[发明专利]一种海水循环冷却水无磷环保型碳钢复合缓蚀剂及其制备和使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业循环冷却水处理技术领域，更具体地说，涉及一种海水循环冷却水无磷环保型碳钢复合缓蚀剂及其制备和使用方法。

背景技术

海水循环冷却作为一项环保型节水技术，在电力、化工、石化、钢铁等高耗水行业存在巨大的潜在应用需求，开发利用海水代替淡水作为工业循环冷却水，是缓解我国沿海城市和地区淡水资源紧缺、保护海洋生态环境的重要途径之一。

在海水循环冷却系统中，海水对金属材料的腐蚀是首要解决的问题。目前不论是从经济上还是从加工上考虑，碳钢都是首选材料之一，而通过投加缓蚀剂来抑制碳钢腐蚀，是既简单又经济有效的方法。自20世纪50年代，国内外对海水中碳钢缓蚀进行了大量研究，主要是从提高缓蚀剂的缓蚀效率出发，没有考虑环保问题。基于环境保护和可持续发展的战略思想，在20世纪末，随着绿色化学概念的提出以及海水循环冷却技术的发展，国内有关海水或模拟海水的碳钢缓蚀剂研究十分活跃，取得了良好进展。例如：“一种抑制碳钢在海水中腐蚀的新型缓蚀剂”(中国公开专利CN1224079A，1999)提供由45％～55％钼酸钠、25％～35％磷酸三乙醇胺、15％～25％磷酸二氢锌组成的磷系复合配方，在80ppm～230ppm使用浓度，其缓蚀率接近100％。“一种抑制钢铁在自来水或海水中腐蚀的缓蚀剂及其使用方法”(中国授权专利CN101660162B，2012)提供由20％～40％磷酸三乙醇胺、20％～40％磷酸二氢锌、20％～40％三聚磷酸钠、10％～30％六次甲基四胺组成的磷系复合配方，在75ppm～250ppm使用浓度，其缓蚀效果优异。

但在技术、经济、环保方面仍面临着一些亟待解决的问题：(1)实验条件不能很好模拟海水循环冷却系统运行工况(温度、流速、浓缩倍率等)，研究成果在海水冷却体系中的适应性不具有说服力；(2)缓蚀技术指标有待提高，开发出的一些复合缓蚀剂缓蚀效果尚可，控制碳钢腐蚀速率基本在海水循环冷却水处理设计规范规定的0.075mm/a的边界附近，缓蚀余量空间不大；(3)水处理成本偏高，缓蚀剂单剂或复合配方在海水中用量大，如钼酸钠或钨酸钠单价巨高，且使用浓度较高。而且初步估算一些复合缓蚀剂吨水处理成本较现有工业冷却水中的平均水平高达数倍、乃至几十倍，使用成本十分昂贵，在海水冷却系统不具有实用性和市场竞争力；(4)排放水将会受环保限制，长期以来，易造成水体富营养化的磷(膦)系缓蚀剂占据水处理剂的主流，近年来，受国家、地方污水排放标准和海洋环保的限制，在冷却水处理领域再次掀起了“限磷”、“禁磷”的呼声，一些含磷及难降解水处理剂逐渐失去市场的竞争优势，正面临被淘汰的局面，无磷化水处理技术已成为业界关注的焦点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种海水循环冷却水无磷环保型碳钢复合缓蚀剂及其制备和使用方法，主要是针对当前海水循环冷却技术发展和海洋生态环境保护的需要，围绕性能、环境和经济三大目标来设计研发新型碳钢海水缓蚀剂。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现：

一种海水循环冷却水无磷环保型碳钢复合缓蚀剂，由预处理阶段使用的预膜剂和正常运行阶段使用的缓蚀剂组成，其中：

所述预膜剂由钼酸盐或钨酸盐、葡萄糖酸盐、稀土盐、锌盐和稳定剂组成，其中：

所述钼酸盐为钼酸的碱金属盐、碱土金属盐、钼酸铵中的至少一种，例如钼酸钠、钼酸钾、钼酸镁或者钼酸铵，用量为50mg/L～400mg/L，主要利用钼酸盐的钝化沉淀作用以形成保护膜；

所述钨酸盐为钨酸的碱金属盐、钨酸铵中的至少一种，例如钨酸钠、钨酸钾或者钨酸铵，用量为50mg/L～400mg/L，主要利用钨酸盐的钝化沉淀作用以形成保护膜；

所述葡萄糖酸盐为葡萄糖酸的碱金属盐或碱土金属盐，例如葡萄糖酸钠、葡萄糖酸钾、葡萄糖酸钙或者葡萄糖酸镁，用量为200mg/L～500mg/L，主要利用葡萄糖酸盐的吸附沉淀作用；

所述稀土盐为稀土元素的无机酸盐或有机酸盐，具体为盐酸盐、硝酸盐或醋酸盐，例如氯化镧、硝酸镧、醋酸镧、硝酸锆、氯化铈、硝酸铈、醋酸铈、氯化钇、硝酸钇或醋酸钇，用量为400mg/L～900mg/L，主要利用稀土元素发生反应；

所述锌盐为硫酸锌、氯化锌或葡萄糖酸锌，用量为50mg/L～150mg/L，主要是利用锌离子发生反应；

所述稳定剂为乙二胺四乙酸、六次甲基四胺或者十二烷基苯磺酸钠，用量为300mg/L～600mg/L，利用其对阳离子的螯合及分散稳定作用；

所述缓蚀剂为由钼酸盐或钨酸盐、葡萄糖酸盐、稀土盐和锌盐组成，其中：