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一种循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂及其制备方法与流程

2022-02-22 19:48:52 来源:中国专利 TAG:


1.本发明涉及水处理剂及其制造技术领域,具体为一种循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂及其制备方法。


背景技术:

2.我国越来越重视工业的发展速度以及工业的发展质量,但是在工业的发展过程中,不能够以破坏环境为代价,企业需要做到科学绿色的发展。在我国整体用水量中,工业用水量占据了我国总用水量的80%,现在世界水资源严重短缺,然而工业中所使用的循环冷却水又占据了工业用水量的80%。在工业企业中,工业循环水主要起到冷却产品和设备的作用,但是在长期使用后相应设备有较大几率会产生结垢现象甚至可能被腐蚀。因此,合理的循环水处理系统,可以使工业生产过程更加科学化和规范化,同时也能起到节约能源的作用。
3.目前,国内外用于循环冷却设备的水处理药剂种类十分繁多。但大部分均以高磷作为阻垢剂或缓蚀剂,大量使用会使水体具有富营养化作用,从而产生结垢、腐蚀、菌藻和黏泥繁殖等问题。因此,无毒、低磷、可生物降解的水处理药剂成为人们研究和使用的重点对象。


技术实现要素:

4.针对相关技术中的问题,本发明提出的一种循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂及其制备方法,以克服现有相关技术所存在的上述技术问题,本发明的目的是引入有机胺提高缓释性能,具有无毒、无公害和完全可降解的特性,便于后续处理,不会对环境造成危害,阻垢缓蚀作用明显。
5.为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂,包括按质量百分数计的如下组分:乙二胺四甲基磷酸
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12%-15%聚天冬胺酸
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10%-15%二乙烯三胺五甲叉磷酸
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15%-20%聚环氧琥珀酸
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10%-15%唑类衍生物
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4%-6%醇类化合物
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5%-8%其余均为去离子水。
6.通过采用上述技术方案,至少具有如下优点:1、以醇类化合物为溶剂,引入有机胺提高了缓释性能。2、所得阻垢缓蚀剂对碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、磷酸钙等具有良好的作用。3、本发明所用的阻垢缓蚀剂具有无毒、无公害和完全可降解的特性,便于后续处理,不会对环境造成危害。4、本阻垢缓蚀剂在高硬度、高碱度、高ph、高浓缩倍率系统中的阻垢缓蚀作用明显。5、乙二胺四甲基磷酸是含氮有机多元膦酸,属阴极型缓蚀剂,与无机聚磷酸盐相
比,缓蚀率高3~5倍,能与水混溶,无毒无污染,化学稳定性及耐温性好,在200℃下仍有良好的阻垢效果。乙二胺四甲基磷酸在水溶液中能离解成8个正负离子,因而可以与多个金属离子螯合,形成多个单体结构大分子网状络合物,松散地分散于水中,使钙垢正常结晶被破坏,乙二胺四甲基磷酸对硫酸钙、硫酸钡垢的阻垢效果好。6、聚天冬胺酸为水溶性聚合物,是一种新型绿色水处理剂,具有无磷、无毒、无公害和可完全生物降解的特性,对离子有极强的螯合能力,具有缓蚀与阻垢双重功效,对碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、磷酸钙等成垢盐类具有良好的阻垢效果,对碳酸钙的阻垢率可达100%,同时具有分散作用并可有效防止金属设备的腐蚀。7、二乙烯三胺五甲叉磷酸具有优良缓蚀性能,对碳酸钙、磷酸钙有卓越的阻垢分散性能。8、聚环氧琥珀酸是一种无氮、非磷有机化合物,兼具阻垢缓蚀双重功效,生物降解性能好并适用于高碱、高金属含量水系,是一种绿色水处理化学品,对硫酸钙垢的沉积具有溶限效应,其阻垢率随着加药量的增加而增加,到达一定浓度时,阻垢能力不再明显增加。随着聚环氧琥珀酸浓度的增加,其缓蚀作用也增强,碳钢的腐蚀速率逐渐降低,缓蚀率增大。若要达到较好的缓蚀效果,所需的聚环氧琥珀酸的质量浓度较高。聚环氧琥珀酸不含磷,可以与其他药剂复配,形成低磷或无磷的有机缓蚀剂。
7.优选的,所述唑类衍生物为苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、巯基苯并噻唑中的一种或几种。
8.通过采用上述技术方案,苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、巯基苯并噻唑均可与多种缓蚀剂配合,减缓金属表面的腐蚀,提高缓蚀效果,尤其对封闭循环冷却水系统缓蚀效果甚佳。
9.优选的,所述醇类化合物为甲醇、乙醇、苯甲醇中的一种或几种。
10.进一步的,包括按质量百分数计的如下组分,乙二胺四甲基磷酸
