一種制氧廠循環(huán)水系統(tǒng)專用緩蝕阻垢劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種蝕阻垢劑，具體涉及一種制氧廠循環(huán)水系 統(tǒng)專用緩蝕阻垢劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 制氧系統(tǒng)是一個煉鋼企業(yè)的核心設(shè)備，關(guān)系到整個企業(yè)的安全生產(chǎn)和產(chǎn)量。
[0003]目前許多制氧循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)水采用地下水和地表水，都出現(xiàn)了換熱設(shè)備未見結(jié) 垢，而在空冷塔、上水泵過濾網(wǎng)及冷凍機(jī)等處結(jié)垢嚴(yán)重的情況。這種現(xiàn)象會造成空冷塔進(jìn)出 口壓差增高，分子篩進(jìn)水等危害，如果不加處理將影響到制氧系統(tǒng)的正常生產(chǎn)和生產(chǎn)安全。 本次發(fā)明的水處理藥劑具有優(yōu)良的阻垢分散和低溫條件下穩(wěn)定性好、阻垢效果顯著?？捎?效抑制設(shè)備的腐蝕、高溫區(qū)及低溫區(qū)結(jié)垢等問題，延長設(shè)備使用壽命和保證制氧系統(tǒng)安全、 正常生產(chǎn)，為企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
[0004] 因此，研宄開發(fā)一種實(shí)用性強(qiáng)的制氧廠循環(huán)水系統(tǒng)緩蝕阻垢劑是有廣泛應(yīng)用價(jià) 值的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于針對使用現(xiàn)有技術(shù)的存在的低溫結(jié)垢問題，提供一種制氧廠循 環(huán)水系統(tǒng)專用緩蝕阻垢劑。
[0006] 本發(fā)明還提供了上述制氧廠循環(huán)水系統(tǒng)專用緩蝕阻垢劑的制備方法。
[0007] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)： 本發(fā)明一種制氧廠循環(huán)水系統(tǒng)專用緩蝕阻垢劑，包括以下質(zhì)量百分含量的組分： 磺酸甲胺基聚環(huán)氧琥珀酸 25~40%， 丙烯酸-丙烯酸甲酯-丙烯酰胺-AMPS共聚物 20~30%， 馬來酸-丙烯酸共聚物 12~30%， 氧化石墨烯水分散液 3~5%， 脂肪醇聚氧乙烯醚 3~6%， BTA水溶液 15~40%。
[0008] 所述的氧化石墨烯水分散液，濃度為1. 5~2mg/ml，氧化石墨烯水分散液中的氧 化石墨烯為碳層表面具有羥基、羧基或羰基官能團(tuán)的改性石墨烯，層數(shù)為15~20層；粒徑 為5~10nm; 所述的馬來酸-丙稀酸共聚物，固體含量45~55wt%，游離單體（以馬來酸計(jì)） 9.Owt% ； 所述的脂肪醇聚氧乙烯醚，聚合度為18~20 ; 所述的BTA水溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10~15%。
[0009] 上述制氧廠循環(huán)水系統(tǒng)專用緩蝕阻垢劑，優(yōu)選以下質(zhì)量百分含量的組分： 磺酸甲胺基聚環(huán)氧琥珀酸 30%， 丙烯酸-丙烯酸甲酯-丙烯酰胺-AMPS共聚物 22%， 馬來酸-丙烯酸共聚物 16%， 氧化石墨烯水分散液 4%， 脂肪醇聚氧乙烯醚 5%， BTA水溶液 23%。
[0010] 本發(fā)明制氧廠循環(huán)水系統(tǒng)專用緩蝕阻垢劑，使用濃度為5~50mg/L，優(yōu)選6~ 20mg/l〇
[0011] 本發(fā)明制氧廠循環(huán)水系統(tǒng)專用緩蝕阻垢劑，其PH值適用范圍為7~9. 5,溫度適用 范圍為0~100°C;優(yōu)選PH值范圍7. 5~8. 5,溫度范圍2~75°C。
[0012] 上述制氧廠循環(huán)水系統(tǒng)專用緩蝕阻垢劑的制備方法為： 將磺酸甲胺基聚環(huán)氧琥珀酸、丙烯酸-丙烯酸甲酯-丙烯酰胺-AMPS共聚物、馬來 酸-丙烯酸共聚物和氧化石墨烯水分散液按比例混合，加熱至65~95°C，1. 5~2.Oh內(nèi) 滴加BTA水溶液，超聲處理15~20min，然后升溫至105°C，加入脂肪醇聚氧乙烯醚，回流 〇. 5~ih，再將物料降溫到75~85°C，趁熱過濾，濾液降溫，即為本發(fā)明制氧廠循環(huán)水系統(tǒng) 緩蝕阻垢劑。
