一种环保型高效低膦阻垢缓蚀组合物、其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种环保型高效低膦阻垢缓蚀组合物、其制备方法，包括以下组分：低膦聚合物、膦羧酸多元共聚物、铜缓蚀剂、水。可通过以下方法制备：将２－磷酸基－１，２，４－三羧酸丁烷、丙烯酸－磺酸盐三元共聚物抽入反应釜中，搅拌，混匀；在搅拌情况下，将苯骈三氮唑加入反应釜中，继续搅拌，待苯骈三氮唑溶解；加水搅拌混匀，即得本发明专利技术组合物。本发明专利技术还提供了该组合物在热力设备结垢及腐蚀的循环水处理中的应用。本发明专利技术组合物具有显著的阻垢、缓蚀的效果，腐蚀速率只相当于国家标准的１／３。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种环保型高效低磷阻垢缓蚀组合物、其制备方法和应用，尤其涉及在热力设备结垢及腐蚀的循环水处理中使用的阻垢缓蚀组合物及其制备方法和应用。
技术介绍
含磷阻垢缓蚀剂的发展最早始于50年代初，为了减少冷却水中铬酸盐含量，美国即着手于利用协同效应的原理，在铬酸盐配方中加入无机磷酸盐和锌盐，使铬酸盐在配方中由原来的200mg/l降至20mg/l以下，减轻了对环境污染的程度。60年代初期，为了避免铬酸盐给人体和环境带来的危害，美国首先开发合成了有机磷化合物，并于1967年开发出了全有机、非金属冷却水方案——有机磷酸盐与聚合物复合配方，该方案首次提供了在碱性冷却水条件下抑制腐蚀结垢的方法，这一技术上的突破，促进了磷系水处理剂的发展。到了80年代之后，由于环保法规更趋严格明确要求限制磷的排放。资源保护与回收法也要求节约用水，增加水的循环利用。所有这些在客观上也为新型高效阻垢缓蚀剂的研制开发提供了良好契机。为适应环保要求的不断变化及更加苛刻的水质条件，国外水处理剂的研制开发的热点之一就是有机磷羧酸缓蚀阻垢剂及其应用开发，其中最具有代表性的就是2-磷酸丁烷-1，2，4-三羧酸(即PBTCA)。该产品是德国Hass Geffers Cologue于1970年研制合成的专利产品。因其在水处理方面表现出优异的阻垢缓蚀性能而在工业上得到广泛的应用。近年来国外又专利技术了含磷聚合物阻垢缓蚀剂，并取得了一定的应用。含磷阻垢缓蚀剂一般可分为两大类，无机磷类和有机磷类。见下表 含磷阻垢缓蚀剂 在我国，从60年代开始，含磷阻垢缓蚀剂的发展经历了从无机磷酸盐类到有机膦类，如有机膦酸酯、有机膦酸盐的历史。到80年代之后，由于我国环境保护要求限制磷的排放，又出现了含磷量较低的膦羧酸类缓蚀阻垢剂。膦羧酸类缓蚀阻垢剂分子中同时含有膦基(-PO3H)和羧基(-COOH)，具有代表性的有2-膦基丁烷-1，2，4三羧酸(PBTCA)和2-羟基膦基乙酸(HPAA)。膦羧酸类阻垢缓蚀剂含磷量低，热稳定性好，在较宽的范围内具有独特的缓蚀阻垢效果，在水处理药剂行业得到广泛的关注。在众多含磷阻垢缓蚀剂中，曾有过聚磷酸盐、有机膦酸酯、有机膦酸盐、有机膦羧酸、含膦聚合物等，这些阻垢缓蚀剂在其应用的时期都发挥了很重要的作用，但又存在着缺点。对于聚磷酸盐，它是一种阴极型和沉淀膜性缓蚀剂，在使用中存在着需控制PH值，难以控制腐蚀速度，在循环水中停留时间过长，容易增大水解率等缺点，因此早在过去的十年中，聚磷酸盐阻垢缓蚀剂在我国已逐渐被其他品种的阻垢缓蚀及所取代，加酸调PH值的无机磷加锌水处理方案也逐渐被淘汰。有机膦酸酯属于阳极型腐蚀抑制剂，其阻垢机理主要是使钙垢晶格畸变，阻碍钙垢的正常生长。其突出优点是它能在含油污的水质条件下保持阻垢缓蚀作用，也能在较高的浓缩倍数下进行，冷却水的总溶固量可以允许提高到3000mg/l。但是有机膦酸酯在温度较高、碱性较强的的情况下，也容易水解，产生正磷酸和相应的醇，丧失阻垢缓蚀的作用，由于有机膦酸酯的用量很低，一般只有10mg/l左右，因此水解后生成的磷酸钙垢不致于产生不良后果。有机膦酸盐是六十年代后期陆续开发，七十年代前后确定的水处理药剂，它的出现使水处理技术向前迈了一大步。有机膦酸盐属于阴极型缓蚀剂，它与无机磷酸盐相比有较好的化学稳定性，但在特定条件下也会分解成正磷酸盐，可能会出现水解，另外，有机膦酸盐的缓蚀效果受水中离子的含量影响较大，钙离子浓度太大，缓蚀效果就差。有机膦羧酸，其分子结构中既有磷酸盐的磷基团(-PO3H2)又有聚羧酸基团(-COOH)，同时兼具两种性能缓蚀、阻垢。