污水管道防腐蚀剂及其制备方法与污水管道防腐方法

摘要

本发明公开了一种污水管道防腐蚀剂及其制备方法与污水管道防腐方法，防腐蚀剂为固液混合物，pH为9.5～10.5且其组分包含氢氧化镁、有机酸、悬浮剂、灭微生物剂以及水，其中氢氧化镁的质量含量为40‑80％，悬浮剂的质量含量为0.001‑5％，灭微生物剂的质量含量为0.001‑5％。防腐蚀剂的制备方法包括使氧化镁与水发生水合反应生成氢氧化镁，并在温度为95℃以下时，加入有机酸，然后加入其他组分。污水管道防腐方法包括向污水管道内壁喷涂本发明防腐蚀剂形成防腐涂层。本发明防腐蚀剂无毒无害，无需水流控制，无需人工进入管道中实施添加，使下水管道壁防腐蚀有效期达最少2年以上，防腐效果好。

说明书

技术领域

本发明涉及污水管道保护技术领域，具体涉及一种具有污水管道保护作用的防腐蚀剂及其制备方法和利用其进行污水管道防腐的方法。

背景技术

随着经济发展，生活、生产污水排放日益增加，给环境带来极大压力。生活、生产污水中导致污染的一个重要成分是硫化物，水中的硫酸盐会被硫酸盐还原菌(SRB)还原成硫化物，硫化物排放会导致以下问题：首先是硫化物(如硫化氢)对污水管道混凝土会产生腐蚀；其次是硫化氢作为有毒气体，对下水道工作人员具有危险性；再次硫化氢具有明显臭气，对生产生活有不良影响。污水中的几个因素包括污染成分、生物膜、沉积物、温度、空气等与硫化物的演化有关。另外，污水中的pH值也是一个重要的污染相关因素。水体的富营养化会引起pH值下降，而pH值下降不仅会导致硫化物升高，还会导致重金属活性增加，这就导致了骨骼疼痛等疾病的风险增加。

通常解决下水管道硫化物腐蚀的主要方法是对下水管道壁添加环氧树脂层。环氧树脂层一般使用在下水管道的内壁，但环氧树脂实施难度高，需要控制水位，人工操作复杂，难修复。此外，环氧树脂含有大量的可挥发有机化合物(VOC)，有毒、易燃，因为会对环境和人体造成危害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无毒无害，无需水流控制，无需人工进入管道中实施添加，与污水系统兼容且防腐效果好的污水管道防腐蚀剂及其制备方法。

本发明同时还提供一种污水管道防腐方法，该方法操作简单、方便，防腐时间长。

为实现前述发明目的，本发明采用的一种技术方案如下：

一种污水管道防腐蚀剂，其为固液混合物，所述固液混合物的pH为9.5～10.5且其组分包含氢氧化镁、有机酸、悬浮剂、灭微生物剂以及水，所述防腐蚀剂中氢氧化镁的质量含量为40-80％，所述悬浮剂的质量含量为0.001-5％，所述灭微生物剂的质量含量为0.001-5％。

优选地，所述防腐蚀剂中，氢氧化镁的质量含量在60％以上。

优选地，所述悬浮剂的质量含量在3％以下，更优选低于2％。

优选地，所述灭微生物剂的质量含量为0.04-3％。更优选地，灭微生物剂的质量含量低于2％高于0.04％。

根据本发明的一个具体且优选方面，所述防腐蚀剂中，悬浮剂的质量含量为0.0013-0.5％，所述有机酸的质量含量为0.001-0.5％。

根据本发明的一个优选实施方案，所述悬浮剂为羟丙基甲基纤维素。

根据本发明的另一优选实施方案，所述有机酸为冰醋酸、枸橼酸或二者的组合。

根据本发明，所述有机酸的质量含量优选为0.001-0.5％，尤其优选为0.04％～0.125％。

根据本发明，所述的灭微生物剂为六氢苯酚-1,3,5-三羟甲基氨基甲(2-烷羟乙基)-s-三嗪等。

根据本发明的一个优选方面，所述的防腐蚀剂的组成还包括纳米银，纳米银的质量含量为0.0005-0.001％。

优选地，本发明的防腐蚀剂通过以下方法制备：使氧化镁与水发生水合反应生成氢氧化镁，并在温度为95℃以下时，加入有机酸，然后加入悬浮剂、灭微生物剂和选择性的纳米银，混合均匀，即得所述防腐蚀剂。

