循环水系统预膜剂和循环水系统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，涉及一种循环水系统预膜剂和循环水系统预膜处理方法及其应用。

背景技术

腐蚀是循环水系统运行过程中所要面临的最主要问题之一，目前本领域解决该问题的方式之一是在循环水系统开车前进行清洗和预膜处理，先去除装置和管线中的锈斑和水垢等污染物，再向系统中加入预膜剂，通过物理化学作用在洁净的金属表面形成一层保护膜，从而减缓循环水系统的初始腐蚀。

目前采用的预膜方案主要分两大类，一类是提高基础缓蚀阻垢剂用量的预膜处理方法，该方法采用与系统正常运行时配方相同的缓蚀阻垢剂，将其用量按照一定倍数提高使用以进行预膜处理，而后进入正常运行时只需要降低缓蚀阻垢剂的投加浓度即可，具有管理方便、操作简单的优点，但是预膜效果不理想。另一类是采用专用配方的预膜剂进行预膜处理，这类预膜剂的配方组成一般和正常运行过程中的缓蚀阻垢剂差别较大，预膜处理后往往需要排污置换才能进入正常循环水处理程序，管理和操作上较为复杂，但是预膜效果相比提高基础缓蚀阻垢剂用量的方法有所提高。此外，目前常用的预膜剂主要采用聚磷酸盐和锌盐组成复合配方，使用时除管理不便外，还会在排污置换阶段产生大量含磷和锌的废水，容易造成环境污染，不利于产业的绿色发展。虽然已有研究人员开发出采用有机膦替代部分无机磷的预膜剂配方，例如CN111560617A中公开了一种采用单宁酸、聚丙烯酸和羟基亚乙基二膦酸等有机酸、七水硫酸锌、磷酸二氢锌、硝酸钙等配合促进剂和表面活性剂进行循环水清洗预膜的方法，该方法同时对循环水系统进行清洗和预膜，而且不采用无机磷酸，但是仍无法完全杜绝磷排放的问题，而且除磷之外，锌盐的大量使用也会造成环境问题。因此，开发无磷预膜剂对产业绿色发展具有十分重要的意义。

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系统预膜剂使用过程中存在环境污染风险等问题，提供一种循环水系统预膜剂和循环水系统预膜处理方法及其应用。本发明提供的预膜剂配方不含磷、不含锌，环境友好度高，预膜效果好，而且与正常运行缓蚀阻垢剂的相容性较好，使用后无需进行排污置换即可进行循环水处理正常运行。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种循环水系统预膜剂，所述预膜剂含有钨酸盐、有机酸和镁源，所述有机酸为脂肪族羟基酸和/或芳香族羟基酸，其中，所述钨酸盐、有机酸和镁源的重量比为1:0.08-0.16:0.03-0.13。

本发明第二方面提供一种循环水系统预膜处理方法，所述方法包括如上所述的循环水系统预膜剂对循环水系统进行预膜处理。

本发明第三方面提供如前所述的循环水系统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，不含锌，相比传统预膜剂而言，在使用过程中产生环境污染的风险较低；

(2)本发明提供的预膜剂成膜快，而且少量使用即可获得较好的预膜效果，节约了循环水处理过程中的时间成本和药剂成本；

(3)本发明提供的预膜剂与正常运行缓蚀阻垢剂的相容性较好，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，简化了预膜处理过程中的操作，方便管理，而且减少了水资源浪费。

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，钨酸盐、特定的有机酸和某些镁化合物能够在金属表面形成保护膜，提高其耐腐蚀性。而三者共同使用时还具有良好的协同增效作用，不仅提高成膜速度，而且还能弥补其单独成膜时保护膜不够致密的缺点，提高保护效果。此外，发明人还发现，采用钨酸盐、有机酸和镁化合物作为(主要)成分，用于循环水系统预膜处理时，通过对其中各组分的用量比例进行调节，还能够在获得不错的成膜效果的同时减少药剂的总投加量。

本发明一方面提供一种循环水系统预膜剂，其特征在于，所述预膜剂含有钨酸盐、有机酸和镁源，所述有机酸为脂肪族羟基酸和/或芳香族羟基酸，其中，所述钨酸盐、有机酸和镁源的重量比为1:0.08-0.16:0.03-0.13。

优选地，钨酸盐、有机酸和镁源的重量比为1:0.1-0.14:0.05-0.11。

任意能够在金属表面形成保护膜，减缓金属腐蚀的钨酸盐均可适用于本发明提供的预膜剂。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。

优选地，所述钨酸盐选自碱金属钨酸盐，优选为钨酸钠(Na

本发明提供的循环水系统预膜剂中对于所述有机酸的具体选择没有特别限制。根据本发明的优选实施方式，其中，所述有机酸的碳原子数为1-10。

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

本发明中，所述镁源指的是能够提供镁离子，且能够在金属表面成膜的镁化合物。根据本发明的优选实施方式，其中，所述镁源选自水溶性或酸溶性的无机镁化合物。

优选地，所述镁源选自硫酸镁(MgSO

本发明提供的循环水系统预膜剂中，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，根据本发明的优选实施方式，其中，所述循环水系统预膜剂中，有机酸和镁源的重量比为1：0.375-0.815。优选为1：0.4-0.8。更优选为1：0.5-0.79。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，所述方法包括采用如上所述的循环水系统预膜剂对循环水系统进行预膜处理。

任意本领域现有的采用(专用配方)预膜剂对循环水系统进行预膜处理的方式均可适用于本发明。根据本发明的优选实施方式，其中，所述预膜处理的方式包括：将所述预膜剂投入循环水系统集水池中，在温度10-45℃，pH7.5-8的条件下循环预膜12-60h。

优选地，所述循环预膜的时间可以为16-55h。

为了获得更好的预膜效果，优选地，所述预膜处理采用的水中，Ca

本发明提供的方法中，对于所述循环水系统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，所述循环水系统预膜剂的用量为250-380mg/L。

优选地，所述预膜剂的用量为280-340mg/L。

本发明第三方面提供如上所述的循环水系统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不含磷、不含锌、投加量低，与本领域常用缓蚀阻垢剂的相容性高，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，所述循环水处理的过程中不包括排污置换的操作。

本发明提供的循环水系统预膜剂和(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使用本发明提供的循环水系统预膜剂和方法。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中的用量比将钨酸盐、有机酸和镁源混合，制成循环水系统预膜剂。

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中配制的循环水系统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)。具体循环水系统预膜剂的用量、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，采用本发明提供的循环水系统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。且当该循环水系统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循环水系统预膜剂，才能获得更好的预膜效果，不论投加量低于或高于该范围，预膜效果均会有所下降。

通过对比试验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，无论处理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循环水系统预膜剂制备时，才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，本发明优选的钨酸盐、有机酸和镁化合物(镁源)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常用于循环水系统预膜剂制备的类似成分时，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，当按照本发明的优选配比进行循环水系统预膜剂制备时，才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，在本发明优选的预膜处理温度下，采用本发明提供的循环水系统预膜剂进行预膜处理时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。