[发明专利]一种用于控制循环水系统碳钢腐蚀的水溶性凝胶

说明书

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种控制碳钢在循环水系统腐蚀的无机水溶性凝胶缓蚀剂。所述缓蚀剂由五硼酸钠、五水合四硼酸钠、硼酸、钼酸盐和锌盐组成。按照质量比，五硼酸钠20％–43％、五水合四硼酸钠6–18％、硼酸8–22％、钼酸盐1％–10％、锌盐0.3％–1％，余量为去离子水。本发明将不同配比的硼酸盐、钼酸盐、锌盐和去离子水混合、制备得到水溶性凝胶态复配物，利用各原料之间的高效协同作用，对碳钢缓蚀率达到95％以上。本发明避免使用铬酸盐、磷酸盐和亚硝酸盐，且该药剂在循环水系统中便于输送。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及一种控制碳钢在循环水系统腐蚀的缓蚀剂，更具体地涉及一种无机水溶性凝胶缓蚀剂。

背景技术

碳钢材料在循环水系统中应用广泛，其腐蚀问题引起广泛关注。循环水经过热交换器、设备和管道后，会发生升温、蒸发浓缩和富氧化等一系列变化，加剧Cl^-和SO₄^2-等腐蚀离子对碳钢的腐蚀，导致管道和设备使用寿命减少并造成巨大经济损失。添加缓蚀剂是循环水系统中控制碳钢腐蚀应用最广泛的方法之一。目前，尽管国内循环水系统碳钢缓蚀药剂配方种类多，但缓蚀效果参差不齐，常用的缓蚀剂有铬酸盐、磷酸盐、胺盐、唑类和有机磷等，主要通过在碳钢表面形成保护层，与腐蚀环境隔离，从而减缓腐蚀速率。但由于铬酸盐和亚硝酸盐毒性较强，磷酸盐易造成受纳水体富营养化，导致二次环境污染，其应用受到严格限制；有机缓蚀剂如胺类、唑类缓蚀剂存在制备成本偏高和高毒性等缺陷，不利于环境保护和经济可持续发展。因此，开发高效和环境友好的碳钢缓蚀剂对于提高水处理技术水平，减少经济损失，推进缓蚀剂发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于控制循环水系统中碳钢腐蚀的水溶性凝胶缓蚀剂。

为实现上述目的，本发明提供的水溶性凝胶缓蚀剂，以五硼酸钠、五水合四硼酸钠、硼酸、钼酸盐和锌盐为原料，各组分的质量百分比为：五硼酸钠20％–43％、五水合四硼酸钠6–18％、硼酸8–22％、钼酸盐1％–10％、锌盐0.3％–1％，余量为去离子水。

硼酸盐是主要的缓蚀成分，同时也是形成凝胶交联结构的助剂。钼酸盐、锌盐与硼酸盐同时存在时，可发挥高效协同缓蚀的作用，并在碳钢表面形成致密的钝化膜，抑制腐蚀发生。

一种可溶性凝胶缓蚀剂，本发明的具体技术方案如下：

(1)定量量取65mL去离子水加热至60–90℃；

(2)按比例称取一定量的五硼酸钠、五水合四硼酸钠和硼酸，加入到去离子水中，温水浴充分搅拌混合至溶液为过饱和悬浮状态(避免结块或过早溶解)；

(3)向溶液中依次加入钼酸盐和锌盐，搅拌混合2min；

(4)用高剪切混合器以4000r/min充分高速剪切混合10–15min，后以300r/min低速混合3-5min，过程中溶液由饱和悬浮态、乳化态向乳脂态转变，至凝胶态形成；

(5)冷却至室温，即可得到均匀的可溶性凝胶缓蚀剂，产品呈白色凝胶态。

本发明所述的水溶性凝胶缓蚀剂主要应用于循环水系统中。本发明的优点在于：

(1)缓蚀剂的原料易得，制备工艺简单，反应条件温和，便于储存、运输；适用介质浓度范围宽，对碳钢缓蚀效果优良；

(2)缓蚀剂为凝胶态，在循环水系统中有一定缓释效果，可泵送。

(3)避免使用亚硝酸盐、铬酸盐和磷酸盐，避免造成二次环境污染。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的适宜性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限制。在附图中：