根据本发明的一个具体且优选的实施方式中，以全部所述原料的总质量为100％计，各原料的比例为：氧化镁55-62％，有机酸0.04-0.125％，悬浮剂0.0013-0.5％，灭微生物剂0.04-0.08％，纳米银0.0005-0.001％，以及其他为水。

本发明还提供一种如前所述的污水管道防腐蚀剂的制备方法，该制备方法包括：使氧化镁与水发生水合反应生成氢氧化镁，并在温度为95℃以下时，加入有机酸，然后加入悬浮剂、灭微生物剂和纳米银，混合均匀，即得所述防腐蚀剂。

优选地，制备防腐蚀剂的原料中，95％以上的固体颗粒小于等于30微米。

进一步地，首先在反应釜中加入水，一边搅拌一边加入氧化镁，当温度降至95℃以下(优选为65～95℃)时，加入有机酸，搅拌，之后加入悬浮剂，搅拌，之后加入灭生物剂和选择性的纳米银，搅拌。其中，加入有机酸后的搅拌时间为10min～120min，优选为20～60min。加入悬浮剂后的搅拌时间根据需要设定，一般为30～60min。

本发明还提供一种污水管道防腐方法，该方法包括向所述污水管道内壁喷涂如本发明前述的污水管道防腐蚀剂形成防腐涂层。

进一步地，喷涂可通过喷涂浮伐进行喷涂。防腐涂层的厚度一般为2mm-4mm。

由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优势：

将本发明防腐蚀剂用于污水管道内壁形成防腐涂层，可以使得管道壁pH达到9以上，因此最大程度的减少硫化氢对污水管道壁的腐蚀。由于本发明防腐蚀剂的液体性质，可通过压力泵输送到喷嘴在无水流控制，无人工下井的情况下进行添加作业，较使用环氧树脂层安全性更高，即便出现特殊破损需修复情况，较环氧树脂层修复更加便捷。此外，本发明防腐蚀剂以氢氧化镁为主要成分，安全且无害。

具体实施方式

本发明提供一种无毒无害，无需水流控制，无需人工进入管道中实施添加，使下水管道壁防腐蚀有效期达最少2年以上，与污水系统兼容的防腐蚀剂。该防腐蚀剂以氢氧化镁为主要成分，在有机酸、悬浮剂的作用下保持非常好的流动性、存储稳定性和使用稳定性。

防腐蚀剂的组成中，氢氧化镁优选是由氧化镁与水进行原位水合反应制成，并优选在有机酸存在下进行水合反应。

氧化镁水合作用是根据以下反应方程进行的：

MgO_(s)+H₂O_(l)→Mg(OH)_2(s)

在制备过程中，优选还加入有机酸。有机酸可以促进反应，在氧化镁和水的反应中，随着反应的进行，粘稠度会增加，加入有机酸会降低粘稠度并促进反应继续进行。具体有机酸优选为75-98％的冰醋酸、或枸橼酸其他有机酸的一种或多种。

防腐蚀剂的一个优选的制备过程包括：1)在反应釜中加入水，一边搅拌一边加入氧化镁，当温度为95℃以下时(例如65-95℃)，加入有机酸，持续搅拌(持续搅拌时间例如约30分钟)；2)之后加入悬浮剂，持续搅拌(持续搅拌时间例如约40分钟)；3)之后加入灭生物剂，搅拌30min；4)最后加入纳米银，搅拌30分钟，得到的防腐蚀剂pH值为约9.5-10.5且具有合适的粘稠度。

在一些具体且优选实施方式中，以重量百分比计，该防腐蚀剂的原料配方包括氧化镁55-62％，有机酸0.04-0.125％，悬浮剂0.0013-0.5％，灭微生物剂0.04-0.08％，以及纳米银0.0005-0.001％，其他为水；