[0013] 磺酸甲胺基聚環(huán)氧琥珀酸（SMA/PESA)是一種優(yōu)異的多功能循環(huán)水系統(tǒng)緩蝕阻垢 劑，與PESA相比，阻垢性能與緩蝕性能明顯提高，具有良好的復(fù)配協(xié)同效應(yīng)，結(jié)構(gòu)中含有羧 基、醚基、胺基、羥基、磺酸基等多種親水性基團(tuán)，它不僅可有效地提高化合物溶解性，還可 在金屬表面形成配位化合物而發(fā)生化學(xué)吸附，從而對其阻垢性能起到增強(qiáng)作用，多種官能 團(tuán)的協(xié)同效應(yīng)使其緩蝕阻垢性能大幅提高。
[0014] 丙烯酸-丙烯酸甲酯-丙烯酰胺-AMPS共聚物，對碳酸鹽、硫酸鹽、硅酸鹽和鐵鹽 等具有很強(qiáng)的分散和阻垢作用，與其它水處理藥劑具有良好的相容性和協(xié)同增效作用，對 包括磷酸鹽在內(nèi)的水垢的生成具有良好的分散作用，阻垢分散性能優(yōu)異。
[0015] 馬來酸-丙烯酸共聚物（MA/AA)，對碳酸鹽等具有很強(qiáng)的分散作用，熱穩(wěn)定性高， 可在300°C高溫等惡劣條件下使用，與其它水處理藥劑具有良好的相容性和協(xié)同增效作用， 對包括磷酸鹽在內(nèi)的水垢的生成具有良好的抑制作用，阻垢性能和耐高溫性能優(yōu)異。
[0016] 氧化石墨烯水分散液，由氧化石墨烯薄膜制備而得，不會發(fā)生沉淀，氧化石墨烯為 一種非傳統(tǒng)型態(tài)的軟性材料，具有聚合物、膠體、薄膜，以及兩性分子的特性。氧化石墨烯長 久以來被視為親水性物質(zhì)，其在水中具有優(yōu)越的分散性，但是，相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，氧化石 墨烯實(shí)際上具有兩親性，氧化石墨烯可如同界面活性劑一般存在界面，并降低界面間的能 量。氧化石墨烯與碳納米管結(jié)構(gòu)相似，具有較高的比表面積和表面豐富的官能團(tuán)，其比表面 積可達(dá)2600平方米/克，其表面大量的活性基團(tuán)如羧基、羰基、羥基、環(huán)氧基等，為污染物尤 其是重金屬的吸附提供充足的活性位點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)污染物的痕量消除，同時多種官能團(tuán)的協(xié) 同效應(yīng)可有效地提高化合物溶解性，使其阻垢性能大幅提高。
[0017] 脂肪醇聚氧乙烯醚（AE0)，是一種非離子表面活性劑，分子中的醚鍵不易被酸、堿 破壞，穩(wěn)定性較高，水溶性較好，耐電解質(zhì)，易于生物降解，配伍性好，對硬水不敏感，但隨著 水溫的升高，其溶解度會逐漸降低，在pH為3~11的范圍內(nèi)，脂肪醇聚氧乙烯醚水解穩(wěn)定。
[0018] 苯并三氮唑（BTA)，具有水油兩溶的特性，環(huán)保無毒，穩(wěn)定性好，可用于水處理系 統(tǒng)，油品的防銹，金屬表面處理，潤滑油的長久緩蝕，添加過程不需要乳化劑，在循環(huán)水處理 系統(tǒng)，作為緩蝕劑，阻垢劑，穩(wěn)定劑，并可與殺菌滅藻劑配合使用。
[0019] 本發(fā)明制氧廠循環(huán)水系統(tǒng)專用緩蝕阻垢劑中，以磺酸甲胺基聚環(huán)氧琥珀酸和丙烯 酸-丙烯酸甲酯-丙烯酰胺-AMPS共聚物為緩蝕阻垢劑主要成分，馬來酸-丙烯酸共聚物為 輔助緩蝕阻垢劑，同時添加氧化石墨烯水分散液和脂肪醇聚氧乙烯醚，制得一種綠色環(huán)保 無磷的制氧廠循環(huán)水系統(tǒng)緩蝕阻垢劑。其中磺酸甲胺基聚環(huán)氧琥珀酸、丙烯酸-丙烯酸甲 酯-丙烯酰胺-AMPS共聚物和馬來酸-丙烯酸共聚物緩蝕阻垢效果優(yōu)良，三者復(fù)配后阻垢 協(xié)同增效作用明顯，并且有很好的降解性，對環(huán)境沒有污染。加入BTA后，磺酸甲胺基聚環(huán) 氧琥珀酸、丙烯酸-丙烯酸甲酯-丙烯酰胺-AMPS共聚物與BTA具有良好的協(xié)同效應(yīng)，對鋼、 銅等金屬的緩釋阻垢效果明顯增強(qiáng)。氧化石墨烯水分散液，與磺酸甲胺基聚環(huán)氧琥珀酸、丙 烯酸-丙烯酸甲酯-丙烯酰胺-AMPS共聚物和馬來酸-丙烯酸共聚物兼容性好，同時具有很 好的吸附性能，可痕量消除污染物。