国内绿色缓蚀阻垢剂的研究进展.pdf

★石油化工安全环保技术★
PETROCHF. WICAI. SAFFTY AND ENVIRONMENTA. PROTECTION TECHNOI.OGY2017年第33卷第3期
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清活生产与综合治理
国内绿色缓蚀阻垢剂的硏究进展
刻蕾
(中国石化工程建设有限公司,北京100101)
摘要:使用磷系药剂处理循环水存在引起水体富营养化的问题,而聚羧酸类等的无磷
聚合物由于生物可降解性差,对环境也不友好。面对日益严格的水污染物排放标准,开发无
磷非気,具有良好的生物可降解性的水处理药剂已成为水处理行业的发展方向之一。介绍
近年来国内对聚环氧琥珀酸和聚天冬酸及其衍生物和复合配方,以及其它具有良好生物降
解性的物质在缓蚀阻垢性能方面的研究,并对未来録色阻垢缓蚀剂的发展方向提出了建议。
关键词:循环水处理缓蚀阻垢剂环境友好可生物降解性聚环氧琥珀酸聚天冬
在我国,工业循环冷却水占工业用水总量的剂的分子中接入了氧原子,能被微生物或真菌高
70%~90%。为防止循环水在高浓缩倍数、长周效、稳定地降解为对环境尤害的最终产物。可能
期下运行引起腐蚀结垢,一般会将循环水中约是由于在分子链中插入了氧原子,使得PESA更
2%的流量直接排入地表水体。当前,水处理药易生成稳定的五元环螯合物,单独使用它即表现
剂仍然在冷却水节约与回用中担当主流地位。リ出对碳钢较好的缓蚀作用。而与m和葡糖酸钠
磷系水处理药剂的使用给工业排放水带来了大量组成的三元配方显示出对碳钢极强的协同缓蚀效
的含化合物,引起水体富营养化发展。许多国应。尤论是在高破、高硬度,还是在高温下的
家和地区纷纷采取了禁僯和限磷措施。欧盟、美冷却水中,其处理效果均符合要求,而与僯酸
国及日本等限制总礫排放浓度不高于1.0mg/L。钠、2-磷酸基-1,2,4-三酸丁烷( PBTCA)等多
我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》(CB种药剂复配使用均有较好的协同效应“。
18918-2002)也规定,一级排放标准总憐≤1.0
聚环氧琥珀酸分子结构中主要为羧基官能
团,羧酸官能团主要发挥阻止CaCO3、CaSO4垢
聚羧酸类如聚丙烯酸、聚马来酸酐等无聚生成的作用。在高碱度、高硬、高温条件下
合物,曾被认为是无毒、污染很小、环境友好PESA对CaSO的阻垢性能略低,对CaCO3、
型,而近年研究发现:尽管毒性较低,它们一般BaSO,、SrSO、CaF2的阻垢性能表现优越,在
无法被生物降解或只有很弱的生物可降解性。排抑制磷酸钙垢、分散氧化铁等方面效果并不
人水体后,在水体中长期宮集,也会污染环境。显著。
20世纪90年代,尢僯、生物可降解绿色缓
何滢霞?以顺丁烯二酸酐为主要原料,以二
蚀阻垢剂聚环氧琥珀酸和聚天冬氨酸的开发表水合硫酸钙和氢氧化钙为双引发剂,在钨酸钠催
明:绿色阻垢剂已成为水处理药剂发展的化作用下,合成聚环氧珖珀酸(PESA)。并以介
方向2
孔分子筛负载钨酸钠催化剂,催化合成环氧琥垍
1聚环氧琥珀酸緩蚀阻垢剂
收稿日期:2017-03-10。
聚环氧琥珀酸(PESA)因兼有缓蚀、阻垢双
作者简介:刘蕾,女,2006年毕业于同济大学环境
重功能,热稳定性能好,且无磷非氮,受到水处
科学专业,硕士,主要从事科技期刊續辑工作,工程
理行业的伊沱视。PFSA是在聚马来酸类阻垢
师。F-mail:liulei@sei.com.cn,电话:010-84878278
2017年第33卷第3期
★刘蕾.国内绿色缓蚀阻垢剂的研究进展女
酸,产率可达95%以上。然后以组合引发剂引发阻垢。研究其缓蚀机理表明:该复配剂主要作用
