阅读说明：本技术 一种不含磷循环水缓蚀剂 (Circulating water corrosion inhibitor without phosphorus ) 是由 尹明静 许谦 于 2019-09-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种不含磷循环水缓蚀剂,属于阻垢缓蚀剂领域。本发明按照质量分数计,由以下组分组成：腐植酸钠8~30%、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸共聚物1~8%、N,N-二甲基-3-脂肪酰胺基丙胺0.5~8%、苯骈三氮唑0.5~5%、水溶性季铵盐0.1~4%、无机锌盐2~10%、余量水。本发明不含磷循环水缓蚀剂,配方组分的稳定性、减阻缓蚀以及环保安全已得到验证,容易推广。本发明不含磷循环水缓蚀剂兼有阻垢、缓蚀和节能的效果,且阻垢、缓蚀效果远超国家标准和行业标准,适用于工业装置中的循环水处理系统。(The invention discloses a phosphorus-free circulating water corrosion inhibitor, which belongs to the field of scale and corrosion inhibitors and comprises, by mass, 8 ~ 30% of sodium humate, 1 ~ 8% of acrylic acid-2-acrylamide-2-methylpropyl sulfonic acid copolymer, 0.5 ~ 8% of N, N-dimethyl-3-fatty amido propylamine, 0.5 ~ 5% of benzotriazole, 0.1 ~ 4% of water-soluble quaternary ammonium salt, 2 ~ 10% of inorganic zinc salt and the balance of water.)

一种不含磷循环水缓蚀剂

技术领域

本发明涉及阻垢缓蚀剂领域，涉及冷却处理过程中具有减阻功能和减缓对工业设备腐蚀的精细化学品助剂，特别涉及一种不含磷循环水缓蚀剂。

背景技术

工业循环水处理在运行过程中，有各种换热器、泵、管道等金属设备，由于水中所含胶体、悬浮物、溶解盐类及溶解气体等氧化性物质会对其发生腐蚀及结垢。不仅会造成节能减排任务繁重，同时也对安全生产构成威胁，因而近年来受到普遍关注。

使用缓蚀剂不改变腐蚀环境就可获得良好的防腐蚀、结垢效果，是首选的腐蚀控制的有效方法。单一品种的药剂在使用时其缓蚀效果往往不够理想，目前两种主要的缓蚀剂锌盐和聚磷酸盐在冷却水中都不够稳定。锌盐在高pH值时易析出从而丧失缓蚀能力；而聚磷酸盐易水解生成磷酸钙垢而失效。所以需要开发出复合缓蚀剂。有机聚磷酸盐和有机聚羧酸盐之间有较强的协同作用，所以工业水处理时以二者复配效果较好。但这些药剂价格昂贵，尚未广泛使用。

腐殖酸钠是复杂的高分子羧酸盐混合物，没有固定的分子结构和分子量，可以溶于水。其富含羧基、羟基等有机基团，具有离子交换、吸附、络合等性质及良好的分散性，且能有效地分散金属氧化物，因而表现出良好的缓蚀性能，这些作用与有机聚羧酸盐功能相似，且价格便宜。故选择腐植酸钠代替有机聚羧酸盐和其他水处理剂复配。

申请公布号为“CN104775124A”的中国发明专利“一种循环水多功能缓释剂”公开了一种多功能缓释剂，该循环水多功能缓释剂主要通过腐植酸钠、HEDP、T-225组成，还可以包括硫酸锌、BTA或TTA。以上发明专利是本课题组的2014年的研究成果，虽然其兼有阻垢、缓蚀和节能的效果，但是效果仍有待进一步提升。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种兼有缓蚀、阻垢、节能的多功能且成本低的不含磷循环水缓蚀剂。本发明的不含磷循环水缓蚀剂特别适合应用于工业循环冷却水对管道设备的腐蚀。

