申请日2001.11.02
公开(公告)日2004.02.04
IPC分类号C02F5/14
摘要
为了提供一种水处理组合物，所述的组合物在贮存或使用中有优异的稳定性，同时在冷却水中可防止腐蚀、结垢和微生物生长，本发明提供多功能水处理组合物，包括至少一种选自含有吡咯化合物、羧酸盐、正磷酸盐和锌盐的混合物的组分;有机微生物生长抑制剂;结垢抑制剂;有机膦酸盐和硝酸盐。
权利要求书
1.多功能水处理组合物，包括：
至少一种选自包含吡咯化合物、羧酸盐、正磷酸盐和锌盐的混合 物的组分;
微生物生长抑制剂;
结垢抑制剂;
有机膦酸盐;和
硝酸盐。
2.如权利利要求1的多功能水处理组合物，其微生物生长抑制 剂是3-异噻唑啉酮，及结垢抑制剂是丙烯酸酯聚合物。
3.如权利要求2的多功能水处理组合物，其中3-异噻唑啉酮是 由如下化学式1表示的化合物，丙烯酸酯聚合物是由如下化学式2表 示的聚合物，
[化学式1]
[化学式2]
在化学式1中，R0代表氢原子或氯原子，在化学式2中1，m，n 可以相同或不同，是0～1000的整数，R代表氢原子、甲基或羧基， 当R是羧基时，它可以与邻近羰基结合形成酐环，R1和R8可以相同 或不同，各代表氢原子、烷基、羟基或膦酰基，R2和R3可以相同或 不同，各代表氢原子或C1-C2烷基，R4代表氢原子或C1-C5烷基，和 R5代表C1-C8烷基或C8-C10芳烷基，X和Y可以相同或不同，各代 表氢原子或C1-C5烷基或C1-C5羟烷基，R0包括一个或多个选自如 下化学式3、4和5的基团，
[化学式3]
[化学式4]
[化学式5]
在以上化学式中，R6和R12可以相同或不同，各代表氢原子或 C1-C2烷基，R13和R14可以相同或不同，各代表氢原子、C1-C8烷基、 C6-C8环烷基、苄基或如下化学式6的基团，R7代表C1-C6烷基、C6-C10 芳烷基或如下化学式6的基团，
[化学式6]
在化学式6中，i是1、2或3，R9代表氢原子或C1-C2烷基，及 R10代表氢原子或C1-C6烷基。
4.如权利要求3的多功能水处理组合物，其中3-异噻唑啉酮是2- 甲基-4-异噻唑酮-3-酮和5-氯-2-甲基-4-异噻唑酮-3-酮以重量混合比 1∶20～20∶1的混合物。
5.如权利要求1的多功能水处理组合物，其中吡咯化合物是苯 并三唑、甲苯基三唑或巯基苯并噻唑。
6.如权利要求1的多功能水处理组合物，其中羧酸盐是至少一 种选自具有3～12碳的羧酸盐的化合物。
7.如权利要求1的多功能水处理组合物，其中正磷酸盐是磷酸。
8.如权利要求1的多功能水处理组合物，其中锌盐是至少一种 选自氯化锌、硫酸锌和硝酸锌的化合物。
9.如权利要求1的多功能水处理组合物，其中有机膦酸盐是至 少一种选自羟基亚乙基二膦酸、羟基膦酰基羧酸、氨基三亚甲基膦酸、 膦酰基丁烷三羧酸和乙二胺四亚甲基膦酸。
10.如权利要求1的多功能水处理组合物，其中硝酸盐是至少一 种选自硝酸镁和硝酸铜的化合物。
11.如权利要求1的多功能水处理组合物，其中微生物生长抑制 剂的量为0.05～15wt%，结垢抑制剂的量为0.5～50wt%，有机膦酸盐 的量为0.2～30wt%，其中该量是有机膦酸离子的量，吡咯化合物的量 为0.01～10wt%，羧酸盐的量为0.2～40wt%，硝酸盐的量为0.02～20 wt%，其中该量是硝酸离子的量。
12.如权利要求1的多功能水处理组合物，其中微生物生长抑制 剂的量为0.05～15wt%，结垢抑制剂的量为0.5～50wt%，有机膦酸盐 的量为0.2～30wt%，其中该量是有机膦酸离子的量，正磷酸盐和/或锌 盐的量为0.1～30wt%，其中该量是正磷酸离子和锌离子的总量，及硝 酸盐的量为0.02～20wt%，其中该量是硝酸离子的量。
13.一种水处理方法，包括将多功能水处理组合物引入冷却水系 统的步骤，所述的组合物包括至少一种选自含有吡咯化合物、羧酸盐、 正磷酸盐和锌盐的混合物的组分;微生物生长抑制剂;结垢抑制剂;有 机膦酸盐和硝酸盐。
14.如权利要求13的水处理方法，其中引入冷却水系统的水处 理组合物浓度为1ppm～500,000ppm。
说明书
多功能水处理组合物及使用该组合物的水处理方法
技术领域
本发明涉及多功能水处理组合物及使用该组合物的水处理方法。 更具体地讲，本发明涉及水处理组合物，该组合物在贮存和使用中具 有优异的稳定性，并同时能够抑制在开放循环冷却水系统中发生的腐 蚀、结垢和微生物生长。
技术背景
在开放循环冷却水系统中，用冷却塔设备控制冷却水的温度。因 为空气总是流入具有冷却塔的水温控制系统，那么该系统就称为开放 循环冷却水系统。在冷却水的再循环中，由于水的蒸发，水中含有 的各种矿物质被浓缩。根据废水处理方法，有各种影响冷却操作的现 象。这些现象大体上可归类于腐蚀、结垢和微生物问题.
