缓蚀剂和缓蚀剂组合物及其制备方法以及其在抑制水腐蚀中的应用和循环水的处理方法技术

本发明专利技术公开了一种缓蚀剂和缓蚀剂组合物及其制备方法以及其在抑制水腐蚀中的应用和循环水的处理方法。该缓蚀剂含有如下式I所示化合物和/或其盐与如下式Ⅱ和/或式Ⅲ所示化合物的缩合反应产物，

【技术实现步骤摘要】
缓蚀剂和缓蚀剂组合物及其制备方法以及其在抑制水腐蚀中的应用和循环水的处理方法
本专利技术涉及水处理领域，具体地，涉及一种缓蚀剂以及含有该缓蚀剂的缓蚀剂组合物；本专利技术还涉及一种前述缓蚀剂的制备方法；本专利技术还进一步涉及一种前述缓蚀剂或前述缓蚀剂组合物在抑制水腐蚀中的应用；本专利技术还进一步涉及一种循环水的处理方法。
技术介绍
冷却水是工业、企业不可缺少的公用工程，是用水大户。将冷却水处理后循环使用，一方面可以满足工艺过程对水处理效果的要求，保证生产装置长周期正常运行；另一方面可以节约工业水98％以上，减少更大数量的排污。在工业循环冷却水技术发展的历程中，通水管路和热交换器的金属腐蚀问题一直是研发人员的重要研发课题，水处理缓蚀药剂的研发一直备受瞩目。早期，磷系水处理缓蚀药剂因其高效性和低成本运行的优势能够保证工业循环水冷却系统和生产装置安全长期运行，而在工业循环冷却水中得到了广泛应用。然而，近年来人们逐渐认识到含磷化合物对水体的污染，对含磷化合物的使用和排放的限制也逐渐趋于严格，因而研究者们开始开发其他的“绿色产品”来替代它。从目前的科学研究进展来看，无毒无污染的、含N、S、O的等复杂结构的有机化合物及高分子聚合物无疑是缓蚀剂的优选原料。在中国专利申请CN103332796A中公开了一种可降解的无磷复合缓蚀阻垢剂，并具体公开了该无磷复合缓蚀阻垢剂由硫酸钠、烷基糖苷、聚天冬氨酸、羧甲基纤维素、聚环氧琥珀酸、聚合氨基酸、葡萄糖酸钠、木质素、甲基苯三唑以及去离子水组成。这种由无毒无污染的、含N、S、O的等复杂结构的有机化合物及高分子聚合物组成的复合缓蚀阻垢剂确实具有缓蚀阻垢性能，且能有效减少加药量，并具有可生物降解、性能稳定等优点。然而，这种复合缓蚀阻垢剂将几种物质复配在一起，其对微生物的影响是多种物质的叠加，在易生物降解的同时也易被微生物利用，造成微生物的繁殖，不利于冷却水的循环使用。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种缓蚀剂和缓蚀剂组合物及其制备方法以及其在抑制水腐蚀中的应用和循环水的处理方法，以在保持缓蚀剂的缓蚀效果的同时，友好环境并尽可能避免蚀剂被微生物利用。为此，根据本专利技术的第一个方面，提供了一种无磷缓蚀剂，该缓蚀剂含有如下式I所示化合物和/或其盐与如下式Ⅱ和/或式Ⅲ所示化合物的缩合反应产物，所述式I中，R1为H或OH，R2为H或COOH，R3为COOH、CH2-COOH或所述式Ⅱ中，R4和Rˊ4相同或不同、且分别独立地选自H和R5为H或CH3，n为1至4中的整数；所述式Ⅲ中，R6为H或CH3，R7为CH3或CH2CH3。同时，根据本专利技术的第二个方面，提供了一种所述无磷缓蚀剂的制备方法，该制备方法包括：在缩合反应条件下，在催化剂存在下，将脂肪族羟基羧酸和/或其盐与醇胺在水中接触，形成所述缓蚀剂；其中，所述脂肪族羟基羧酸具有如下式I所示结构；所述醇胺具有如下式Ⅱ所示结构，所述式I中，R1为H或OH，R2为H或COOH，R3为COOH、CH2-COOH或所述式Ⅱ中，R4和Rˊ4相同或不同、且分别独立地选自H和R5为H或CH3，n为1至4中的整数；所述式Ⅲ中，R6为H或CH3，R7为CH3或CH2CH3。