无磷预膜剂及其应用和循环水处理方法

技术领域

本发明涉及循环水处理技术领域，具体地，涉及一种无磷预膜剂及其应用和循环水处理方法。

背景技术

循环水处理过程中，为了抑制设备和管线的腐蚀，往往需要在正常开车运行前先采用预膜剂对循环水系统进行预膜处理。目前主要有两种预膜处理方法。其一为投加正常运行时2-4倍的缓蚀阻垢剂，进行基础投加预膜，其优点在于预膜处理与后续运行采用的药剂相同，预膜后无需进行排污置换，但是预膜效果较差，对设备和管线的防腐保护有限。其二为采用专用的预膜剂进行预膜，其优点在于预膜效果较好，但是经典的预膜剂中往往含有较高浓度的磷，成分也与正常运行时的缓蚀阻垢剂差别较大，因此往往在预膜处理后需要进行排污置换，这不仅仅增加了工艺流程，而且还产生大量含磷废水，不利于环保。因此，无磷预膜剂的研发工作势在必行。目前，已有研究人员开发出完全不含磷的预膜剂产品。例如CN109402622A中公开了一种由氯化钙、聚丙烯酸钠、七水硫酸锌和葡萄糖酸钠组成的无磷预膜剂，然而，该预膜剂虽然解决了经典预膜剂含磷量高的问题，却仍存在投加量大、预膜处理耗时长等问题，而且其预膜效果也有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的经典预膜剂使用过程中存在磷排放问题，而现有无磷预膜剂还存在投加量高、预膜时间长、预膜效果不好等问题，提供一种无磷预膜剂及其应用和循环水处理方法。本发明提供的无磷预膜剂投加量少，预膜时间短，且预膜效果好。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种预膜剂，所述无磷预膜剂包括钨酸盐、季铵盐和醇胺，其中，所述无磷预膜剂中，钨酸盐、季铵盐和醇胺的重量比为10-40:1.3-2.8:1。

本发明第二方面提供如上所述的无磷预膜剂在循环水处理中的应用。

本发明第三方面提供一种循环水处理的方法，所述方法包括采用如前所述的无磷预膜剂对循环水处理装置和/或管线进行预膜处理。

通过上述技术方案，本发明能够取得如下有益效果：

(1)本发明提供的无磷预膜剂投加量少、预膜时间短，且能够取得较好的预膜效果，而且该无磷预膜剂的原料易得，使用方法简单，十分适合大规模推广应用；

(2)采用本发明提供的无磷预膜剂进行循环水装置和管线预膜处理后，无需进行排污置换即可直接开始循环水处理正常运作，简化了工艺流程，更加便于生产过程中的操作和管理，提高了循环水处理的整体效率。

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。

钨酸盐具有在金属表面形成钝化膜的作用，从而能够将其用于金属防腐。然而，钨酸盐形成的钝化膜存在孔隙和缺陷，使得其单独使用时的防腐效果较差。本发明的发明人在研究的过程中巧妙地发现，某些季铵盐和醇胺能够填充钨酸盐形成的钝化膜上的孔隙，修补其缺陷，从而在金属表面形成立体保护膜，进一步减缓了金属的腐蚀。而且通过对钨酸盐、季铵盐和醇胺的用量进行调整，还可以充分利用其协同作用，使得形成的保护膜更加致密，获得较好的金属防腐效果。

本发明一方面提供一种无磷预膜剂，所述无磷预膜剂包括钨酸盐、季铵盐和醇胺，其中，所述无磷预膜剂中，钨酸盐、季铵盐和醇胺的重量比为10-40:1.3-2.8:1。

优选地，钨酸盐、季铵盐和醇胺的重量比为11-25:1.35-2:1。

根据本发明的优选实施方式，其中，所述钨酸盐选自水溶性钨酸盐，优选为碱金属钨酸盐。

优选地，所述钨酸盐选自钨酸钠(Na

任意能够在金属表面具有成膜作用，并且与钨酸盐具有协同作用的季铵盐均可适用于本发明。根据本发明的优选实施方式，其中，所述季铵盐选自碳原子数15-25的季铵盐。

优选地，所述季铵盐选自十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵、十四烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵和十二烷基二甲基苯氧乙基溴化铵中的至少一种。

任意本领域现有的能够在金属表面成膜，并且与钨酸盐和季铵盐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，所述醇胺选自碳原子数为2-10的醇胺。

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。为了进一步提高预膜剂的预膜效果，减少预膜剂投加量，优选地，所述无磷预膜剂中钨酸盐和季铵盐的重量比为8-15:1。优选为8-12.5:1。将以上优选种类的成分按照如上优选比例配合使用能够在更短的预膜时间内获得更优的预膜效果。

本发明第二方面提供如上所述的无磷预膜剂在循环水处理中的应用。

本发明中，所述应用可以包括将如上所述的无磷预膜剂在循环水处理过程中任意需要预膜处理时使用，从而使得循环水处理系统(和设备)的抗腐蚀性得到提高。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系统设备、管线等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。

本发明第三方面提供一种循环水处理的方法，所述方法包括采用如上所述的无磷预膜剂对循环水系统设备和/或管线进行预膜处理。

任意本领域现有的采用预膜剂对循环水处理装置和/或管线进行预膜处理的方式均可适用于本发明提供的方法。根据本发明的优选实施方式，其中，所述循环预膜处理的方式包括：将所述无磷预膜剂投入循环水系统集水池中，开启循环水泵，进行循环预膜。

为了使所述无磷预膜剂在循环水系统中分布均匀，从而降低预膜处理时间的同时提高预膜处理效果。根据本发明的一种优选实施方式，其中，在投入循环水系统集水池中之前，先将所述无磷预膜剂配制成水溶液，而后将该水溶液投入循环水系统集水池中。

本发明提供的方法中，对于所述无磷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240-360mg/L。

优选地，所述预膜剂的用量为270-330mg/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10-55h，pH7.5-8。

优选地，循环预膜时间为18-48h。

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，上述循环水处理方法中，在所述预膜处理后不进行排污置换，直接开始循环水处理正常运行。

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无磷预膜剂的配制。

按照表1中的用量比将钨酸盐、季铵盐和醇胺混合，制成无磷预膜剂。

表1

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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22和试验23分别采用50℃和5℃的试验温度。

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，在本发明限定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。无论用量过多或是过少都会降低预膜效果。

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10-11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12-19的结果可以看出，钨酸盐、季铵盐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。

通过试验3与试验20-21的结果对比可以看出，各组分采用本发明的优选配比制成的无磷预膜剂在进行预膜处理时，能够取得更好的预膜效果。

通过对比试验3与试验22-23的结果可以看出，当采用本发明提供的无磷预膜剂在本发明的优选温度下进行预膜处理时，才能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。