專利名稱：用于抑制水介質(zhì)中的腐蝕的組合物和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及處理水體系以減少與其接觸的金屬表面上的腐蝕，其中限制有機(jī)抑制劑的用量以幫助減少處理的碳足跡(carbon footprint) 0
背景技術(shù)：
數(shù)年來，諸如麻點(diǎn)的腐蝕和伴隨影響的問題困擾著水體系。例如，水垢傾向于積聚在各種水體系的內(nèi)壁上，由此大大降低體系的操作效率。以此方式，嚴(yán)重妨礙特定體系的傳熱功能。腐蝕是金屬與其環(huán)境的降解性電化學(xué)反應(yīng)。腐蝕將精煉金屬回復(fù)到其天然狀態(tài)。 例如，鐵礦石為氧化鐵。氧化鐵被精煉成鋼。當(dāng)鋼腐蝕時，形成氧化鐵，如果未加以注意，其可導(dǎo)致金屬故障或破壞，引起特定水體系停止運(yùn)轉(zhuǎn)，直到進(jìn)行必要的修復(fù)為止。通常，在冷卻水體系中，已經(jīng)證明腐蝕以及麻點(diǎn)損害體系的總效率。許多冷卻水體系在體系處理中使用正磷酸鹽來促進(jìn)與體系水接觸的金屬表面的鈍化。然而，基于磷的抑制劑的當(dāng)前成本猛漲，這是由于農(nóng)業(yè)肥料對于P2O5礦石的需求增加。并且，美國和歐洲的環(huán)境法規(guī)已經(jīng)對排放到當(dāng)?shù)睾恿髦械牧姿猁}提高了限制。因此，已經(jīng)注意到低磷酸鹽或無磷酸鹽處理方法的用途日益增加，同時強(qiáng)調(diào)所有或主要有機(jī)處理方法通常需要比較高的有效處理用量(即> 50ppm)。令人遺憾的是，這些高水平的有機(jī)處理用量增加了體系中的生物食物(碳足跡)且增加了向體系供給毒性殺生物化合物的需要?？梢詮膬蓚€不同的觀點(diǎn)來看碳足跡減少的益處。首先，可以從節(jié)約能量消耗來看碳足跡減少，否則，將需要合成有機(jī)抑制劑。在此，需要產(chǎn)生的較低量的有機(jī)物質(zhì)產(chǎn)生較少廢物、較少排放等。其次，供生物生長用的食物產(chǎn)生減少，導(dǎo)致控制微生物活性所需的殺生物劑的進(jìn)料量減少。發(fā)明概述本發(fā)明涉及抑制與諸如冷卻水體系的水體系接觸的金屬的腐蝕的方法，其包括向水體系中加入多價金屬離子和有機(jī)腐蝕抑制或沉積控制劑化合物。在一個優(yōu)選的實施方案中，所述多價金屬離子選自Al和Mn。在本發(fā)明的一個實施方案中，所述腐蝕抑制/沉積控制劑(DCA)化合物可選自羥
基酸、膦酰基羧酸、聚羥基丁二酸和聚馬來酸或聚馬來酸酐。所述多價金屬鹽在水體系中的存在量可為約0. 1-lOppm，有機(jī)腐蝕抑制劑/DCA化合物的存在量為約1至小于50ppm。與當(dāng)前使用的許多全有機(jī)或有機(jī)/低磷酸鹽處理相比， 有機(jī)腐蝕抑制劑/DCA化合物的這種低用量有助于改善處理的碳足跡。還提供了包含多價金屬離子和腐蝕抑制/DCA化合物的水基組合物，其中提供約1 份多價金屬離子比約0. 1-500份腐蝕抑制劑/DCA的摩爾比。發(fā)明詳述我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用諸如Al和Mn的多價金屬離子顯著降低提供對諸如工業(yè)冷卻塔的水體系中的有效腐蝕和處置控制所必須的羥基酸、膦?；人?、聚烷基羥基丁二酸和聚馬來酸或酸酐的濃度。本發(fā)明的一方面，提供抑制水體系中金屬腐蝕的方法，其中將多價金屬離子和腐蝕抑制或沉積控制劑(DCA)化合物加到所述體系中。在一個特定的實施方案中，加入約 0. I-IOppm的多價金屬離子，腐蝕抑制劑的進(jìn)料量為約1至小于50ppm。