根据本专利技术的第三个方面，提供了一种由本专利技术所述方法制备的缓蚀剂。根据本专利技术的第四个方面，提供了一种缓蚀剂组合物，该缓蚀剂组合物含有缓蚀剂和水溶性无机锌盐，所述缓蚀剂为本专利技术所述的缓蚀剂。根据本专利技术的第五个方面，提供了一种本专利技术所述的缓蚀剂，或本专利技术所述的缓蚀剂组合物在抑制水腐蚀中的应用。根据本专利技术的第六个方面，提供了一种循环水的处理方法，该方法包括在水中加入本专利技术所述的缓蚀剂，或本专利技术所述的缓蚀剂组合物。本专利技术所提供的缓蚀剂中，所含有的式I所示化合物(及其盐)与式Ⅱ和/或式Ⅲ所示化合物的缩合反应产物具有不易被微生物利用，药效更持久的效果，以及在使用过程中对水中微生物含量影响较小的特点，使其可广泛应用于循环冷却水处理中的。而且，本专利技术所提供的缓蚀剂在与水溶性无机锌盐复配使用时，能够体现出较好的缓蚀效果，碳钢试片的缓蚀率能够达到91.3％以上。本专利技术所提供的缓蚀剂的开发、推广和应用具有较大的经济效益和社会效益。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术的专利技术人为了研发一种能够代替含磷化合物的“绿色缓蚀剂”进行了大量的实验。专利技术人发现将一些脂肪族羟基酸盐类化合物添加在循环水中，对循环水腐蚀具有一定的抑制作用，特别是将其与二价金属离子配合使用时性能更佳，且这类化合物无毒，不会造成环境污染。然而，这类化合物在作为缓蚀剂添加至循环水中使用时，却存在会被微生物利用，为微生物提供营养，促进微生物的生长和繁殖的缺点，而这一缺点正是制约了这类化合物作为的缓蚀剂使用的发展的原因。在一次偶然的机会，本专利技术的专利技术人发现将脂肪族羟基羧酸和/或其盐与醇胺进行缩合反应所生成的产物，不但保留了脂肪族羟基羧酸盐类化合物所具有的缓蚀性能，而且这种缩合产物还不易被微生物利用，减少了微生物的生长和繁殖。为此，本专利技术的专利技术人提供了一种缓蚀剂。该缓蚀剂含有如下式I所示化合物和/或其盐与如下式Ⅱ和/或式Ⅲ所示化合物的缩合反应产物，所述式I中，R1为H或OH，R2为H或COOH，R3为COOH、CH2-COOH或所述式Ⅱ中，R4和Rˊ4相同或不同，分别独立地选自H和R5为H或CH3，n为1至4中的整数；所述式Ⅲ中，R6为H或CH3，R7为CH3或CH2CH3。本专利技术所提供的缓蚀剂中，根据式I所示化合物(及其盐)与如下式Ⅱ和/或式Ⅲ所示化合物投料比的不同，所述缩合反应的产物可以是一分子的式I所示化合物(及其盐)对应一分子的式Ⅱ或式Ⅲ所示化合物缩合反应的产物，也可以一分子的式I所示化合物(及其盐)对应多分子式Ⅱ和/或式Ⅲ所示化合物缩合反应的产物；也可以是多分子式I所示化合物(及其盐)对应一分子式Ⅱ或式Ⅲ所示化合物缩合反应的产物；也可以是前述缩合反应的产物的混合物。本专利技术所提供的缓蚀剂中，所含有的式I所示化合物(及其盐)与式Ⅱ和/或式Ⅲ所示化合物的缩合反应产物具有不易被微生物利用，药效更持久的效果，以及在使用过程中对水中微生物含量影响较小的特点，使其可广泛应用于循环冷却水处理中。而且，本专利技术所提供的缓蚀剂在与水溶性无机锌盐复配使用时，能够体现出较好的缓蚀效果，碳钢试片的缓蚀率能够达到91.3％以上。本专利技术所提供的缓蚀剂的开发、推广和应用具有较大的经济效益和社会效益。