上述成分與表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯醚復(fù)配后，水溶 性及穩(wěn)定性增強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)長時間貯存，對污染物尤其是重金屬增容作用明顯，尤其是對Ca2+、 C0廣、SO廣等離子阻垢效果顯著，本發(fā)明制氧廠循環(huán)水系統(tǒng)專用緩蝕阻垢劑可吸附在金屬 表面形成一層很薄的吸附膜，保護(hù)金屬免受溶解氧及有害介質(zhì)的腐蝕，能有效地抑制碳鋼， 銅，不銹鋼，鋁等金屬的腐蝕，能夠在較寬的給水pH范圍和溫度內(nèi)使用，具有目前所使用的 其他制氧廠循環(huán)水系統(tǒng)緩蝕阻垢劑無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制氧廠循環(huán)水系統(tǒng)專用緩蝕阻垢劑及其制備方法的有益 效果為： (1)各組分含有的多種官能團(tuán)的協(xié)同效應(yīng)可有效地提高化合物溶解性，可實(shí)現(xiàn)污染物 的痕量消除，復(fù)配后使其緩蝕阻垢性能大幅提高，可有效實(shí)現(xiàn)污染物物理吸附和化學(xué)吸附 的協(xié)同作用，能夠在較寬的給水pH范圍和溫度內(nèi)使用。
[0021] (2)生產(chǎn)工藝簡單，無"三廢"排放，穩(wěn)定性及水溶性好，主要成分可生物降解、無 毒、無磷、無污染、無腐蝕性，加藥量少，對環(huán)境友好。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例和對比例將有助于本領(lǐng) 域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員， 在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下做出的改進(jìn)，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0023] 本發(fā)明實(shí)施例所用各原料均由市場購買得到； 所用的氧化石墨烯水分散液為南京先豐納米材料科技有限公司生產(chǎn)，濃度為1. 5mg/ml，所含的氧化石墨烯為碳層表面具有羥基、羧基或羰基官能團(tuán)的改性石墨烯，層數(shù)為 15~20層，粒徑為5~10nm; 所用的馬來酸-丙烯酸共聚物，規(guī)格為：固體含量48wt%，游離單體（以馬來酸計(jì)） 9.Owt%，數(shù)均分子量450~700 ; 所述的脂肪醇聚氧乙烯醚，聚合度為18~20。
[0024] 實(shí)施例1 本實(shí)施例制氧廠循環(huán)水系統(tǒng)緩蝕阻垢劑，包括以下質(zhì)量百分含量的組分： 磺酸甲胺基聚環(huán)氧琥珀酸 30%， 丙烯酸-丙烯酸甲酯-丙烯酰胺-AMPS共聚物 22%， 馬來酸-丙烯酸共聚物 16%， 氧化石墨烯水分散液 4%， 脂肪醇聚氧乙烯醚 5%， BTA水溶液 23%， 所述的BTA水溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%。
[0025] 本實(shí)施例制氧廠循環(huán)水系統(tǒng)緩蝕阻垢劑的制備方法為： 按比例分別稱取磺酸甲胺基聚環(huán)氧琥珀酸、丙烯酸-丙烯酸甲酯-丙烯酰胺-AMPS共 聚物、馬來酸-丙烯酸共聚物和氧化石墨烯水分散液，依次加入容器中，混合，加熱至90°C， 2.Oh內(nèi)滴加BTA水溶液，超聲處理20min，然后升溫至105°C，加入脂肪醇聚氧乙烯醚，回流 lh，再將物料降溫到80°C，趁熱過濾，濾液降溫，即為本實(shí)施例制氧廠循環(huán)水系統(tǒng)緩蝕阻垢 劑。
[0026] 實(shí)施例2 本實(shí)施例制氧廠循環(huán)水系統(tǒng)緩蝕阻垢劑，包括以下質(zhì)量百分含量的組分： 磺酸甲胺基聚環(huán)氧琥珀酸 25%， 丙烯酸-丙烯酸甲酯-丙烯酰胺-AMPS共聚物 20%， 馬來酸-丙烯酸共聚物 12%， 氧化石墨烯水分散液 3%， 脂肪醇聚氧乙烯醚 3%， BTA水溶液 37%， 所述的BTA水溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%。
[0027] 本實(shí)施例制氧廠循環(huán)水系統(tǒng)緩蝕阻垢劑的制備方法為： 按比例分別稱取磺酸甲胺基聚環(huán)氧琥珀酸、丙烯酸-丙烯酸甲酯-丙烯酰胺-AMPS共 聚物、馬來酸-丙烯酸共聚物和氧化石墨烯水分散液，依次加入容器中，混合，加熱至80°C， 1. 5h內(nèi)滴加BTA水溶液，超聲處理15min，然后升溫至105°C，加入脂肪醇聚氧乙烯醚，回流 〇. 5h，再將物料降溫到75