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13%-15%聚天冬胺酸
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11%-14%二乙烯三胺五甲叉磷酸
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16%-18%聚环氧琥珀酸
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11%-14%唑类衍生物
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5%-6%醇类化合物
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6%-8%其余均为去离子水。
11.通过采用上述技术方案,上述具体物质配比的低磷阻垢缓蚀剂具有无毒、低磷、可生物降解的优点,便于后续处理,不会对环境造成危害。
12.为实现上述目的,本发明还提供如下技术方案:一种上述循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂的制备方法,包括以下步骤,步骤一:按照循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂的质量百分数配比进行称取乙二胺四甲基磷酸、聚天冬胺酸、二乙烯三胺五甲叉磷酸、聚环氧琥珀酸、唑类衍生物、醇类化合物和水;步骤二:将唑类衍生物和醇类化合物加入反应器中,室温搅拌8-20min;步骤三:将称取的乙二胺四甲基磷酸、聚天冬胺酸、二乙烯三胺五甲叉磷酸和聚环氧琥珀酸依次加入反应器中,并搅拌均匀;步骤四:将去离子水加入反应器中,室温搅拌26-40min;
步骤五:待固体物质均溶解彻底且溶液透亮后从反应器中倒出溶液,得到循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂。
13.优选的,步骤二、步骤三、步骤四中的搅拌速度均≤1600rpm。
14.与现有技术相比,本发明的有益效果是:(1)本发明为一种循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂及其制备方法,本发明以醇类化合物为溶剂,引入有机胺提高了缓释性能;(2)本发明为一种循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂及其制备方法,所得的低磷阻垢缓蚀剂对碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、磷酸钙等具有良好的作用,同时具有无毒、无公害和完全可降解的特性,便于后续处理,不会对环境造成危害;(3)本发明为一种循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂及其制备方法,所得的低磷阻垢缓蚀剂在高硬度、高碱度、高ph、高浓缩倍率系统中的阻垢缓蚀作用明显。
具体实施方式
15.下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
16.实施例1一种循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂的制备方法包括以下步骤,步骤1:在反应器中加入5kg乙醇和4kg苯并三氮唑,搅拌均匀至苯并三氮唑溶解完全后;步骤2:再依次加入12kg乙二胺四甲基磷酸、10kg聚天冬胺酸、15kg二乙烯三胺五甲叉磷酸和10kg聚环氧琥珀酸,开搅拌器搅拌均匀;步骤3:最后加入44kg去离子水,室温搅拌30min至溶液透亮即制得本循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂。
17.实施例2一种循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂的制备方法包括以下步骤,步骤1:在反应器中加入6kg乙醇和5kg苯并三氮唑,搅拌均匀至苯并三氮唑溶解完全后;步骤2:再依次加入13kg乙二胺四甲基磷酸、11kg聚天冬胺酸、16kg二乙烯三胺五甲叉磷酸和12kg聚环氧琥珀酸,开搅拌器搅拌均匀;步骤3:最后加入37kg去离子水,室温搅拌30min至溶液透亮即制得本循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂。
18.实施例3一种循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂的制备方法包括以下步骤,步骤1:在反应器中加入6kg乙醇和5kg苯并三氮唑,搅拌均匀至苯并三氮唑溶解完全后;步骤2:再依次加入14kg乙二胺四甲基磷酸、12kg聚天冬胺酸、17kg二乙烯三胺五甲叉磷酸和13kg聚环氧琥珀酸,开搅拌器搅拌均匀;
步骤3:最后加入33kg去离子水,室温搅拌30min至溶液透亮即制得本循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂。
19.实施例4一种循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂的制备方法包括以下步骤,步骤1:在反应器中加入7kg乙醇和6kg苯并三氮唑,搅拌均匀至苯并三氮唑溶解完全后;步骤2:再依次加入15kg乙二胺四甲基磷酸、13kg聚天冬胺酸、18kg二乙烯三胺五甲叉磷酸和14kg聚环氧琥珀酸,开搅拌器搅拌均匀;步骤3:最后加入27kg去离子水,室温搅拌30min至溶液透亮即制得本循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂。