本发明的技术方案为：

一种不含磷循环水缓蚀剂，按照质量分数计，由以下组分组成：

腐植酸钠 8~30%

丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸共聚物 1~8%

N,N-二甲基-3-脂肪酰胺基丙胺 0.5~8%

苯骈三氮唑 0.5~5%

水溶性季铵盐 0.1~4%

无机锌盐 2~10%

余量水。

本发明的不含磷循环水缓蚀剂是一种复合助剂，通过缓蚀和阻垢实验，创造性筛选出该助剂配方，再通过正交实验确定最佳的浓度范围。

本发明中，

腐植酸钠，离子交换、吸附、络合金属离子，并具有良好的分散性，分散金属氧化物，作为阻垢缓蚀剂，同时作为分散剂；

丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸共聚物，作为阻垢分散剂；

N,N-二甲基-3-脂肪酰胺基丙胺，作为分散剂，显著增加本发明缓释剂的分散效果；

苯骈三氮唑，阻垢作用；

水溶性季铵盐，阻垢作用；

无机锌盐，阻垢作用。

单种阻垢剂常由于不稳定而导致阻垢效果差，本发明的缓释剂经过复配，阻垢效果显著提升。

作为优选方案，水溶性季铵盐为羧甲基壳聚糖季铵盐。

作为优选方案，无机锌盐为硝酸锌、硫酸锌、氯化锌中的一种或多种。

作为优选方案，所述不含磷循环水缓蚀剂，按照质量分数计，由以下组分组成：

腐植酸钠 10~20%

丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸共聚物 2~6%

N,N-二甲基-3-脂肪酰胺基丙胺 1~5%

苯骈三氮唑 1~3%

水溶性季铵盐 0.5~2%

无机锌盐 4~7%

余量水。

进一步地，所述不含磷循环水缓蚀剂，按照质量分数计，由以下组分组成：

腐植酸钠 16%

丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸共聚物 4%

N,N-二甲基-3-脂肪酰胺基丙胺3%

苯骈三氮唑2%

水溶性季铵盐 1%

无机锌盐6%

余量水。

所述不含磷循环水缓蚀剂的制备方法，向容器中加入水，采用碱液调节溶液pH值至9~11，分别加入腐植酸钠、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸共聚物、N,N-二甲基-3-脂肪酰胺基丙胺、苯骈三氮唑、水溶性季铵盐、无机锌盐，搅拌溶解，得不含磷循环水缓释剂。

作为优选方案，向容器中加入水，采用碱液调节溶液pH值至9~10。

本发明的有益效果为：

1）本发明不含磷循环水缓蚀剂，配方组分的稳定性、减阻缓蚀以及环保安全已得到验证，容易推广。

2）本发明不含磷循环水缓蚀剂兼有阻垢、缓蚀和节能的效果，且阻垢、缓蚀效果远超国家标准和行业标准，适用于工业装置中的循环水处理系统。

3）本发明不含磷循环水缓蚀剂，制备方便且成本较低。

具体实施方式

实施例1：

不含磷循环水缓蚀剂，按照质量分数计，由以下组分组成：

腐植酸钠 16g

丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸共聚物 4g

N,N-二甲基-3-脂肪酰胺基丙胺3g

苯骈三氮唑2g

羧甲基壳聚糖季铵盐 1g

硫酸锌6g

水 68g。

不含磷循环水缓蚀剂的制备方法，向烧杯中加入68mL水，采用氢氧化钠溶液调节溶液pH值至10，分别加入16g市售工业腐植酸钠、4g市售工业丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸共聚物、3g市售工业N,N-二甲基-3-脂肪酰胺基丙胺、2g市售工业苯骈三氮唑、1g市售工业羧甲基壳聚糖季铵盐、6g市售工业硫酸锌，搅拌溶解，得不含磷循环水缓释剂。

对于工业水循环系统，复合缓蚀剂添加量选择和效果评价一般采用旋转粘度计筛选。具体方法是在烧杯中配制0.1%左右的溶液，取适量的上述溶液加入到黏度测量杯中，在恒温下采用旋转粘度计在转速750rpm下测定黏度。同时，还可以采用旋转粘度计测定不同温度不同减阻剂浓度下的黏度。从而筛选出恒定温度下的减阻剂的浓度。

