预膜剂组合物及其应用

技术领域

本发明涉及循环水处理技术领域，具体地，涉及一种预膜剂组合物及其应用。

背景技术

间冷开式循环水系统是指循环水与被冷却介质间接传热且与大气直接接触散热的循环水系统。在循环水系统运行过程中，为了保护水冷器和管线，往往需要进行预膜处理。预膜剂是专门用于预膜处理的药剂，其往往采用能够在金属表面形成隔绝空气和腐蚀性离子的缓蚀膜的原料制成。专用预膜剂与正常运行循环水处理过程中采用的缓蚀阻垢剂成分差异较大，在正常运行之前往往需要进行排污置换处理，经典的预膜剂成分中主要包括聚磷和锌，虽然能够取得较好的预膜效果，但是总磷含量较高，在排污置换过程中会产生大量含磷废水，不仅需要额外的工艺流程对其进行处理，一旦处置不当，则会对环境造成污染。

为了解决上述问题，研究人员开发了以有机膦替代聚磷的预膜剂，降低了预膜剂的总磷含量，例如CN107675150A公开了一种循环水系统化学清洗预膜方法，以有机膦(HEDP和/或ATMP)替代传统聚磷。然而，虽然有机膦的使用降低了预膜剂的总磷含量，却未完全解决磷排放的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的循环水处理工艺中采用的预膜剂存在磷排放的问题，提供一种预膜剂组合物及其应用，该预膜剂组合物中不含磷，而且用量少、成膜快、成膜效果好。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种预膜剂组合物，所述组合物由组分A、组分B和组分C组成，其中，组分A包括碱金属硼酸盐，组分B包括羟基羧酸，组分C包括钼酸盐，组分A、组分B和组分C的重量比为8-45:1.25-2:1。

本发明第二方面提供如上所述的预膜剂在循环水处理中的应用。

本发明第三方面提供一种预膜处理方法，所述方法包括将如上所述的预膜剂组合物投入循环水系统，进行循环预膜处理。

通过上述技术方案，本发明能够取得如下有益效果：

(1)本发明提供的预膜剂组合物选用不含无机磷和有机膦的组分，杜绝了传统预膜剂的磷排放问题，而且该预膜剂组合物还在降低循环水处理工艺的环保压力的同时，通过利用各组分间的协同作用，获得较好的预膜效果；

(2)采用本发明提供的预膜剂组合物进行预膜处理时，预膜时间较短，而且该预膜剂组合物的投加浓度也相对较小，节约了循环水处理的药剂成本和时间成本，并且该预膜剂组合物使用后无需进行排污置换，可以直接进入循环水处理正常运行，简化了循环水处理流程；

(3)本发明提供的预膜剂组合物原料易得，适用范围广，能够满足循环水处理装置和管线在开车时、检修清洗后以及设备停备用期间的防腐需要，适合大规模推广应用。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明的发明人在研究的过程中巧妙地发现，钼酸盐可以在金属表面快速形成钝化膜，对金属产生缓蚀保护作用，然而，钼酸盐形成的钝化膜并不十分致密，保护效果有限。但是通过同时添加碱金属硼酸盐(例如硼酸钠及其水合物)和羟基羧酸，能够在金属表面形成吸附膜，从而弥补了钼酸盐钝化膜的不足，且三者之间具有良好的协同增效作用，在同时使用时能够有效减少药剂的总投加量。按照一定比例将钼酸盐、碱金属硼酸盐和羟基羧酸进行混合，能够获得投加量小、预膜效果好的预膜剂组合物，特别适用于循环水装置开车时、检修清洗后以及设备停备用期间的水冷器和管线的防腐使用。

本发明一方面提供一种预膜剂组合物，所述组合物由组分A、组分B和组分C组成，其中，组分A包括碱金属硼酸盐，组分B包括羟基羧酸，组分C包括钼酸盐，组分A、组分B和组分C的重量比为8-45:1.25-2:1。

优选地，组分A、组分B和组分C的重量比为9-26:1.3-1.8:1。

根据本发明的优选实施方式，其中，所述碱金属硼酸盐选自硼酸钠(Na

优选地，所述碱金属硼酸盐选自硼酸钠和/或硼酸钠的水合物。

任意能够在金属表面形成吸附膜的含羟基的有机酸均可适用于本发明。根据本发明的优选实施方式，其中，所述羟基羧酸选自碳原子数为1-10的羟基羧酸。

优选地，所述羟基羧酸选自乳酸、柠檬酸、3-羧基丁酸、酒石酸和水杨酸中的至少一种。

任意本领域现有的能够在金属表面形成钝化膜，并且与碱金属硼酸盐和羟基羧酸之间具有协同增效作用的钼酸盐均可适用于本发明。根据本发明的优选实施方式，其中，所述钼酸盐选自水溶性钼酸盐。

