[发明专利]用于强腐蚀性水质处理的无磷缓蚀阻垢剂及其应用以及其使用浓度的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业循环冷却水系统用的水质处理稳定剂技术，特别是涉及一种强腐蚀性水质处理用无磷缓蚀阻垢剂及其应用以及其使用浓度的检测方法。 

背景技术

在我国工业用水中80％是循环冷却水，节约工业循环冷却水是合理利用水资源的关键之一。随着科学技术的飞速发展，人们逐渐认识到提高工业循环冷却水的浓缩倍数是降低工业用水量和污染排放的最好途径，所谓的浓缩倍数就是指循环水中的含盐量与补充水中的含盐量的比值。在工业循环冷却水系统的运行中，浓缩倍数是判定冷却水循环利用率的一个重要技术经济指标。浓缩倍数越高，冷却水被循环利用的次数越多，补充的水量和排放污水量将相应减少。因此，采用高浓缩倍数的循环冷却水处理技术是工业节水的主要方法之一。 

目前，我国工业循环冷却水的浓缩倍数普遍不高，要解决提高工业循环冷却水的浓缩倍数的问题，从而实现工业节水的目的，就是需要开发和使用水处理剂，也就是水质稳定剂。冷却水在循环中不断地反复使用，由于水温升高、水流速度的变化、水的蒸发、各种无机离子和有机物质的浓缩等多种原因会产生严重的沉积物附着、设备腐蚀和微生物大量滋生产生的堵塞管道等问题。因此，通过稳定循环冷却水水质，可以减少排污，达到节约用水的目的。 

现有技术中，由于中国长江以南的水源水质大部分属于低硬度或者超低硬度水质，这种水质用于工业循环冷却水中表现出极强的腐蚀性，所以这种水质也称为强腐蚀性水质。对于这类强腐蚀性水质的处理方法是往工业循环冷却水系统中加入一定量的钙和碱(如：氯化钙和碳酸钠)，人为提高循环冷却水的硬度和碱度后，再用适合中高硬度碱度水质的水处理剂和工艺进行处理。在严格的操作和管理条件下，处理效果较好，但在操作和管理出现失误时，处理效果就会大幅度下降。例如：钙和碱的加入量过多，水处理剂的阻垢效果差，易引起水系统结垢；钙和碱的加入量过少，水处理剂的缓蚀效果大幅度下降，易造成水系统的腐蚀；而且操作繁琐，管理也不方便，同样不能确保生产装置安全、满负荷、长周期的运行。 

为了解决这类强腐蚀性水质的腐蚀和结垢问题，人们发明了一种用于强腐蚀性水质的复合缓蚀阻垢剂，例如，中国发明专利(授权公告号为：CN 1063803C)于2001年3月28日公开了“一种用于强腐蚀性水质的复合缓蚀阻垢剂”，其技术方案包括“如下组分，以组合物重量为基准，羟基膦基乙酸化合物为10～30％，有机膦酸化合物为5～15％，膦羧酸化合物为5～15％，锌盐5～12％，其余是水；所述羟基膦基乙酸化合物选自2-羟基膦基乙酸或其钾、钠、铵盐、或它们的混合物；所述有机膦酸化合物选乙二胺四甲叉膦酸、羟基乙叉二膦酸、氨基三甲叉膦酸或其钾、钠、铵盐、或它们的混合物；所述膦羧酸化合物选自2-膦基丁烷-1，2，4-三羧酸或其钾、钠、铵盐，或它们的混合物。” 

上述中国发明专利的技术方案，虽然采用低磷的组分复配，但其组分中仍然有磷。进一步由于磷系药剂需要与钙离子配合的关系，这类超低硬水中投入磷系药剂的效果并不理想，而且水处理的难度也较大。由于这类现有技术的处 理方法一般主要有：使用金属盐类缓蚀剂为主，辅以磷系药剂等，但这种方法由于使用金属盐化合物，导致成本高居不下，排污污染严重，同时，也是对自然矿物资源的浪费，不利于可持续发展的应用；或者是通过加入氯化钙，提高钙离子浓度，以配合磷系配方的使用，这种方法由于药剂中含磷过高，会导致水体的富营养化，造成环境破坏。 

除此之外，目前在阻垢缓蚀剂方面较好的品种主要有：有机膦酸、聚丙烯酸及含膦酸基、磺酸基的二元、三元共聚物等，全国每年用于这类阻垢缓蚀剂生产所使用的磷近10万吨，这些含膦酸基的水处理剂在使用和排放中会产生正磷酸盐而影响水体，由于这些磷化合物最终作为废物排放，对环境造成极大的污染。正是基于磷系水处理剂对环境影响的考虑，针对工业循环水用量大、使用磷系水处理剂多的化工、钢铁、电力、炼油等行业，我国陆续出台了降低循环水中总磷含量的规定。“降磷”措施的实行，必然对减少磷污染大有益处，而如何真正开发研究且应用绿色无磷阻垢缓蚀剂，才是符合绿色化学和环保要求的必然结果。