一种无磷缓蚀阻垢剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及阻垢剂领域，具体涉及一种无磷缓蚀阻垢剂及其制备方法。


背景技术：

2.有机磷药剂作为水处理的主流药剂在循环水处理中被广泛使用，一般循环水中总磷含量(以磷单质计)控制在3.0mg/l以上，才能起到缓蚀阻垢的双重作用，但处理后的循环水大量磷排放会造成水体富营养化而造成生态破坏，因此，国家对磷排放也制定了严格的标准，根据《gb8978-96污水综合排放标准》规定，一切排污单位一级排放标准总磷(以磷单质计)小于0.5mg/l，二级排放标准总磷(以磷单质计)小于1.0mg/l。水处理剂无磷化、环保化已经成为了工业企业的现实要求与行业发展趋势。
3.水处理剂运行成本较高，提供一种无磷环保型缓蚀阻垢剂并降低其成本，不仅有利于应对企业日趋严峻的环保压力，而且有利于提高自身水处理的核心竞争力及影响力。


技术实现要素：

4.本发明提供一种无磷缓蚀阻垢剂及其制备方法，水质应用范围广，投加方式灵活，绿色环保，采用其进行水处理时在降低系统的运行成本同时，还可以降低水体中的药剂总量，减轻环境负荷。
5.本发明的技术方案是，一种无磷缓蚀阻垢剂，包括缓蚀组分和阻垢组分；
6.其中缓蚀组分包括按重量计的以下成分：聚羧酸盐10％-20％、聚磺酸盐5％-10％、锌盐5％-10％、bta 0.5-1％、ph调节剂5％和葡萄糖酸钠5％，其余为去离子水；
7.阻垢组分包括按重量计的以下成分：聚羧酸盐15％-30％、聚磺酸盐5％-10％、聚羧酸脂5％-10％和阻垢剂3-5％，其余为去离子水。
8.进一步地，所述的缓蚀组分的聚羧酸盐为hpma或其改性化合物；阻垢组分的聚羧酸盐为hpma、paa或hpma改性化合物，或paa改性化合物。
9.进一步地，所述的聚磺酸盐为以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸作为单体的均聚或共聚物。
10.进一步地，所述的锌盐为硫酸锌或氯化锌。
11.进一步地，所述的ph调节剂为硼砂、酒石酸或酒石酸盐。
12.进一步地，所述聚羧酸脂为hpma、paa及其改性化合物的甲脂或乙脂。
13.进一步地，所述阻垢组分中的阻垢剂为pesa、pasp中的一种或几种。
14.本发明还涉及制备所述无磷缓蚀阻垢剂的方法，包括以下步骤：
15.其中缓蚀组分制备时：
16.s1、先加入聚羧酸盐、聚磺酸盐、加入部分去离子水使得总质量达到单批生产质量的35％，搅拌物料混合均匀。
17.s2、加入锌盐与bta，混匀后加入ph调节剂与葡萄糖酸钠，继续搅拌10-20min。
18.s3、最后在搅拌的条件下加入剩余去离子水，混匀即得；
19.阻垢组分制备时：
20.s1、先加入聚羧酸盐、聚磺酸盐、聚羧酸脂混匀，在搅拌条件下加入去离子水并混匀；
21.s2、在搅拌条件下加入阻垢剂，混匀即得。
22.本发明还涉及所述无磷缓蚀阻垢剂在水处理中的应用，水处理时根据水质与循环水运行状态灵活的改变缓蚀组分及阻垢组分的投加比例。
23.进一步地，在系统运行初期，系统的腐蚀倾向较为明显时：使用阻垢组分比例较低，缓蚀组分比例较高的投加方式运行，随着系统浓缩倍数的提升，系统的腐蚀倾向逐渐下降，结垢倾向逐渐上升，此时应该逐渐减小缓蚀组分加入量，增加缓蚀组分加入量。
24.本发明具备以下有益效果：
25.1、本发明通过将无磷缓蚀阻垢剂拆分成两种组分，增加药剂本身的稳定性，避免了药剂缓蚀剂中的锌盐与部分阻垢剂的成分中成分出现不相容的情况。使各组分均可以长期稳定存在于系统中。同时通过将无磷缓蚀阻垢剂拆分可以在生产创造更利于缓蚀剂固体成分溶解分散的体系，提升了生产效率。
26.2、在系统运行的初期，系统的腐蚀倾向较为明显，此时系统对缓释性的组分消耗较为明显，缓蚀与成膜会造成缓释性的消耗。系统浓缩倍数的提升，系统的腐蚀倾向逐渐下降，系统中的锌盐、bta等缓蚀性成分开始累积。降低缓蚀组分加入量可以节约成本的同时降低锌盐的缓蚀性成分结垢等风险，有利于系统处理效果的提升。
27.3、通过将无磷缓蚀阻垢剂拆分成两种组分，其进行水处理时可以有效降低系统的运行成本，同时通过更加精准有效的投加可以降低水体中的药剂总量，减轻环境负荷。
附图说明
28.图1为应用案例中水的阻垢率图。
29.图2为应用案例中水的ph图。
具体实施方式
30.下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。
31.实施例1：
32.一种无磷缓蚀阻垢剂：包括缓蚀组分和阻垢组分。
33.其中缓蚀组分包括以下成分：paa 10g、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸-丙烯酸共聚物8.5g、氯化锌10g、bta 0.5g、硼砂5g和葡萄糖酸钠5g，去离子水61g；