优选地，所述钼酸盐选自碱金属钼酸盐。更优选为钼酸钠(Na

本发明提供的预膜剂组合物中，对于各组分的配比没有特别限制。为了进一步提高预膜剂的预膜效果，减少预膜剂投加量，根据本发明的优选实施方式，其中，所述预膜剂中，组分A和组分B的重量比为6.5-30:1。优选为6.9-25.5:1。将以上优选种类的成分按照如上优选比例配合使用使得所述预膜剂组合物的用量更少的同时，在较短时间内获得更好的预膜效果。

本发明第二方面提供如上所述的预膜剂组合物在循环水处理中的应用。

本发明提供的预膜剂组合物可以在循环水处理过程中任意需要预膜处理时使用。例如，可以在装置开车时、检修清洗后、停备用期间等需要对循环水处理装置和管线进行预膜处理时均可将本发明提供的预膜剂组合物投入循环水处理系统中进行预膜处理。由于本发明提供的预膜剂组合物中不含磷，投加量低，而且其对本领域常用缓蚀阻垢剂的效果也没有不良影响，因此，采用本发明提供的预膜剂组合物进行循环水系统预膜处理时，可以不进行排污置换，直接在预膜处理完成后开始正常运作。也即，在采用本发明提供的预膜剂组合物进行预膜处理后，直接投入供正常运行时使用的缓蚀阻垢剂，即可开始循环水系统的正常运行。

本发明第三方面提供一种循环水系统预膜处理方法，所述方法包括将如前所述的预膜剂组合物投入循环水系统，进行循环预膜处理。

本发明提供的方法中，对于所述预膜剂组合物的用量没有特别限制。为了在预膜时间较短的情况下获得更好的预膜效果，根据本发明的优选实施方式，其中，所述预膜剂的用量为210-370mg/L。

优选地，所述预膜剂的用量为240-350mg/L。

根据本发明的优选实施方式，其中，所述循环预膜处理的条件包括：温度10-45℃，预膜循环时间7-46h，pH 6-7。

优选地，循环预膜时间为12-40h。

本发明的发明人在研究的过程中还发现，当进行循环预膜处理时，采用特定水质的水配合本发明提供的预膜剂组合物，能够进一步提高预膜处理的效果。

根据本发明的优选实施方式，其中，所述循环预膜处理时采用的水中，Ca

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。应当能够理解的是，以下实施例仅用于示例性地进一步解释和说明本发明的内容，而不用于限制本发明。

以下实施例中，未做特殊说明的情况下，采用的试剂均购自正规化学品供应商，纯度为分析纯。

实施例1

按照表1中的用量比配制预膜剂组合物。

表1

实施例2

本实施例用于说明本发明提供的预膜剂的预膜效果。

采用旋转挂片法(参照GB/T 18175-2014)对实施例1中配制的预膜剂开展预膜试验。试验在常温(25±1℃)下进行，采用20#碳钢挂片，转速75r/min，试验用水量为2L，预膜效果通过试膜液变色时间判定(参照HG/T 3778-2005)。具体预膜剂用量、预膜处理时间以及测试结果详见表3。

试验用水水质如表2所示。其中，Ca

表2

表3

*试验21的试验温度为50℃，试验22的试验温度为5℃。

由表3可知，采用本发明提供的预膜剂组合物对试片进行预膜后，试片的试膜液变色时间较长，远超过HG/T 3778-2005中规定的试膜液变色时间≥10s的要求。且当预膜剂中各组分的重量比、总投加量和预膜处理的时间等条件在本发明优选范围内时，预膜效果(试膜液变色时间)有进一步的提高。

通过对比试验3与试验4-5的结果可以看出，以本发明限定的优选用量投加本发明提供的预膜剂组合物，才能获得更好的预膜效果。无论用量过高或者过低，均会降低预膜效果。

通过试验3与试验6-7的结果对比可以看出，当预膜处理时间在本发明的优选范围内时，才能取得较好的预膜效果，无论预膜时间过短或过长均会使得预膜效果有所下降。

通过对比试验3与试验11的结果可以看出，当采用本发明的优选原料进行预膜剂制备时，能够取得更好的预膜效果。

通过对比试验3与试验12-18的结果可以看出，碱金属硼酸盐、羟基羧酸和钼酸盐之间具有协同增效作用，其三者共同使用时，能够获得较好的预膜效果，其中任一成分缺失或者替换为其他本领域常用于循环水系统预膜处理的成分时，预膜效果都会有所下降。

通过对比试验3与试验19-20的结果可以看出，当预膜剂组合物中各组分之间的重量比在本发明优选范围内时，才能获得更好的预膜效果。

通过试验3与试验21-22的结果可以看出，在本发明优选的温度范围内采用本发明提供的预膜剂组合物进行预膜处理时，能够获得较好的预膜效果。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。