[发明专利]一种软水循环加热/冷却系统缓蚀剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种软水循环加热/冷却系统缓蚀剂，所述缓蚀剂为异硫脲基及羧基功能化五戊醇芯超支化大分子，其化学式为：C₅H₇O₅{COC(CH₃)[CH₂OCOCH₂CH(COOH)SC(NH)NH₂]₂}₅。本发明提供的缓蚀剂具有无磷、生物可降解、无毒、成本低、缓蚀效果好的特点，对以软水为水质的循环加热/冷却系统的设备具有优良的缓蚀性能，能够显著提高循环水的重复利用率。本发明还提供了所述缓蚀剂的制备方法，工艺简单，原料易得，易于工业化。

技术领域

本发明涉及工业水处理系统及化工技术领域，特别涉及一种软水循环加热/冷却系统缓蚀剂及其制备方法。

背景技术

在工业领域，冷却水及加热(或保温)水往往循环使用，采用高浓缩倍率运行，以达到节约用水的目的。然而随着浓缩倍数的提高，结垢(碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡等)不可避免地越来越严重，同时细菌滋生、垢下腐蚀等问题也更为突出，妨碍浓缩倍率的提高，节约用水的目标难以达到。因此使用不含钙离子的软化水作为循环用水系统水质与补充水，是近年来节约循环水的重要措施之一。

在某些行业，由于被冷却的装置特殊或介质的温度高等原因，常常需要用软化水作为循环冷却水的水质，通过冷却塔降温后，不断循环运行，如钢铁行业的连铸结晶器的循环冷却水、核能发电系统的循环冷却水、冶金行业氧枪的循环冷却水、浮法玻璃生产线的循环冷却水、中央空调系统的循环冷却水。此外还有一些行业需要保温或加热，常常需要用软化水作为循环加热水的水质，通过常压锅炉加热后，不断循环运行，如化学反应、污泥脱水干化系统的板框压滤机(需要60～95℃左右)等，为了防止结垢，往往也以软水为水质循环运行。

软化水由于钙离子浓度极低或几乎不含钙、水质偏酸性(pH5～7)、电导率极低(≤2.0μs·cm^-1)。这类水的显著特点是无垢、偏酸，由于没有垢层的保护，水中溶解氧直接与金属接触，表现出强腐蚀性。历史上曾经用高浓度的铬酸盐或亚硝酸盐对这类水质进行缓蚀处理，这种方法虽然处理效果好，但由于铬酸盐和亚硝酸盐属于致癌物质，对环境污染严重，已被禁止使用。

传统缓蚀剂主要有金属盐类缓蚀剂(如钼酸盐、钨酸盐)、硅酸盐类缓蚀剂、有机膦缓蚀剂。钼酸盐及钨酸盐属于贵金属盐，虽然可用于软水系统设备的缓蚀处理，且无毒，但用量大(甚至高达1500mg·L^-1)，处理成本高。硅酸盐是一种沉淀膜型缓蚀剂，可用于软水系统设备的缓蚀，其价廉、无毒，但剂量不足时易产生点蚀，剂量过多或控制不好易产生难于清洗处理的胶体硅垢。有机膦缓蚀剂则需要与少量钙离子的配合使用，而吸附于碳钢或不锈钢表面才能发挥缓蚀效果，因此对于钙含量极低的甚至不含钙离子的软化水系统的设备的缓蚀基本无效，另外由于含磷，也会导致水体富营养化。

现阶段国内外在环境友好型无磷缓蚀剂的研发上主要以长链脂肪胺和咪唑啉类缓蚀剂以及天然氨基酸和硫代羧酸类缓蚀剂为主。这些类别的缓蚀剂能在一定程度上抑制金属在油田回注水和敞开式循环冷却水系统中的腐蚀，但无法解决碳钢在软水闭式循环冷却/加热系统中的设备的腐蚀问题，同时，这类无磷缓蚀剂的成本相对传统有机膦缓蚀剂偏高，进一步阻碍了其在实际生产中的大范围应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种无磷、可生物降解、无毒环保、成本低且对以软水为水质的循环冷却/加热水处理系统缓蚀效果好的缓蚀剂。