[發(fā)明專利]一種海水循環(huán)冷卻水無磷環(huán)保型碳鋼復合緩蝕劑及其制備和使用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210120313.1
• 申請日: 2012-04-23
• 公開（公告）號: CN102642934A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王維珍;侯純揚;武杰;尹建華;高麗麗;高翔;王靜;崔振東;張正;侯相鈺
• 申請（專利權(quán)）人: 國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所
• 主分類號: C02F5/08
• 分類號: C02F5/08;C02F5/10
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 王秀奎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)循環(huán)冷卻水處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種海水循環(huán)冷卻水無磷環(huán)保型碳鋼復合緩蝕劑及其制備和使用方法。

背景技術(shù)

海水循環(huán)冷卻作為一項環(huán)保型節(jié)水技術(shù)，在電力、化工、石化、鋼鐵等高耗水行業(yè)存在巨大的潛在應(yīng)用需求，開發(fā)利用海水代替淡水作為工業(yè)循環(huán)冷卻水，是緩解我國沿海城市和地區(qū)淡水資源緊缺、保護海洋生態(tài)環(huán)境的重要途徑之一。

在海水循環(huán)冷卻系統(tǒng)中，海水對金屬材料的腐蝕是首要解決的問題。目前不論是從經(jīng)濟上還是從加工上考慮，碳鋼都是首選材料之一，而通過投加緩蝕劑來抑制碳鋼腐蝕，是既簡單又經(jīng)濟有效的方法。自20世紀50年代，國內(nèi)外對海水中碳鋼緩蝕進行了大量研究，主要是從提高緩蝕劑的緩蝕效率出發(fā)，沒有考慮環(huán)保問題。基于環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略思想，在20世紀末，隨著綠色化學概念的提出以及海水循環(huán)冷卻技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)有關(guān)海水或模擬海水的碳鋼緩蝕劑研究十分活躍，取得了良好進展。例如：“一種抑制碳鋼在海水中腐蝕的新型緩蝕劑”(中國公開專利CN1224079A，1999)提供由45％～55％鉬酸鈉、25％～35％磷酸三乙醇胺、15％～25％磷酸二氫鋅組成的磷系復合配方，在80ppm～230ppm使用濃度，其緩蝕率接近100％。“一種抑制鋼鐵在自來水或海水中腐蝕的緩蝕劑及其使用方法”(中國授權(quán)專利CN101660162B，2012)提供由20％～40％磷酸三乙醇胺、20％～40％磷酸二氫鋅、20％～40％三聚磷酸鈉、10％～30％六次甲基四胺組成的磷系復合配方，在75ppm～250ppm使用濃度，其緩蝕效果優(yōu)異。

但在技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)保方面仍面臨著一些亟待解決的問題：(1)實驗條件不能很好模擬海水循環(huán)冷卻系統(tǒng)運行工況(溫度、流速、濃縮倍率等)，研究成果在海水冷卻體系中的適應(yīng)性不具有說服力；(2)緩蝕技術(shù)指標有待提高，開發(fā)出的一些復合緩蝕劑緩蝕效果尚可，控制碳鋼腐蝕速率基本在海水循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范規(guī)定的0.075mm/a的邊界附近，緩蝕余量空間不大；(3)水處理成本偏高，緩蝕劑單劑或復合配方在海水中用量大，如鉬酸鈉或鎢酸鈉單價巨高，且使用濃度較高。而且初步估算一些復合緩蝕劑噸水處理成本較現(xiàn)有工業(yè)冷卻水中的平均水平高達數(shù)倍、乃至幾十倍，使用成本十分昂貴，在海水冷卻系統(tǒng)不具有實用性和市場競爭力；(4)排放水將會受環(huán)保限制，長期以來，易造成水體富營養(yǎng)化的磷(膦)系緩蝕劑占據(jù)水處理劑的主流，近年來，受國家、地方污水排放標準和海洋環(huán)保的限制，在冷卻水處理領(lǐng)域再次掀起了“限磷”、“禁磷”的呼聲，一些含磷及難降解水處理劑逐漸失去市場的競爭優(yōu)勢，正面臨被淘汰的局面，無磷化水處理技術(shù)已成為業(yè)界關(guān)注的焦點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種海水循環(huán)冷卻水無磷環(huán)保型碳鋼復合緩蝕劑及其制備和使用方法，主要是針對當前海水循環(huán)冷卻技術(shù)發(fā)展和海洋生態(tài)環(huán)境保護的需要，圍繞性能、環(huán)境和經(jīng)濟三大目標來設(shè)計研發(fā)新型碳鋼海水緩蝕劑。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種海水循環(huán)冷卻水無磷環(huán)保型碳鋼復合緩蝕劑，由預處理階段使用的預膜劑和正常運行階段使用的緩蝕劑組成，其中：

所述預膜劑由鉬酸鹽或鎢酸鹽、葡萄糖酸鹽、稀土鹽、鋅鹽和穩(wěn)定劑組成，其中：

所述鉬酸鹽為鉬酸的堿金屬鹽、堿土金屬鹽、鉬酸銨中的至少一種，例如鉬酸鈉、鉬酸鉀、鉬酸鎂或者鉬酸銨，用量為50mg/L～400mg/L，主要利用鉬酸鹽的鈍化沉淀作用以形成保護膜；

所述鎢酸鹽為鎢酸的堿金屬鹽、鎢酸銨中的至少一種，例如鎢酸鈉、鎢酸鉀或者鎢酸銨，用量為50mg/L～400mg/L，主要利用鎢酸鹽的鈍化沉淀作用以形成保護膜；

所述葡萄糖酸鹽為葡萄糖酸的堿金屬鹽或堿土金屬鹽，例如葡萄糖酸鈉、葡萄糖酸鉀、葡萄糖酸鈣或者葡萄糖酸鎂，用量為200mg/L～500mg/L，主要利用葡萄糖酸鹽的吸附沉淀作用；

所述稀土鹽為稀土元素的無機酸鹽或有機酸鹽，具體為鹽酸鹽、硝酸鹽或醋酸鹽，例如氯化鑭、硝酸鑭、醋酸鑭、硝酸鋯、氯化鈰、硝酸鈰、醋酸鈰、氯化釔、硝酸釔或醋酸釔，用量為400mg/L～900mg/L，主要利用稀土元素發(fā)生反應(yīng)；

所述鋅鹽為硫酸鋅、氯化鋅或葡萄糖酸鋅，用量為50mg/L～150mg/L，主要是利用鋅離子發(fā)生反應(yīng)；

所述穩(wěn)定劑為乙二胺四乙酸、六次甲基四胺或者十二烷基苯磺酸鈉，用量為300mg/L～600mg/L，利用其對陽離子的螯合及分散穩(wěn)定作用；

所述緩蝕劑為由鉬酸鹽或鎢酸鹽、葡萄糖酸鹽、稀土鹽和鋅鹽組成，其中：