简单地说，腐蚀是指在金属材料上形成锈。通常由精炼氧化物得 到金属，因此，它有很强的返回热力学稳态的氧化态的性能。所以， 很自然在开放循环冷却水系统中会发生腐蚀。
由金属腐蚀导致的沉积物，或水中各种二价金属离子与负离子化 合物结合而结垢。随着冷却水的温度升高，金属盐的溶解度降低。因 此，由于加热例如开放循环冷却水系统的制冷器或热交换器，在相对 高温状态的地方容易结垢。如果过量结垢，则可能堵塞管道并降低传 热效率，这将导致过度的能耗。
微生物如细菌、真菌、苔藓等根据环境条件可以生长得很好或不 好。不幸地，冷却塔的环境包括水温、pH、溶解氧含量、矿物质含量 和日光为微生物的生长提供了非常合适的条件。如果在这种合适环境 中生长的微生物彼此凝结和附着到冷却塔的填料上，它们干扰水和空 气的流动，这导致冷却效率的降低。在冷却塔中附着到填料上的微 生物淤泥称为矿泥。如果这种矿泥附着在金属管道的表面，由于微生 物而可能发生局部的腐蚀。
容易发现，腐蚀、结垢和矿泥存在于各种具有流动水管道的工业 设备中，包括冷却装置的热交换器。在这种情况下，可能有严重的问 题，包括冷却系统设计寿命的缩短、传热效率的降低、细菌感染、 环境污染等，由此导致巨大的经济损失。
为了克服上述问题，照例开发了各种水处理组合物。然而，对于 水处理，常规水处理法分别使用腐蚀抑制剂、结垢抑制剂和微生物 抑制剂。如此，仅用化学组合物同时解决腐蚀、结垢和微生物生长的 问题是不可能的。例如，常规水处理法通过引入结垢抑制剂抑制结垢， 然后通过引入微生物抑制剂抑制微生物生长。作为具有这种单一效应 的水处理组合物的例子，包括吡咯化合物和磷酸盐的水处理组合物公开 于美国专利4,134,959。另美国专利5,227,133公开使用包括锌盐、钼 盐和磷酸盐组合物的冷却水处理方法，以及美国专利5,156,665公开 防止微生物生长的方法。
然而，为防止腐蚀和结垢的水处理组合物在防止微生物生长方面 不太有效果，以及对于防止微生物生长的水处理组合物在防止腐蚀和 结垢方面不太有效果。因此，常规水处理组合物的使用受到了限制， 而且使用者必须按照水质条件注入合适的水处理组合物。分别开发腐 蚀抑制剂、结垢抑制剂和微生物抑制剂的理由是，因为如果全部它们 混合形成组合物，那么产品的稳定性就被变差，而且由于缺乏各组分 之间的相溶性形成沉淀。另外，不能充分发挥各组分可能的效应。
发明概述
为了解决上述问题，作为几年研究的结果，本发明发明人研发了 一种水处理组合物，其在贮存和使用期间有很好的稳定性，并在开放 循环冷却水系统中，能够同时解决有关腐蚀、结垢和微生物生长的问 题。
因此，本发明目的是为冷却塔提供水处理组合物，和使用该组合 物进行水处理的方法，与常规水处理组合物相比，该组合物能够同时 抑制腐蚀、结垢和微生物生长，以及使用简便。
本发明另一个目的是提供水处理组合物，和利用该组合物水处理 的方法，该组合物的各组分之间有优异的相溶性，在贮存或使用期间 该组合物产品具有优异的稳定性。
为了达到上述目的，提供均一的多功能水处理组合物，其至少包 括一种选自包含吡咯化合物、羧酸盐、正磷酸盐和锌盐的混合物组分， 微生物生长抑制剂，结垢抑制剂，有机膦酸盐和硝酸盐。优选地，用 3-异噻唑啉酮作为微生物生长抑制剂，用丙烯酸酯聚合物作为结垢抑 制剂。在水处理组合物中，也优选，微生物生长抑制剂的量在0.05到 15wt%之间，结垢抑制剂的量在0.5到50wt%之间，上述有机膦酸盐 的量在0.2到30wt%之间，其中该量是有机膦酸盐离子的量，和硝酸 盐的量在0.02到20wt%之间，其中该量是硝酸离子的量。
如果使用正磷酸盐和/或锌盐，那么正磷酸盐和/或锌盐优选的量 为0.1～30wt%，其中该量是正磷酸盐离子和/或锌盐离子的总量。如果 使用包含吡咯化合物和羧酸盐的混合物，那么优选的吡咯化合物的量 为0.01～10wt%，及羧酸盐的量为0.2～40wt%，其中该量是羧酸盐化 合物的量。
另外，本发明也提供一种用于防止腐蚀、结垢和微生物生长的水 处理方法，该方法包括引入多功能水处理组合物进入冷却水系统的步 骤，所述的组合物至少包含一种选自含有吡咯化合物、羧酸盐、正磷 酸盐和锌盐的混合物的组分，微生物生长抑制剂，结垢抑制剂，有机 膦酸盐和硝酸盐