20.实施例5一种循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂的制备方法包括以下步骤,步骤1:在反应器中加入7kg乙醇和6kg苯并三氮唑,搅拌均匀至苯并三氮唑溶解完全后;步骤2:再依次加入15kg乙二胺四甲基磷酸、15kg聚天冬胺酸、19kg二乙烯三胺五甲叉磷酸和15kg聚环氧琥珀酸,开搅拌器搅拌均匀;步骤3:最后加入23kg去离子水,室温搅拌30min至溶液透亮即制得本循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂。
21.实施例6一种循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂的制备方法包括以下步骤,步骤1:在反应器中加入8kg乙醇和6kg苯并三氮唑,搅拌均匀至苯并三氮唑溶解完全后;步骤2:再依次加入15乙二胺四甲基磷酸、15kg聚天冬胺酸、20kg二乙烯三胺五甲叉磷酸和15kg聚环氧琥珀酸,开搅拌器搅拌均匀;步骤3:最后加入21kg去离子水,室温搅拌30min至溶液透亮即制得本循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂。
22.将本发明实施例1-6制备的环保型高效低磷缓蚀阻垢剂,与聚环氧琥珀酸、聚天冬胺酸、乙二胺四甲基磷酸、二乙烯三胺五甲叉磷酸进行对比实验,阻垢试验依据gb/t16632-2008《水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法》,实验结果如表1所示。
23.表1 阻垢试验情况
将本发明实施例1-6制备的环保型高效低磷缓蚀阻垢剂,与聚环氧琥珀酸、聚天冬胺酸、乙二胺四甲基磷酸、二乙烯三胺五甲叉磷酸进行对比实验,腐蚀试验依据gb/t18175-2014《水处理剂缓释性能的测定旋转挂片法》,试片选用#20碳钢;实验结果如表2所示。
24.表2 腐蚀试验情况通过表1和表2数据可以得知,本发明实施案例1-6的成品阻垢率都高于聚环氧琥珀酸、聚天冬胺酸、乙二胺四甲基磷酸及二乙烯三胺五甲叉磷酸,且本发明制备的产品含磷极低,不会造成水体富营养化,且其主要成分均可生物降解,不会对环境造成二次污染,具有很好的应用前景。
25.对比例1一种循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂的制备方法包括以下步骤,步骤1:在反应器中加入8kg乙醇和6kg苯并三氮唑,搅拌均匀至苯并三氮唑溶解完全后;步骤2:再依次加入15kg聚天冬胺酸、20kg二乙烯三胺五甲叉磷酸和15kg聚环氧琥珀酸,开搅拌器搅拌均匀;
步骤3:最后加入36kg去离子水,室温搅拌30min至溶液透亮即制得本循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂。
26.本循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂与实施例1的制备方法相同,其不同之处是,不加入乙二胺四甲基磷酸。
27.对比例2一种循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂的制备方法包括以下步骤,步骤1:在反应器中加入8kg乙醇和6kg苯并三氮唑,搅拌均匀至苯并三氮唑溶解完全后;步骤2:再依次加入15乙二胺四甲基磷酸、20kg二乙烯三胺五甲叉磷酸和15kg聚环氧琥珀酸,开搅拌器搅拌均匀;步骤3:最后加入36kg去离子水,室温搅拌30min至溶液透亮即制得本循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂。
28.本循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂与实施例1的制备方法相同,其不同之处是,不加入聚天冬胺酸。
29.对比例3一种循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂的制备方法包括以下步骤,步骤1:在反应器中加入8kg乙醇和6kg苯并三氮唑,搅拌均匀至苯并三氮唑溶解完全后;步骤2:再依次加入15乙二胺四甲基磷酸、15kg聚天冬胺酸、18kg二乙烯三胺五甲叉磷酸和开搅拌器搅拌均匀;步骤3:最后加入38kg去离子水,室温搅拌30min至溶液透亮即制得本循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂。
30.本循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂与实施例1的制备方法相同,其不同之处是,不加入聚环氧琥珀酸。
31.对比例4一种循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂的制备方法包括以下步骤,步骤1:在反应器中加入8kg乙醇和6kg苯并三氮唑,搅拌均匀至苯并三氮唑溶解完全后;步骤2:再依次加入15乙二胺四甲基磷酸、15kg聚天冬胺酸和15kg聚环氧琥珀酸,开搅拌器搅拌均匀;步骤3:最后加入41kg去离子水,室温搅拌30min至溶液透亮即制得本循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂。
