[发明专利]一种复合缓蚀阻垢剂组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合缓蚀阻垢剂组合物，以及复合缓蚀阻垢剂的制备方法。

背景技术

目前，循环水冷却水系统普遍采用磷系配方处理。虽然处理效果良好，但磷系配方含磷较高，水中总磷（以PO₄^3-计）含量一般在7mg/L以上。一方面，高磷含量易使循环水系统中微生物生长繁殖加速、磷酸盐垢形成趋势增强，从而加大了杀菌剂和阻垢剂的用量，增加了额外的处理成本；另一方面，高浓度的磷酸盐排入环境，易造成水系富营养化而形成“赤潮”，使水中缺氧，影响水生物的生存。

随着环保意识的提高，环保法规的进一步严格，许多国家已经开始限制磷的排放，因此，从九十年代初一些发达国家就开始了研究低磷和无磷化水处理技术。目前，我国已对磷的排放作出了严格的控制，具体地，废水排放的一级标准是P<0.5mg/L，二级标准是P<1.0mg/L。

在低磷和无磷化水处理技术中，通常采用低磷缓蚀阻垢剂对循环冷却水系统进行处理。现有文献中已经报道了一些低磷缓蚀阻垢剂。

例如，CN101781028A公开了一种高效低磷缓蚀阻垢分散剂，以质量百分数为基准，其组成为：2%～12%葡萄糖酸钠、1%～5%钼酸盐或钨酸盐、1%～2%噻唑、3%～6%无水氯化锌、8%～18%2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、5%～15%丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物、3%～6%二甲基甲酰胺和3%～6%示踪剂，余量为去离子水。

CN105098653C公开了一种低磷复合阻垢缓蚀剂，由2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸和/或2-羟基膦酸基乙酸、锌盐、钼酸盐或钨酸盐和含羧酸基共聚物组成，相对于待处理水溶液总量各组成的有效浓度为：2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸和/或2-羟基膦酸基乙酸为1～3mg/L，钼酸钠或钨酸钠为2～15mg/L，锌盐浓度以Zn²⁺计为各组份的质量分数为1.5～5mg/L，含羧酸基共聚物浓度为2～20mg/L。

虽然这些已有低磷缓蚀阻垢剂都可实现低磷化水处理，但是它们的缓蚀性能和阻垢性能都有待进一步改善。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的低磷缓蚀阻垢剂的缓蚀性能和阻垢性能不高的缺点，提供一种复合缓蚀阻垢剂组合物及其制备方法。

通常，在高磷缓蚀阻垢剂中，磷系配方主要由含磷量不同的无机磷化合物和有机膦化合物组成，其缓蚀机理为含磷化合物与锌盐在金属表面的阴极区形成沉积膜，阻碍水中的溶解氧在金属阴极得电子发生还原反应的反应速率（1/2O₂+H₂O+2e→2OH^-），从而降低金属在阳极释放出电子发生氧化反应（Fe－2e→Fe²⁺）的反应速率，使金属的腐蚀速率降低，从而得以保护。

然而，在低磷缓蚀阻垢剂中，磷系配方主要采用低含磷量的有机膦化合物，同时减少有机膦化合物在磷缓蚀阻垢剂中的配比，使得低磷缓蚀阻垢剂生成沉积膜的性能大大降低，因此，仅含低含磷量的有机膦化合物的低磷配方不能满足金属的缓蚀要求。为了弥补低磷配方生成沉积膜的缓蚀性能的不足，还需在复合配方中添加吸附膜型缓蚀剂，以增强低磷配方的缓蚀性能。虽然吸附膜型缓蚀剂在无换热的金属表面有较强的吸附性能，缓蚀性能较好，但是，在有换热的金属表面上，随着温度升高，吸附膜型缓蚀剂的脱附速率增大，缓蚀性能逐渐降低，因此仅引入吸附膜型缓蚀剂的低磷配方，仍不能满足实际应用的要求。

为此，本发明的发明人意外地发现，在低磷配方中，除添加吸附膜型缓蚀剂之外，还可以引入一定量的水溶性氧化性无机金属盐（也即无磷氧化膜型缓蚀剂），该水溶性氧化性无机金属盐可以在金属表面的阳极区与金属离子作用，生成氧化物氧化膜并覆盖在阳极上形成保护膜，从而可以抑制金属向水中溶解。因而，通过在低磷配方中同时引入吸附膜型缓蚀剂和无磷氧化膜型缓蚀剂，使得如此获得的低磷复合缓蚀阻垢剂同时具备形成沉积膜、吸附膜和氧化膜的能力，能够表现出优异的缓蚀性能和阻垢性能，从而完成了本发明。