[其他]水體系中的鐵的穩定

在審

• 申請號: 101986000007456
• 申請日: 1986-10-31
• 公開（公告）號: CN1005969B
• 公開（公告）日: 1989-12-06
• 發明（設計）人: 薩希德·阿姆扎德;威廉姆·弗朗克·馬斯勒爾
• 申請（專利權）人: B·F古德里奇公司
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 張元忠;王杰

一種穩定溶液中的鐵的有效的共聚物，它也可作為有溶解態鐵存在時的防垢劑。此共聚物的用量是１－２００ｐｐｍ，分子量約１０００－５０，０００，是由４０－９５份（重量）的丙烯酸與５－６０份（重量的取代的丙烯酰胺發生聚合而制備的。

過去已用檸檬酸、葡糖酸和其它物質來穩定水溶液中的鐵，從而防止鐵以氫氧化鐵和氧化鐵這樣的形式沉淀，在氫氧化鐵和氧化鐵中鐵處于第三氧化態。檸檬酸等上述物質是通過形成可溶于水的絡合物而有效地把鐵保留在溶液中，從而使鐵保持在水中溶解的狀態。雖然檸檬酸及其同類物作為溶液中鐵的增溶劑是有效的，但是它們不是防垢劑，而且不能有效地防止諸如碳酸鈣、磷酸鈣、硫酸鈣、氫氧化鎂等形成的污垢。

題目為“水體系中的污垢抑制”的美國專利申請No638，158，是1984年8月6日由發明者Amjad和Masler提出的。該專利申請揭示在水介質中使用丙烯酸和取代的丙烯酰胺的共聚物通過臨介抑制（threshold inhi bition）可以減少或抑制污垢的沉淀，特別是磷酸鹽污垢的沉淀。該申請揭示了上述共聚物抗磷酸鈣、碳酸鈣、硫酸鈣和氫氧化鎂沉淀的效力。在該申請的第5頁中間，也指出了其它污垢或沉淀，其中包括氧化鐵。

應當明白，在編號為638，158的申請中所提到的氧化鐵是顆粒狀的固體，而且該共聚物對氧化鐵及類似物質有關的作用是懸浮劑的作用。這類懸浮劑的作用是分散和保存分散的氧化鐵顆粒，以便使它們不在盛水溶液的裝置的內表面上沉淀或沉積。

本發明是利用同樣的或類似的共聚物使溶解的三價鐵離子保持在溶液中，以使它們不形成沉積在裝置表面的沉淀。這些共聚物的作用是作為可溶性鐵或三價鐵離子的穩定劑，并將這些離子保持在溶液中。

本發明是利用丙烯酸和取代的丙烯酰胺的共聚物使溶液中的鐵穩定。這一目的是通過將共聚物加到PH值高于5的水溶液介質中來完成的，這樣就使可溶性的鐵保持在溶液中。本發明也是針對在含有少量可溶性鐵的水介質中應用共聚物以阻止堿土金屬污垢的生成。本發明所用的共聚物是40-95份（重量）丙烯酸與5-60份（重量）取代的丙烯酰胺（按單體總重量為100份計算）的可溶于水的共聚物。所用共聚物的量為大約1-500ppm不等。

在水介質中可溶的二價鐵離子被氧化成三價鐵離子。在PH值低至約3-4時，三價鐵離子在水介質中也是可溶的，但在PH約為5和高于5時，它就以氫氧化鐵（Fe（OH）₃）或氧化鐵（Fe₂O₃）及其它鐵化合物（其中鐵的氧化態是3）形式沉淀出來。下文中將氧化態為3的鐵稱作鐵（Ⅲ）。

由氧化鐵、硅酸鐵等類似的含鐵化合物造成的污垢是工業體系有效運轉的一個經常性的危害。鐵可以存在于給水中，也可在體系內部因管道和金屬設備的腐蝕而生成。如所知當循環體系中存在大約1-5ppm的微量鐵（Ⅲ）時，即可對聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、丙烯酸與乙酸乙烯酯的共聚物等這樣的污垢控制劑產生有害的影響。雖然可以采用檸檬酸之類的螯合劑使含有溶解態鐵（Ⅲ）的水體系穩定;但是這類螯合劑的性能強烈地依賴于諸如離子強度、PH、溫度等水的化學特性。此外，像檸檬酸這樣的一些螯合劑在濃度為2-20ppm時，對于常見的污垢表現不出臨介抑制特性，因此不能有效地防止這類污垢。

本發明所發現的丙烯酸與取代的丙烯酰胺的共聚物不僅能有效地穩定溶液中的鐵，而且這類共聚物還可以在可溶性鐵存在下有效地防止污垢。上述共聚物的這種性能是出乎人們預料的，因為類似的防垢劑對于溶液中的鐵是無效的，它們對于水體系中常見污垢的防垢性能因溶解態鐵的存在而破壞。

正如已經指出的，本發明的一個方面是穩定溶液中的鐵，它所涉及的是保持鐵在溶液中可溶這樣一個概念。這一概念與鐵的增溶是有區別的，鐵的增溶指的是使不溶的鐵鹽或鐵的氧化物溶解。

在通常的情況下，循環水體系含有大約1-3ppm的可溶性鐵。根據防止鐵和其它幾種所指污垢的效力，檸檬酸、聚丙烯酸和丙烯酸（AA）與叔丁基丙烯酰胺（tBAm）的80/20共聚物的分等情況（分1-10級，以10為最有效）大致如下：

物質 檸檬酸 聚丙烯酸 共聚物

AA/tBAm