[发明专利]无磷缓蚀阻垢剂

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，特别是一种用于水处理设备中用于防止水垢的缓蚀阻垢剂。

背景技术

在工业循环冷却水处理运行中，投加缓蚀阻垢剂进行水处理的技术现今已得到广泛的应用和发展。在美国材料与实验协会《关于腐蚀和腐蚀实验术语的标准定义》中，缓蚀剂是一种以适当的浓度和形式存在于环境(介质)中时，可以防止或减缓腐蚀、结垢的化学物质或几种化学物质的混合物或聚合物。一般来说，缓蚀阻垢剂是指那些用在金属表面起防护作用的物质，加入少量的这类化学物质可使金属材料在该介质中的腐蚀、结垢速度明显降低甚至为零。同时保持金属材料原来的物理机械性能不变。缓蚀阻垢剂及其应用技术由于具有良好的使用效果和较高的经济效益，已成为防止腐蚀、防止结生水垢技术中应用最广泛的方法之一。尤其在石化产品生产加工、火力发电企业的热交换循环冷却水系统缓蚀阻垢技术已成为防腐蚀防结垢最主要的手段之一。通常用的水处理药剂是化学合成的羧酸聚合物，羧基羟基化合物和有机磷酸盐，无机磷酸盐等复配的磷系产品。这类产品投入水体环境中不易降解，磷对环境造成严重的污染，同时，磷在一定温度下形成的副营养化，可使水体中滋生大量的微生物和藻类，水质不断恶化，造成设备腐蚀，缩短设备运行周期和使用寿命。目前国内外常用的缓蚀阻垢剂均为磷系配方，包括聚磷酸盐、磷酸脂和有机膦酸、有机膦羧酸，其中有机膦酸是有效的兼有缓蚀和阻垢双重功能的水处理剂。据统计；全国每年用于缓蚀阻垢剂生产的磷用量近500万吨，这些磷化合物最终将作为废物排放，对环境造成污染。随着环保意识的增强，环保部门已对磷的使用有了限制。因此开发无磷或低磷的绿色水处理药剂已成为国内外水处理药剂研究的重要课题。

发明内容

本发明目的是提供一种无磷缓蚀阻垢剂，以克服现有阻垢剂对环境污染问题，减小对水处理设备的腐蚀。

简单的说，无磷缓蚀阻垢剂，其有效组分重量比为：衣康酸-丙烯酸-丙烯酸脂共聚物9-10份；2-丙烯酰胺-2-甲级丙烷磺酸-二乙基丙烯酰胺聚合物4-5份；聚环氧琥珀酸4.5-5.5份；水解聚马来酸酐5-6份。

本发明加入水作为溶剂，同时加入荧光素为示踪剂。

无磷缓蚀阻垢剂，其组成为：衣康酸-丙烯酸-丙烯酸脂共聚物18-20％；2-丙烯酰胺-2-甲级丙烷磺酸-二乙基丙烯酰胺聚合物8-10％；聚环氧琥珀酸9-11％；水解聚马来酸酐10-12％；荧光素0.5-1.5％；水45-53％。

本发明机理为：

1、衣康酸-丙烯酸-丙烯酸脂共聚物：

衣康酸、丙烯酸、丙烯酸脂为单体，以过硫酸钙为引发剂合成三元共聚物(IA-AA-AE)。对高温、高硬度循环冷却水系统的碳酸盐垢、硫酸盐垢特别是对磷酸盐垢有良好的分散抑制作用。与锌盐配伍时，能增强对锌的稳定性兼具阻垢、缓蚀的双重作用。

2、2-丙烯酰胺-2-甲级丙烷磺酸-二乙基丙烯酰胺聚合物

2-丙烯酰胺-2-甲级丙烷磺酸-二乙基丙烯酰胺聚合物分子的主链为碳链结构。2-甲级丙烷磺酸增强了分子链的刚性及聚合物的热稳定性，同时，在一定程度上抑制了酰胺基团的水解作用，提高了聚合物的整体稳定性，即使在部分水解的的情况下，也会由于水解产生的集团的疏水性而产生疏水缔合作用，抗水解性能优异。含磺酸集团的聚合物，分子中弱极性羧酸集团又有强极性磺酸集团，其对CaCO₃、CaSO₄、Mg(OH)特别是对磷酸钙垢具有良好的抑制作用，对粘泥有良好的分散性能，并能稳定金属离子，对铁垢也有很好的阻垢分散作用。

3、聚环氧琥珀酸

聚环氧琥珀酸是一种有效的螯合剂，使螯合作用下的金属离子保持较长的溶解状态。并且具有螯合多价金属离子的性能。在高碱度、高硬度、高PH值条件下的阻垢性能仍优于有机磷系药剂。投加浓度≥10ppm时CaSO₄晶格形状发生严重畸变，改变了致垢离子分子排列结构，有效防止致垢离子的沉积现象。聚环氧琥珀酸分子结构中不含氮、磷，且与氯的相溶性好，阻垢效果不受氯浓度的影响，属绿色环保产品。

4、水解聚马来酸酐

水解聚马来酸酐系有机脂肪酸聚合物，化学稳定性和热稳定性高。分解温度在330℃以上。具有对碳酸盐、磷酸盐的抑制作用。即使在高温和高PH值条件下也有明显的溶限效应。其有效阻垢衰减时限≥100h。