分别量取1.0mL、3.0mL、5.0mL、7.0mL、9.0mL本实施例制备的缓释剂溶于2000mL深井水中，在室温下采用旋转粘度计在转速为750rpm下对其进行评价，实验结果见表1。由表中可以看出，减阻剂在5.0mL以上时溶液黏度变化较小，定为添加浓度为2000mL深井水中添加5.0mL本实施例制备的缓释剂。

表1 实施例1缓释剂浓度对深井水粘度的影响

实施例2

不含磷循环水缓蚀剂，按照质量分数计，由以下组分组成：

腐植酸钠 10g

丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸共聚物6g

N,N-二甲基-3-脂肪酰胺基丙胺 1g

苯骈三氮唑 1g

羧甲基壳聚糖季铵盐 0.5g

硝酸锌 4g

水 77.5g。

对于工业水循环系统，复合缓蚀剂添加量选择和效果评价一般采用旋转粘度计筛选。具体方法是在烧杯中配制0.1%左右的溶液，取适量的上述溶液加入到黏度测量杯中，在恒温下采用旋转粘度计在转速750rpm下测定黏度。同时，还可以采用旋转粘度计测定不同温度不同减阻剂浓度下的黏度。从而筛选出恒定温度下的减阻剂的浓度。

分别量取1.0mL、3.0mL、5.0mL、7.0mL、9.0mL本实施例制备的缓释剂溶于2000mL深井水中，在室温下采用旋转粘度计在转速为750rpm下对其进行评价，实验结果见表1。由表中可以看出，减阻剂在5.0mL以上时溶液黏度变化较小，定为添加浓度为2000mL深井水中添加5.0mL本实施例制备的缓释剂。

表2 实施例2缓释剂浓度对深井水粘度的影响

实施例3

不含磷循环水缓蚀剂，按照质量分数计，由以下组分组成：

腐植酸钠 20g

丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸共聚物 2g

N,N-二甲基-3-脂肪酰胺基丙胺 5g

苯骈三氮唑3g

羧甲基壳聚糖季铵盐 2g

硫酸锌7g

水 61g。

不含磷循环水缓蚀剂的制备方法，向烧杯中加入61mL水，采用氢氧化钠溶液调节溶液pH值至11，分别加入20g市售工业腐植酸钠、2g市售工业丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸共聚物、5g市售工业N,N-二甲基-3-脂肪酰胺基丙胺、3g市售工业苯骈三氮唑、2g市售工业羧甲基壳聚糖季铵盐、7g市售工业硫酸锌，搅拌溶解，得不含磷循环水缓释剂。

实施例4

一种不含磷循环水缓蚀剂，按照质量分数计，由以下组分组成：

腐植酸钠 8g

丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸共聚物 8g

N,N-二甲基-3-脂肪酰胺基丙胺 0.5g

苯骈三氮唑 5g

羧甲基壳聚糖季铵盐 0.1g

氯化锌 10g

水 68.4g。

不含磷循环水缓蚀剂的制备方法，向烧杯中加入68.4mL水，采用氢氧化钠溶液调节溶液pH值至11，分别加入8g市售工业腐植酸钠、8g市售工业丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸共聚物、0.5g市售工业N,N-二甲基-3-脂肪酰胺基丙胺、5g市售工业苯骈三氮唑、0.1市售工业羧甲基壳聚糖季铵盐、10g市售工业氯化锌，搅拌溶解，得不含磷循环水缓释剂。

实施例5

一种不含磷循环水缓蚀剂，按照质量分数计，由以下组分组成：

腐植酸钠 30g

丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸共聚物 1g

N,N-二甲基-3-脂肪酰胺基丙胺 0.5g

苯骈三氮唑 0.5g

羧甲基壳聚糖季铵盐4g

硫酸锌 2g

水 62g。

不含磷循环水缓蚀剂的制备方法，向烧杯中加入62mL水，采用氢氧化钠溶液调节溶液pH值至10，分别加入市售30工业腐植酸钠、1g市售工业丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸共聚物、0.5g市售工业N,N-二甲基-3-脂肪酰胺基丙胺、0.5g市售工业苯骈三氮唑、4g市售工业羧甲基壳聚糖季铵盐、2g市售工业硫酸锌，搅拌溶解，得不含磷循环水缓释剂。