這些進(jìn)料量突出了本發(fā)明的一個特點(diǎn)，即，腐蝕抑制劑/DCA的“碳足跡”由于由本發(fā)明的降低的用量水平而得到改善。也就是說，對于腐蝕抑制劑/DCA，可使用低于正?；騻鹘y(tǒng)的進(jìn)料水平。關(guān)于可使用的多價金屬離子，在一個實施方案中，這些多價金屬離子可選自Mn+2、 Ni+2、Al+3和Sn+2。優(yōu)選所述離子選自Al和Mn。Al和Mn離子可使用的示例性鹽包括氯化錳、硝酸錳、乙酸錳和硫酸錳銨。示例性鋁鹽包括乙酸鋁、溴酸鋁、溴化鋁和其六水合物和五水合物、氯酸鋁、檸檬酸鋁、氯化鋁和其六水合物、氟化鋁、碘化鋁和六水合物、乳酸鋁、硝酸鋁、硫酸鋁和其水合物。關(guān)于可加入的腐蝕抑制劑/DCA化合物，其包括羥基酸、膦?；人帷⒕哿u基丁二酸和聚馬來酸或酸酐。在一個具體的實施方案中，所述羥基酸由下式表示Q- (Rl)a- (R2)b- (R3)c-C00H其中a、b和c為約1-6的整數(shù)，條件是(a+b+c > 0) ；R1、R2和R3為以無規(guī)或嵌段鏈序的重復(fù)單元且分別選自C = 0或CYZ，其中Y和Z分別選自H、OH、CHO、COOH、CH3、CH2OH、 CH (OH)2XH2 (COOH)、CH (OH) (COOH) ,CH2 (CHO)和 CH (OH) CHO,使得所述 Bl 具有如在其完全水合形式中所書寫的最少一個OH基團(tuán)。式中的Q為COOH或CH2OTL在另一實施方案中，所述羥基酸選自黏酸、D-葡糖二酸、酮基丙二酸、酒石酸和檸檬酸。優(yōu)選D-葡糖二酸。也可將膦?；人嵊米鞲g抑制劑/DCA，腐蝕抑制劑/DCA待與多價金屬離子結(jié)合使用。本發(fā)明的一方面，這些膦?；人峥蛇x自膦?；《岬途畚?、膦?；《岷拖率降恼{(diào)聚膦?；圄人?br> 權(quán)利要求
1.抑制與水體系接觸的金屬的腐蝕的方法，其包括向所述水體系中加入a)多價金屬離子；和b)腐蝕抑制或沉積控制劑(DCA)化合物。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述多價金屬離子包含選自Al和Mn的成員。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述腐蝕抑制/DCA化合物為選自Bl羥基酸、B2膦?；人?、B3羥基丁二酸和B4聚馬來酸或聚馬來酸酐的成員。
4.權(quán)利要求3的方法，其中所述多價金屬鹽A的存在量為約0.1-lOppm，所述腐蝕抑制劑B的存在量為約1至小于50ppm，且其中所述水體系為冷卻水體系。
5.權(quán)利要求4的方法，其中Bl存在且具有下式 Q-(Rl)a-(R2)b-(R3)c-C00H,其中a、b和c為0-6的整數(shù)，條件是(a+b+c >0) ；Q為COOH或CH2OH ；RUR2和R3為以無規(guī)或嵌段鏈序的重復(fù)單元且分別選自C = 0或CYZ，其中Y和Z分別選自H、OH、CH0、 C00H、CH3、CH2OH, CH (OH)2, CH2 (COOH)、CH (OH) (COOH)、CH2 (CHO)和 CH (OH) CH0,使得所述 Bl具有如在其完全水合形式中所書寫的最少一個OH基團(tuán)。
6.權(quán)利要求5的方法，其中所述羥基酸選自黏酸、D-葡糖二酸、酮基丙二酸、酒石酸和檸檬酸。
7.權(quán)利要求5的方法，其中所述羥基酸為葡糖二酸。
8.權(quán)利要求4的方法，其中所述B2存在且包括選自膦?；《岬途畚?、膦?；《岷拖率降恼{(diào)聚膦?；圄人岬某蓡T
9.權(quán)利要求8的方法，其中所述膦酰基羧酸包含所述膦?；《岷退稣{(diào)聚膦?；圄人岬幕旌衔?。
10.權(quán)利要求4的方法，其中B3存在且具有下式
11.權(quán)利要求10的方法，其中所述B3為聚乙氧基丁二酸，其中兩個R4均為H，Zl 為-0-，M為H和η為2。