32.本循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂与实施例1的制备方法相同,其不同之处是,不加入二乙烯三胺五甲叉磷酸。
33.对比例5一种循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂的制备方法包括以下步骤,步骤1:在反应器中加入6kg苯并三氮唑,搅拌均匀至苯并三氮唑溶解完全后;步骤2:再依次加入15乙二胺四甲基磷酸、15kg聚天冬胺酸、20kg二乙烯三胺五甲叉磷酸和15kg聚环氧琥珀酸,开搅拌器搅拌均匀;
步骤3:最后加入29kg去离子水,室温搅拌30min至溶液透亮即制得本循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂。
34.本循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂与实施例1的制备方法相同,其不同之处是,不加入乙醇。
35.对比例6一种循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂的制备方法包括以下步骤,步骤1:在反应器中加入8kg乙醇,搅拌均匀至苯并三氮唑溶解完全后;步骤2:再依次加入15乙二胺四甲基磷酸、15kg聚天冬胺酸、20kg二乙烯三胺五甲叉磷酸和15kg聚环氧琥珀酸,开搅拌器搅拌均匀;步骤3:最后加入27kg去离子水,室温搅拌30min至溶液透亮即制得本循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂。
36.本循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂与实施例1的制备方法相同,其不同之处是,不加入苯并三氮唑。
37.对比例7专利(cn 105645604 a)实施例1制备的缓蚀剂。
38.将本发明实施例1-6与对比例1-7的产品进行了阻垢性能测试,水样取自某中石化工企业,试验方法参照中石化公司颁布的《冷却水分析和试验方法》中“碳酸钙沉积法”进行试验。
39.试验条件:试验温度,80
±1°
c;实验时间,10小时。
40.实验结果如表3所示。
41.表3 对照阻垢性能测试情况项目投加浓度(mg/l)试验前ca
2
(mg/l)试验后ca
2
(mg/l)相对阻垢率(%)实施例130462.23448.2596.53实施例230462.23448.1396.82实施例330462.23448.1597.05实施例430462.23448.1197.10实施例530462.23448.1697.36实施例630462.23448.1497.88对比例130462.23411.2484.45对比例230462.23412.0993.69对比例330462.23411.8981.12对比例430462.23416.4587.11对比例530462.23416.8985.96对比例630462.23408.986.36对比例730462.23418.1188.16将本发明实施例1-6与对比例1-7的产品进行了缓蚀性能测试,水样取自某中石化工企业,试验方法参照中石化公司颁布的《冷却水分析和试验方法》中“旋转挂片失重法”进行试验。
42.试验温度:45
±1°
c;
阻垢缓蚀剂投加浓度:30mg/l;实验时间:72小时;实验结果如表4所示。
43.表4 对照缓蚀性能测试情况项目腐蚀速率(mm/a)实施例10.0156实施例20.0147实施例30.0144实施例40.0138实施例50.0136实施例60.0130对比例10.0468对比例20.0479对比例30.0569对比例40.0515对比例50.0525对比例60.0596对比例70.0487通过表3和表4数据可以得知,本发明的循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂或由本发明制备方法制备所得的循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂的相对阻垢率均达到98.9%以上,远高于对比例1-7,且本发明制备的产品含磷极低,不会造成水体富营养化,具有无毒、无公害和完全可降解的特性,便于后续处理,不会对环境造成危害,本循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂在高硬度、高碱度、高ph、高浓缩倍率系统中的阻垢缓蚀作用明显,具有很好的应用前景。
44.实施例7一种循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂,包括按质量百分数计的如下组分:乙二胺四甲基磷酸
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12%聚天冬胺酸
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10%二乙烯三胺五甲叉磷酸
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15%聚环氧琥珀酸
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10%唑类衍生物
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4%醇类化合物
