预膜剂和预膜处理方法及其应用

技术领域

本发明涉及循环水处理技术领域，具体地，涉及一种预膜剂和预膜处理方法及其应用。

背景技术

为了抑制循环水系统的初始腐蚀，需要对其进行预膜处理，目前常用的预膜处理方法主要分为基础投加预膜处理和预膜剂预膜处理两种。前者采用加大剂量的循环水系统正常运行时的缓蚀阻垢剂进行预膜处理，虽然无需排污置换即可开始正常运行，但是预膜处理期间缓蚀阻垢剂的加药量较大，一般是是正常投加量的2-4倍，而且预膜效果也较差。后者采用专用预膜剂对循环水系统进行处理，往往预膜处理效果较好，但是由于预膜剂与循环水系统正常运行时采用的缓蚀阻垢剂配方差别较大，需要在正式开车运行之前进行排污置换，造成水资源浪费，而且常用的预膜剂往往含有较高浓度的磷，排出时还容易造成环境污染问题。面对越来越严峻的环保形势和越来越高的环保要求，已有研究人员开展无磷预膜剂的研究，例如CN109402622A公开了一种用于循环冷却水处理的无磷预膜剂，该预膜剂包括氯化钙、聚丙烯酸钠、七水硫酸锌和葡萄糖酸钠。然而，该预膜剂虽然实现了无磷的环保目标，但其仍存在投加量较高、预膜时间较长且预膜效果有待进一步提高的缺陷。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的预膜剂环境友好性差(含磷)、投加量高、预膜时间长、预膜效果差等问题，提供一种预膜剂和预膜处理方法及其应用，该预膜剂中不含磷，而且具有用量少、成膜快、成膜效果好等优点。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种预膜剂，所述预膜剂包括碱金属硼酸盐、脱氧剂和醇胺，其中，所述预膜剂中，碱金属硼酸盐、脱氧剂和醇胺的重量比为1:0.3-0.55:0.07-0.15。

本发明第二方面提供一种循环水系统预膜处理方法，所述方法包括将如上所述的预膜剂投入循环水系统，进行循环预膜处理。

本发明第三方面提供如前所述的预膜剂和方法在循环水处理中的应用。

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中不含磷，环境友好性高；

(2)本发明提供的预膜剂少量使用即可获得较好的预膜效果，且预膜处理时间较短；

(3)本发明提供的预膜剂使用后无需进行排污置换即可直接开始循环水处理的正常运行，缩短了循环水处理流程，减少了水资源浪费。

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，进行循环水系统预膜处理时，碱金属硼酸盐、醇胺和脱氧剂具有良好的协同增效作用。其中，碱金属硼酸盐和醇胺具有在金属表面成膜的效果，且二者共同使用时成膜效果更佳，而脱氧剂一方面可以提高碱金属硼酸盐和醇胺的成膜效果，另一方面还可以降低水中的溶氧量。三者共同作用，能够在金属表面形成保护膜，隔绝空气和氯离子等造成金属腐蚀的离子，有效抑制阳极金属的溶解和阴极氧的还原，减缓金属腐蚀。将其按照一定比例配制成预膜剂，用于循环水系统预膜处理，能够在开车时、检修清洗后以及停备用期间满足水冷器和管线的防腐需要。

本发明一方面提供一种预膜剂，所述预膜剂包括碱金属硼酸盐、脱氧剂和醇胺，其中，所述预膜剂中，碱金属硼酸盐、脱氧剂和醇胺的重量比为1:0.3-0.55:0.07-0.15。

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

本发明提供的预膜剂中对于所述脱氧剂的选择没有特别限制。根据本发明的优选实施方式，其中，所述脱氧剂选自抗坏血酸、偶氮二酰胺、亚硫酸钠和异抗坏血酸中的至少一种。

任意本领域现有的能够在金属表面成膜，并且与碱金属硼酸盐和脱氧剂之间具有协同增效作用的醇胺均可适用于本发明。根据本发明的优选实施方式，其中，所述醇胺的碳原子数为2-10。

优选地，所述醇胺选自一乙醇胺、三乙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺、一异丙醇胺和三异丙醇胺中的至少一种。

本发明提供的预膜剂中，对于各组分的配比没有特别限制。为了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，碱金属硼酸盐、脱氧剂和醇胺的重量比为1:0.35-0.5:0.1-0.14。

优选地，所述预膜剂中，脱氧剂和醇胺的重量比为1：0.22-0.29。更优选为1：0.25-0.29。将以上优选种类的成分按照如上优选比例配合使用能够获得更优的预膜效果。

本发明第二方面提供一种循环水系统预膜处理方法，其特征在于，所述方法包括将如前所述的预膜剂投入循环水系统，进行循环预膜处理。

本发明提供的方法中，对于所述预膜剂的用量没有特别限制。为了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260-390mg/L。

优选地，所述预膜剂的用量为275-365mg/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8-50h，pH 6-7。

优选地，循环预膜时间为16-48h。

优选地，所述循环预膜处理时采用的水中，Ca

由于本发明提供的预膜剂不含磷、投加量低，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。根据本发明的优选实施方式，其中，上述循环水系统预膜处理方法不包括排污置换的操作。

本发明第三方面提供如上所述的预膜剂和方法在循环水处理中的应用。

本发明提供的预膜剂和(预膜处理)方法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采用本发明提供的预膜剂和方法进行处理。由于本发明提供的预膜剂使用后无需排污置换，因此，在进行预膜处理后，可以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。

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

本实施例用于说明本发明提供的预膜剂的配制。

按照表1中的用量比将碱金属硼酸盐、脱氧剂和醇胺混合，制成预膜剂。

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

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*试验22的试验温度为50℃，试验23的试验温度为5℃。

由表3可知，采用本发明提供的预膜剂预膜处理的试片，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、预膜处理的时间等在本发明优选范围内时，预膜效果有进一步的提高。

通过对比试验3与试验4-5的结果可以看出，在本发明的优选用量范围内使用本发明提供的预膜剂，才能获得更好的预膜效果。无论预膜剂的用量低于或超过该范围，都会使得预膜效果有所下降。

通过对比试验3与试验6-7的结果可以看出，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11-12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，才能够获得预膜效果更好的预膜剂。

通过对比试验3与试验13-19的结果可以看出，碱金属硼酸盐、脱氧剂和醇胺之间具有协同增效作用，其三者共同使用时，能够获得更好的预膜效果，其中任一成分缺失或者替换为其他类别的本领域常用于预膜剂制备的成分时，预膜效果都会有所下降。

通过对比试验3与试验20-21的结果可以看出，当各组分的配比在本发明的优选范围内时，才能获得预膜效果更好的预膜剂。

通过对比试验3与试验22-23的结果可以看出，采用本发明提供的预膜剂在本发明优选的温度范围内进行预膜处理时，才能够获得更好的预膜效果。

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。