12.權(quán)利要求8的方法，其中所述Β3為氨羥基丁二酸，其中兩個R4均為H，Zl為-ΝΗ-， η為2且兩個M均為H。
13.權(quán)利要求8的方法，其中Β3為P二氨基亞二甲苯基(P diaminoxylylene)和羥基丁二酸，兩個R4均為H，兩個M均為H且N為2。
14.權(quán)利要求4的方法，其中B4存在且為已在水介質(zhì)中制備的聚馬來酸。
15.用于處理水介質(zhì)的腐蝕抑制處理組合物，其包含(a)多價金屬離子；和(b)腐蝕抑制/DCA化合物。
16.腐蝕抑制處理組合物，其中所述多價金屬離子選自Al和Mn，且其中所述腐蝕抑制 /DCA化合物(b)為選自Bl羥基酸、B2膦?；人?、B3羥基丁二酸和B4聚馬來酸或聚馬來酸酐的成員，所述組合物存在于水介質(zhì)中。
17.權(quán)利要求16的組合物，其中Bl存在且具有下式 Q-(Rl)a-(R2)b-(R3)c-C00H,其中a、b和c為0-6的整數(shù)，條件是(a+b+c >0) ；Q為COOH或CH2OH ；RUR2和R3為以無規(guī)或嵌段鏈序的重復(fù)單元且分別選自C = 0或CYZ，其中Y和Z分別選自H、OH、CH0、 C00H、CH3、CH2OH, CH (OH)2, CH2 (COOH)、CH (OH) (COOH)、CH2 (CHO)和 CH (OH) CH0,使得所述 Bl具有如在其完全水合形式中所書寫的最少一個OH基團(tuán)。
18.權(quán)利要求17的組合物，其中所述羥基酸選自黏酸、D-葡糖二酸、酮基丙二酸、酒石酸和檸檬酸。
19.權(quán)利要求18的組合物，其中所述羥基酸為葡糖二酸。
20.權(quán)利要求16的組合物，其中所述B2存在且包括選自膦?；《岬途畚?、膦酰基
21.權(quán)利要求20的方法，其中所述膦酰基羧酸包含所述膦?；《岷退稣{(diào)聚膦?；圄人岬幕旌衔?。
22.權(quán)利要求16的方法，其中B3存在且具有下式丁二酸和下式的調(diào)聚膦?；圄人岬某蓡T
23.權(quán)利要求22的組合物，其中所述Β3為聚乙氧基丁二酸，其中兩個R4均為H，Zl 為-0-，M為H且η為2。
24.權(quán)利要求22的組合物，其中所述Β3為氨羥基丁二酸，其中兩個R4均為H，Zl 為-ΝΗ-，η為2且兩個M均為H。
25.權(quán)利要求22的組合物，其中Β3為P二氨基亞二甲苯基，兩個R4均為H，兩個M均為H且η為2。
26.權(quán)利要求16的組合物，其中Β4存在且為已在水介質(zhì)中制備的聚馬來酸。
27.改善具有約0.1-1. Oppm的正磷酸鹽的水體系中的腐蝕抑制的方法，其包括向所述體系中加入a)約0.3-0. 5ppm的多價金屬離子；和b)量為約l_25ppm的聚馬來酸或酸酐。
28.權(quán)利要求27的方法，其中所述多價金屬離子選自Al和Mn且其中所述聚馬來酸或酸酐是基于水的。
29.權(quán)利要求觀的方法，其還包括約2-25ppm的c)選自丙烯酸、丙烯酸共聚物、丙烯酰胺和N-烷基丙烯酰胺聚合物和共聚物的聚合物分散劑。
全文摘要
本發(fā)明提供用于諸如冷卻水體系的水體系的腐蝕抑制處理的方法和組合物。所述方法包括對所述水體系結(jié)合使用諸如Al或Mn的多價金屬離子和腐蝕抑制劑/沉積控制劑(DCA)。所述腐蝕抑制劑DCA可為諸如羥基酸、膦?；人?、聚羥基丁二酸、或聚馬來酸或酸酐的有機(jī)化合物。
文檔編號C23F11/12GK102203322SQ200980143792
公開日2011年9月28日 申請日期2009年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者C·C·皮爾斯, P·D·德克, R·克羅維托 申請人:通用電氣公司