世纪80年代出现了含磷更低的有机膦羧酸缓蚀剂，如2-膦酸基-1，2，4-三羧酸(PBTCA)、2-羟基膦基乙酸(HPAA)。在这一时期非磷缓蚀剂如硅酸盐、钼酸盐、钨酸盐也开始试用，硅酸盐价廉无毒，但控制不好会形成难以清洗的硅垢；而钼酸盐和钨酸盐虽然无毒但由于价格高、使用剂量大，也限制了它们的推广。含磷缓蚀阻垢剂从聚磷酸盐、有机膦酸盐到有机膦羧酸，含磷量分别为六偏磷酸钠(Na₆P₆O₁₈)为30.4％(以P计)、氨基三亚甲基膦酸(ATMP)为31.1％(以P计)、羟基亚亚乙基二膦酸(HEDP)为30.1％(以P计)、乙二胺四四亚甲基膦酸(EDTMP)为28.4％(以P计)、二亚乙基三胺五亚甲基膦酸(DEPTMP)为27.1％(以P计)、2-羟基膦基乙酸(HPA)为19.9％(以P计)、2-膦酸基-1，2，4-三羧酸(PBTCA)为11.9％(以P计)，磷含量的逐渐减少体现了人类环境保护意识的提高。

在循环水处理技术中，由于较早地使用了缓蚀剂，设备的腐蚀问题得到了一定的缓解，结垢问题就显得更加突出，迫使人们致力于解决结垢问题。循环冷却水处理阻垢分散剂的使用要比缓蚀剂晚，起步于20世纪60年代使用木质素磺酸纳，其发展经历了天然阻垢分散剂(20世纪60年代的起步阶段)——聚羧酸盐(20世纪70年代)——二元及三元羧酸共聚物——多官能团共聚物(20世纪80年代)——低磷新型有机高分子化合物(20世纪90年代)——无磷生物可降解聚合物(20世纪90年代末至21世纪初)。天然阻垢分散剂木质素磺酸钠、腐殖酸钠虽然环保、有一定的阻垢作用，能部分解决水垢沉积和锌盐稳定问题，但远远满足不了循环冷却水系统对阻垢性能的要求。聚合物阻垢分散剂的发展从聚羧酸类、二元及三元羧酸共聚物发展到含多官能团共聚物，使水处理技术取得了突破性进展，它们由于无磷，曾被认为是无毒、污染很小、环境可接受的水处理药剂，但却忽略了它们在环境中的长期累积而造成的潜在危害。因为近年来的研究表明：尽管多数羧酸类聚合物及共聚物虽然毒性较低，但它们一般无法在微生物和真菌的作用下分解成简单无毒的物质，即无法生物降解或只能少量被生物降解，若在水体中长期富集，也将污染环境，尤其是在一些对环保要求比较严格的领域如海上油田等。因此进入20世纪90年代，美国、日本、德国等几家知名的水处理企业都相继开始致力于寻找一种能替代聚羧酸，在具有优良的阻垢缓蚀性能的同时，又可被生物降解的“绿色环保”型水处理化学品。无磷、生物可降解绿色缓蚀阻垢剂聚天冬氨酸和聚氧琥珀酸的开发，表明绿色阻垢剂已成为水处理药剂发展的方向。