进一步地，所述氧化镁原料优选氧化镁纯度比例大于90％，二氧化硅低于0.5％。需要说明的是，在实际生产中，氧化镁原料中，不可避免的会存在杂质，杂质包括氧化钙、三氧化二铁、三氧化二铝、二氧化硅中的一种或多种。

防腐蚀剂中，悬浮剂的作用为保证最终防腐蚀剂在存储中以及投入的垃圾水体后不沉降，保持悬浮浓度。悬浮剂可以例如是羟丙基甲基纤维素，优选粘度规格在5，000-20，000CP中的一种或多种(可参考http://www.mizudahope.com/content.asp?id＝167)。

灭微生物剂的作用为消灭及抵抗细菌，酵母菌及霉菌。所述灭微生物剂优选为六氢苯酚-1,3,5-三羟甲基氨基甲(2-烷羟乙基)-s-三嗪等。

纳米银的作用为防止菌群再次在该区域生长。纳米银优选为50-150nm。

进一步地，所述防腐蚀剂原料中固体颗粒大小为：95％以上的固体颗粒小于30微米。若原料固体颗粒太大，会影响生产时反应速度；此外成品防腐蚀剂使用时是采用水泵通过喷嘴投放，原料颗粒过大，会在防腐蚀剂中产生杂质，堵塞喷嘴。

本发明实施例的防腐蚀剂具有以下特点：

1、防腐蚀剂主要成分氢氧化镁是安全且无害的，环氧树脂相比无毒性。因此本发明防腐蚀剂在生产、运输和使用中安全性高，避免造成安全事故和工伤事故

2、防腐蚀剂的溶液性质，可通过压力泵输送到喷嘴在无水流控制，无人工下井的情况下进行添加作业。因此本发明较使用环氧树脂层安全性更高，即便出现特殊破损需修复情况，较环氧树脂层修复更加便捷。

3、防腐蚀剂能够使下水管道壁pH达到9以上，因此最大程度的减少硫化氢对下水管道壁的腐蚀。

4、防腐蚀剂组成及实施简单，安全，对水体完全无害，同时，防腐蚀剂的制备方法简单，容易实现，具有良好的工业化应用前景。

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以下各具体实例中，防腐蚀剂浓度为氢氧化镁重量与防腐蚀剂重量之比。

实施例1

一种用于下水管道壁的防腐蚀剂，以重量百分比计，采用以下原料通过如下步骤制备得到：1)在反应釜中加入水，一边搅拌一边加入氧化镁，每100份重量份的氧化镁加水为180份水，充分反应后当温度降为70℃时，2)加入有机酸(75％冰醋酸)2份，搅拌30分钟；3)之后加入悬浮剂(羟丙基甲基纤维素，粘度规格15,000mPa.s)0.45份，搅拌40分钟；4)之后加入灭微生物剂(六氢苯酚-1,3,5-三羟甲基氨基甲(2-烷羟乙基)-s-三嗪)2份，搅拌30分钟；5)之后加入纳米银0.02份，搅拌30分钟，最终防腐蚀剂浓度为62％，pH值为9.9。对防腐蚀剂的防腐蚀进行测试：

使用喷涂浮伐对pH值为2.1的下水管道壁进行压力不低于170bar的高压清洗，之后将制备的防腐蚀剂通过喷涂浮伐以5米每分钟的速度，将防腐蚀剂喷涂在污水管道内壁上形成厚度为最薄2mm的涂层。喷涂完毕时测试管道壁pH值为9，3个月后测pH值为8.9，6个月后测pH值为8.8，12个月后测pH值为8.3，24个月后测pH值为8.1，36个月后测pH值为6.9。

实施例2

一种用于下水管道壁的防腐蚀剂，以重量百分比计，采用以下原料通过如下步骤制备得到：1)在反应釜中加入水，一边搅拌一边加入氧化镁，每100份重量份的氧化镁加210份水，充分反应后当温度降为90℃时，2)加入有机酸(75％冰醋酸)2份，搅拌30分钟；3)之后加入悬浮剂(羟丙基甲基纤维素，粘度规格15,000mPa.s)1份，搅拌40分钟；4)之后加入灭微生物剂(六氢苯酚-1,3,5-三羟甲基氨基甲(2-烷羟乙基)-s-三嗪)1份，搅拌30分钟；5)之后加入纳米银1份，搅拌30分钟，最终防腐蚀剂浓度为55％，pH值为9.9。