根据本专利技术所提供的上述缓蚀剂，为了便于将其应用在抑制水腐蚀方面，通常需要控制其中缩合反应产物的分子量，使得相应缩合反应产物能够溶于水，进而更好的实现在水处理中的流通。在本专利技术中优选所述缩合反应产物的分子量分布在180-900范围内，优选分布在300-700范围内。本专利技术所提供的这种缓蚀剂可以通过控制式I所示化合物和式Ⅱ所示化合物的投料量和反应条件，能够实现对所获得的缩合反应产物的分子量的控制。在本专利技术中“分子量”可以通过质谱法检测获取，质谱法检测的扫描方式为FTMS-pESIFullms[100-1000]。根本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种缓蚀剂，其特征在于，所述缓蚀剂含有如下式I所示化合物和/或其盐与如下式Ⅱ和/或式Ⅲ所示化合物的缩合反应产物，

【技术特征摘要】
1.一种缓蚀剂，其特征在于，所述缓蚀剂含有如下式I所示化合物和/或其盐与如下式Ⅱ和/或式Ⅲ所示化合物的缩合反应产物，所述式I中，R1为H或OH，R2为H或COOH，R3为COOH、CH2-COOH或所述式Ⅱ中，R4和Rˊ4相同或不同、且分别独立地选自H和R5为H或CH3，n为1至4中的整数；所述式Ⅲ中，R6为H或CH3，R7为CH3或CH2CH3。2.根据权利要求1所述的缓蚀剂，其中，所述缩合反应产物的分子量分布在180-900范围内。3.根据权利要求1所述的缓蚀剂，其中，式Ⅱ和式Ⅲ所示化合物之和与式I所示化合物及其盐的摩尔比为(0.15-6)：1，优选为(0.3-3)：1。4.根据权利要求1所述的缓蚀剂，其中，所述缓蚀剂还含有水，且所述缓蚀剂的固含量为20-60重量％。5.根据权利要求1所述的缓蚀剂，其中，所述式I所示化合物为葡萄糖酸、柠檬酸、酒石酸和苹果酸中的一种或多种；所述式I所示化合物的盐为钠盐和/或钾盐，优选为葡萄糖酸钠和/或葡萄糖酸钾。6.根据权利要求1所述的缓蚀剂，其中，所述式Ⅱ所示化合物为乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、正丙醇胺、异丙醇胺、二异丙醇胺和三异丙醇胺中的一种或多种；所述式Ⅲ所示化合物为正丁醇胺和/或异丁醇胺。7.一种缓蚀剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：在缩合反应条件下，在催化剂存在下，将脂肪族羟基羧酸和/或其盐与醇胺在水中接触，形成所述缓蚀剂；其中，所述脂肪族羟基羧酸具有如下式I所示结构；所述醇胺具有如下式Ⅱ或式Ⅲ所示结构，所述式I中，R1为H或OH，R2为H或COOH，R3为COOH、CH2-COOH或所述式Ⅱ中，R4和Rˊ4相同或不同、且分别独立地选自H和R5为H或CH3，n为1至4中的整数；所述式Ⅲ中，R6为H或CH3，R7为CH3或CH2CH3。8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，所述醇胺与脂肪族羟基羧酸及其盐的摩尔比为(0.15-6)：1，优选为(0.3-3)：1。9.根据权利要求7所述的制备方法，所述催化剂选自硫酸和/或硝酸，优选...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯婕，郦和生，胡艳华，王岽，王亭，李博伟，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11