34.阻垢组分包括按重量计的以下成分：paa 20g、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸-丙烯酸共聚物10g、聚丙烯酸甲脂10g和pesa 2g，pasp 2g，去离子水56g。
35.其中缓蚀组分制备时：
36.s1、先加入paa、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸-丙烯酸共聚物、加少量离子水使得总质量达到单批生产质量的35％，搅拌约10min使得前诉物料混合均匀。
37.s2、后加入锌盐(氯化锌)与bta，拌10min，加入ph调节剂硼砂与葡萄糖酸钠，继续搅拌20min。
38.s3、在搅拌的条件下加剩余去离子水，继续搅拌40min后罐装。
39.阻垢组分制备时：
40.s1、先加入聚羧酸盐paa、聚磺酸盐2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸-丙烯酸共聚物、聚丙烯酸甲脂搅拌约10min后，在搅拌条件下加入去离子水，搅拌约30min。
41.s2、在搅拌条件下加入阻垢剂pesa和pasp，继续搅拌20min后罐装。
42.实施例2：
43.一种无磷缓蚀阻垢剂：
44.其中缓蚀组分包括以下成分：改性paa(对标acmer0100)20g、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸丙烯酸共聚物5g、硫酸锌5g、bta 1g、酒石酸5g和葡萄糖酸钠5g，去离子水59g；
45.阻垢组分包括以下成分：改性paa(对标acmer0100)30g、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸丙烯酸共聚物5g、聚丙烯酸乙脂5g和pasp 5g，去离子水55g。
46.实施例3：
47.一种无磷缓蚀阻垢剂：
48.其中缓蚀组分包括以下成分：hpma 10g、paa 5g、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸-丙烯酸-丙烯酸脂共聚物10g、硫酸锌8g、bta 0.5g、酒石酸钾钠5g和葡萄糖酸钠5g，去离子水56.5g；
49.阻垢组分包括以下成分：hpma 20g、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸-丙烯酸-丙烯酸脂10g、聚丙烯酸羟乙脂10g和pesa 3g，去离子水57g。
50.园区循环水补充水(实验用水)水质参数如下表1所示。
51.表1
[0052][0053]
产品缓蚀性能评价数据取1l生产水，事先投加药剂、使药剂在实验后的浓度为预设的使用浓度；搅拌均匀后在70℃条件下，让水体自然浓缩。在其体积剩余200ml时取出，在密闭条件下让其自然冷却，用中速定量滤纸过滤后测量水体中的离子浓度并计算阻垢率，结果如下表2所示。
[0054]
表2
[0055][0056]
产品缓蚀性能评价数据通过采用旋转挂片实验在实验了多组以配方fx-601主体为主体的复配组合：实验周期77小时；挂片材质为碳钢a3，温度为80
±
1℃，具体腐蚀率见下表3，
[0057]
表3
[0058]
性能指标实施例1实施例2实施例3腐蚀率，mm/a(值越低，缓蚀性能越好)0.04010.06920.0397
[0059]
应用案例：
[0060]
将实施例3制备的无磷缓蚀阻垢剂应用到水处理中。
[0061]
具体处理方法，在系统浓缩倍数为1-2时，系统的腐蚀倾向较为明显时；使用比例为无磷缓蚀阻垢剂a组分80ppm；b组分20ppm，随着系统浓缩倍数的提升，无磷缓蚀阻垢剂a的投加浓度逐渐减小，无磷缓蚀阻垢剂b的投加浓度逐渐增大，浓缩倍数为23时无磷缓蚀阻垢剂a组分40ppm；b组分60ppm；浓缩倍数为3-3.5时无磷缓蚀阻垢剂a组分20ppm；b组分80ppm；
[0062]
在系统运行后期(浓缩倍数＞3.5)，系统的结垢倾向较为明显时，使用比例为无磷缓蚀阻垢剂a组分10ppm；无磷缓蚀阻垢剂b组分90ppm。
[0063]
图1为阻垢率的图；图2为ph的图。可见系统阻垢在4倍运行的条件下可以稳定运行，ph足够率保持稳定。
[0064]
通过实验验证在系统运行初期，有较为缓慢预膜过程，在原水条件下3天挂片未腐蚀，均为出现明显的成膜。通过硫酸铜预膜检测液测试，出现红点的时间为5367s(明显好于国标要求的大于10s)。
[0065]
在后续运行中药剂的阻垢率可以达到90％，并且循环水的ph值维持稳定，水体澄清，浊度小于10ntu，铁含量小于0.5mg/l，换热器的污垢热阻低于国标规定的3.44
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10-4m2
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k/w，悬挂于系统中碳钢、不锈钢和铜挂片均低于国标规定的0.075mm/a和0.005mm/a。