使用喷涂浮伐对pH值为2.1的下水管道壁进行压力不低于170bar的高压清洗，之后将制备的防腐蚀剂通过喷涂浮伐以5米每分钟的速度，将防腐蚀剂喷涂在污水管道内壁上形成厚度为最薄2mm的涂层。喷涂完毕时测管道壁pH值为9.1，3个月后测pH值为8.7，6个月后测pH值为8.5，12个月后测pH值为8.1，24个月后测pH值为7.7，36个月后测pH值为6.8。

实施例3

一种用于下水管道壁的防腐蚀剂，以重量百分比计，采用以下原料通过如下步骤制备得到：1)在反应釜中加入水，一边搅拌一边加入氧化镁，每100份重量份的氧化镁加210份水，充分反应后当温度降为90℃时，2)加入有机酸(75％冰醋酸)2份，搅拌30分钟；3)之后加入悬浮剂(羟丙基甲基纤维素，粘度规格15,000mPa.s)1份，搅拌40分钟；4)之后加入灭微生物剂(六氢苯酚-1,3,5-三羟甲基氨基甲(2-烷羟乙基)-s-三嗪)1份，搅拌30分钟；5)之后加入纳米银1份，搅拌30分钟，最终防腐蚀剂浓度为40％，pH值为9.6。

使用喷涂浮伐对pH值为2.1的下水管道壁进行压力不低于170bar的高压清洗，之后将制备的防腐蚀剂通过喷涂浮伐以5米每分钟的速度，将防腐蚀剂喷涂在污水管道内壁上形成厚度为最薄2mm的涂层。喷涂完毕时管道壁pH值为9.2，3个月后pH值为8.5，6个月后pH值为8.2，12个月后pH值为7.8但出现少部分涂层消失现象。

实施例4

一种用于下水管道壁的防腐蚀剂，以重量百分比计，采用以下原料通过如下步骤制备得到：1)在反应釜中加入水，一边搅拌一边加入氧化镁，每100份重量份的氧化镁加150份水，充分反应后当温度降为90℃时，2)加入有机酸(75％冰醋酸)2份，搅拌30分钟；3)之后加入悬浮剂(羟丙基甲基纤维素，粘度规格15,000mPa.s)1份，搅拌40分钟；4)之后加入灭微生物剂(六氢苯酚-1,3,5-三羟甲基氨基甲(2-烷羟乙基)-s-三嗪)1份，搅拌30分钟；5)之后加入纳米银1份，搅拌30分钟，最终防腐蚀剂浓度为70％，pH值为10.3。

使用喷涂浮筏对pH值为3.3下水管道壁进行高压清洗，之后将实施例4的防腐蚀剂用于污水管道壁，防腐蚀剂涂层厚度为4mm。喷涂完毕时管道壁pH值为9.3，3个月后pH值为9.2，6个月后pH值为9.2，12个月后pH值为9，24个月后pH值为8.7，36个月后pH值为8.2。

实施例5

使用喷涂浮筏对pH值为5.9下水管道壁进行高压清洗，之后将按照实施例1的方法制备的防腐蚀剂用于污水管道壁，防腐蚀剂涂层厚度为4mm。喷涂完毕时管道壁pH值为9.1，3个月后pH值为9.1，6个月后pH值为9，12个月后pH值为8.7，24个月后pH值为8.5，未满36个月检测时间。

对比例1

本例提供一种用于下水管道壁的防腐蚀剂，其制备基本同实施例1，不同的是，不添加悬浮剂。经过观察，被喷涂过该防腐蚀剂的下水管道壁在经过满管水流冲洗后有部分脱落现象。

对比例2

本例提供一种用于垃圾除臭的净化剂，其制备基本同实施例1，不同的是，不添加纳米银。经过观察，被喷涂过防腐蚀剂的下水管道壁在12个月后，下水管道壁pH值相比被喷涂过含有纳米银的防腐蚀剂有明显加速下降。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。