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5%其余均为去离子水;所述唑类衍生物为苯并三氮唑;;所述醇类化合物为甲醇。
45.循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤,步骤一:按照循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂的质量百分数配比进行称取乙二胺四甲基磷酸、聚天冬胺酸、二乙烯三胺五甲叉磷酸、聚环氧琥珀酸、唑类衍生物、醇类化合物和水;步骤二:将唑类衍生物和醇类化合物加入反应器中,室温搅拌8min;步骤三:将称取的乙二胺四甲基磷酸、聚天冬胺酸、二乙烯三胺五甲叉磷酸和聚环
氧琥珀酸依次加入反应器中,并搅拌均匀;步骤四:将去离子水加入反应器中,室温搅拌26min;步骤五:待固体物质均溶解彻底且溶液透亮后从反应器中倒出溶液,得到循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂。
46.实施例8一种循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂,包括按质量百分数计的如下组分:乙二胺四甲基磷酸
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15%聚天冬胺酸
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15%二乙烯三胺五甲叉磷酸
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20%聚环氧琥珀酸
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15%唑类衍生物
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6%醇类化合物
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8%其余均为去离子水;所述唑类衍生物为甲基苯并三氮唑。
47.根据权利要求1所述的一种循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂,其特征在于:所述醇类化合物为乙醇。循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤,步骤一:按照循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂的质量百分数配比进行称取乙二胺四甲基磷酸、聚天冬胺酸、二乙烯三胺五甲叉磷酸、聚环氧琥珀酸、唑类衍生物、醇类化合物和水;步骤二:将唑类衍生物和醇类化合物加入反应器中,室温搅拌20min;步骤三:将称取的乙二胺四甲基磷酸、聚天冬胺酸、二乙烯三胺五甲叉磷酸和聚环氧琥珀酸依次加入反应器中,并搅拌均匀;步骤四:将去离子水加入反应器中,室温搅拌40min;步骤五:待固体物质均溶解彻底且溶液透亮后从反应器中倒出溶液,得到循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂。
48.实施例9一种循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂,包括按质量百分数计的如下组分:乙二胺四甲基磷酸
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13%聚天冬胺酸
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13%二乙烯三胺五甲叉磷酸
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17%聚环氧琥珀酸
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13%唑类衍生物
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5%醇类化合物
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6%其余均为去离子水;所述唑类衍生物为巯基苯并噻唑。
49.所述醇类化合物为苯甲醇。
50.循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤,步骤一:按照循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂的质量百分数配比进行称取乙二胺四甲基磷酸、聚天冬胺酸、二乙烯三胺五甲叉磷酸、聚环氧琥珀酸、唑类衍生物、醇类化合物和水;
步骤二:将唑类衍生物和醇类化合物加入反应器中,室温搅拌10min;步骤三:将称取的乙二胺四甲基磷酸、聚天冬胺酸、二乙烯三胺五甲叉磷酸和聚环氧琥珀酸依次加入反应器中,并搅拌均匀;步骤四:将去离子水加入反应器中,室温搅拌30min;步骤五:待固体物质均溶解彻底且溶液透亮后从反应器中倒出溶液,得到循环冷却水环保型低磷阻垢缓蚀剂。
51.尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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