含膦聚合物是一类比较特殊的聚合物，实际上是由一种无机单体次磷酸，其在聚合时亦起到引发剂的作用，是与其它有机单体共聚而成的。其特点是将羧基和膦酸基结合在同一个分子上，因此被称之为聚膦酸羧酸(英文简称PCA)。目前已开发出的和正在研制的PCA品种较多，视共聚物单体不同分为膦基聚丙烯酸极其共聚物和膦基聚马来酸及其共聚物。冷却水处理剂的更新发展，在很大程度上可以说是环保要求不断提高的结果。几十年来，含磷阻垢缓蚀剂的发展趋势是从无机磷类到有机膦类、从有机膦酸到有机膦羧酸及含膦聚合物，磷的含量不断得到下降。下表为常用含磷水处理剂的含磷量表，从下表中我们可看到含磷聚合物在未来的十几年仍将是含磷阻垢缓蚀剂的发展方向。常用含磷水处理剂的含磷量表 随着经济的腾飞和发展，社会用水量急剧增加，节约用水，提高水资源的利用率已是当务之急。各重工业大型企业、火力发电企业都是用水的大户，加强水的管理，提高循环水管理水平，节约用水是必然发展趋势。然而，水的循环利用，浓缩倍数的提高要求必须采取适当的水处理技术，以解决热力设备的结垢及腐蚀问题。热力设备的结垢及腐蚀不仅会造成设备的结垢及腐蚀损坏，更重要的是它会导致设备无法正常运行，直接制约着机组安全、经济运行，严重时将会给企业带来重大损失。但上述含磷阻垢缓蚀剂仍然存在不能有效阻垢和缓蚀的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种环保型高效低膦阻垢缓蚀组合物、其制备方法和应用，尤其提供一种在热力设备结垢及腐蚀的循环水处理中使用的阻垢缓蚀组合物及其制备方法和应用，克服了现有含磷阻垢缓蚀剂不能有效阻垢和缓蚀的缺点。本专利技术提供的一种低膦环保型阻垢缓蚀剂，是由低膦聚合物、膦羧酸多元共聚物和特种铜缓蚀剂为主要成分的复合型水处理组合物，可广泛应用于环保及资源综合利用领域，尤其在热力设备结垢及腐蚀的循环水处理中使用。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的一种环保型高效低膦阻垢缓蚀组合物，包括以下组分低膦聚合物、膦羧酸多元共聚物、铜缓蚀剂、水。所述组分可为以下重量份组分低膦聚合物20-40、膦羧酸多元共聚物40-70、铜缓蚀剂2-6、水55-80；优选为以下重量份组分低膦聚合物25-35、膦羧酸多元共聚物50-60、铜缓蚀剂3-5、水60-75；最好为以下重量份组分低膦聚合物30、膦羧酸多元共聚物55、铜缓蚀剂4、水68。其中低膦聚合物具体成分可为2-膦基丁烷-1，2，4三羧酸(PBTCA)，分子式为C7H11O9P。化学结构式为 其既有膦酸又有羧酸的结构特性，故能体现出良好的缓蚀阻垢性能，与常用的有机膦酸，如氨基三甲叉膦酸(ATMP)、HEDTMP(乙二胺四甲叉膦酸鈉)相比，具有卓越的特性，同时在高温阻垢性能方面远远优于有机膦酸，能提高锌的溶解度，甚至在PH值为9.5时也能使锌处于溶解状态。膦羧酸多元共聚物具体成分可为丙烯酸-磺酸盐三元共聚物，分子式为nm，或更多元共聚物，n和m在此共聚物分子式中为可为已知的整数，并且这些共聚物在本专利技术中具有相近的效果；具体为丙烯酸及2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)多元共聚物，兼有缓蚀及阻垢的性能，对磷酸钙及锌垢有卓越的阻垢能力，对三氧化二铁有良好的的分散性能，适用于高PH、高碱度、高硬度的水质，是实现高浓缩倍数运行的理想的阻垢分散剂。所述盐可为已知的钠盐、钾盐等。所述铜缓蚀剂具体成分可为苯骈三氮唑，其分子式为C6H5N3。化学结构式为 苯骈三氮唑是白色或青白色针状结晶。BTA(苯骈三氮唑)与铜原子能形成共价键和配位键，相互交替成键状聚合体，在铜表面组成多层防护膜，使铜的表面不产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环保型高效低膦阻垢缓蚀组合物，包括以下组分：低膦聚合物、膦羧酸多元共聚物、铜缓蚀剂、水。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雪冬，刘彦华，
申请(专利权)人：北京拓凯化工技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]