生成环氧琥珀酸盐,将其进行聚合反应得到聚环是抑制阳极极化,在金属表面形成保护膜。
氧琥珀酸(PESA)溶液。同时以马来酸酐为原料
王炜等以聚羧酸盐、羧酸和磺酸盐共聚
以钨酸钠催化,制备生成环氧琥珀酸(FESA),随物、锌盐,配制ECH-337无磷缓蚀阻垢剂。但
后将HSA与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)共FCH-337在腐蚀性水质中的成膜速度慢、成膜容
聚得到 ESA/AMPS共聚物。
易脱落。将PFSA、葡萄糖酸钠与苯甲酸钠为主
在低钙离子浓度、低碱度、低阻垢剂浓度要成分,制成缓蚀增效剂ECH-337A。ECH-337A
下,PFSA阻垢效率不如聚丙烯酸(PAA)、丙烯与FCH-337同时使用时,当ECH-337A投加浓度
酸/2-阿烯酰胲-2-甲基丙磺酸(AMPS)共聚物>40mg/1时,金属表面成膜的速度和厚度增加
( AA/AMIPS)和羟基乙又二.隣酸(HEDP);而当钙明显,受损膜得到有效恢复,且成膜坚固。同时
离子浓度、碱度、阻垢剂浓度增加到一定水平将FCH-337与ECH-37A应用于偏腐蚀型水中
时,其阻垢效果优于PAA、 AA/AMIPS,共至优于阻垢缓蚀效果与传统磷系配方相当,在高浓缩倍
PBTCA。因此PESA对钙离子、碱度、阻垢剂浓数下甚至优于传统磷系配方。由于不含僯,就不
度的稳定性好。对铁离子、锰离子浓度表现出的存在Ca(PO4)2沉积的闻题;由于无尤氮,处
稳定性,PESA优于PAA、 AAAVPS、HEDP,与理后的循环水可直接排放,因而可以降低污水处
PBTCA相当。PFSA对二氧化氯表现了很好的稳理投资。另外,ECHI-37与ECI-337A同时使用
定性,与 PBTCA相当。
的成本大大低于钨系配方,仅略高于磷系配方
张建枚等针对中石化长江沿岸企业循环冷而其环境效益则远远优于磷系配方
却水系统运行的水质(钙使350~600mg/L,总碱
度180~350mg/L,氯离子100~180mg/L.),筛
聚天冬氨酸缓蚀阻垢剂
选出利用阻垢剂聚马来酸(PMA)、P-SA和分散
聚天冬氨酸(PASP)是一种生物高分子材料
剂丙烯酸3…烯丙氧基-2-羧基-1丙烷磺酸钠盐具有突出的可生物降解性。魏刚2等认为,由于
( AA/AHPSE)共聚物、AA/APFS配制的无磷复合其主链中插入氮原子,使得其可生物降解性能优
配方A~D,缓蚀阻垢性能试验结果表明:复合于PAA和其它羧酸类阻垢剂。
配方的阻垢率和对金属合金(碳钢、不锈钢和铜
PASP粘均分子质量为10000mg/L时,阻垢
合金)的缓蚀率与国外药剂相当,比磷系药剂略效果最好,添加浓度4mg/L时,阻碳酸钙垢率达
低,但完全能适应循环冷却水处理的要求。并发93.7%3,相近分子质量的PASP的阻垢性能优
现PAA、PMA、PESA的阻碳酸钙垢性能随着添于聚丙烯酸,可运用于高钙离子水系统中。静
加浓度的增加而提高,当添加浓度为2.0,5.0态阻垢实验结果表明:PASP对CaCO3、CaSO4
mg/L时,PMA的阻垢性能远优于PAA和PESA,2H2O、BaSO、SrSO垢有极其优艮的阻垢性
当添加浓度为10.0mg/L时,PMA仅略好于PE-能。视水质条件的不同调整PASP用量,缓蚀
SA。当循环水中的余氯浓度为2.0~5.0mg/L时,率可达到90%以上。此外,它耐高温,可应用于
随着余氯浓度增加,PAA、PMA、PESA的阻垢性高温系统中
能均有所下降
由于声量低、价格高影响了PASP的推广
惠琼"以PESA复配缓蚀阻垢剂,其配方为因此高利军在PASP中引入羟基和磺酸基发
PESA10mg/L、AA/AMPS10mg/L、硫酸锌现,产品性能均优于单一PASP。另外