[发明专利]用于抑制水介质中的腐蚀的组合物和方法

说明书

发明领域

本发明涉及处理水体系以减少与其接触的金属表面上的腐蚀，其中限制有机抑制剂的用量以帮助减少处理的碳足迹(carbon footprint)。

发明背景

数年来，诸如麻点的腐蚀和伴随影响的问题困扰着水体系。例如，水垢倾向于积聚在各种水体系的内壁上，由此大大降低体系的操作效率。以此方式，严重妨碍特定体系的传热功能。

腐蚀是金属与其环境的降解性电化学反应。腐蚀将精炼金属回复到其天然状态。例如，铁矿石为氧化铁。氧化铁被精炼成钢。当钢腐蚀时，形成氧化铁，如果未加以注意，其可导致金属故障或破坏，引起特定水体系停止运转，直到进行必要的修复为止。

通常，在冷却水体系中，已经证明腐蚀以及麻点损害体系的总效率。许多冷却水体系在体系处理中使用正磷酸盐来促进与体系水接触的金属表面的钝化。然而，基于磷的抑制剂的当前成本猛涨，这是由于农业肥料对于P₂O₅矿石的需求增加。并且，美国和欧洲的环境法规已经对排放到当地河流中的磷酸盐提高了限制。

因此，已经注意到低磷酸盐或无磷酸盐处理方法的用途日益增加，同时强调所有或主要有机处理方法通常需要比较高的有效处理用量(即＞50ppm)。令人遗憾的是，这些高水平的有机处理用量增加了体系中的生物食物(碳足迹)且增加了向体系供给毒性杀生物化合物的需要。

可以从两个不同的观点来看碳足迹减少的益处。首先，可以从节约能量消耗来看碳足迹减少，否则，将需要合成有机抑制剂。在此，需要产生的较低量的有机物质产生较少废物、较少排放等。

其次，供生物生长用的食物产生减少，导致控制微生物活性所需的杀生物剂的进料量减少。

发明概述

本发明涉及抑制与诸如冷却水体系的水体系接触的金属的腐蚀的方法，其包括向水体系中加入多价金属离子和有机腐蚀抑制或沉积控制剂化合物。在一个优选的实施方案中，所述多价金属离子选自Al和Mn。

在本发明的一个实施方案中，所述腐蚀抑制/沉积控制剂(DCA)化合物可选自羟基酸、膦酰基羧酸、聚羟基丁二酸和聚马来酸或聚马来酸酐。

所述多价金属盐在水体系中的存在量可为约0.1-10ppm，有机腐蚀抑制剂/DCA化合物的存在量为约1至小于50ppm。与当前使用的许多全有机或有机/低磷酸盐处理相比，有机腐蚀抑制剂/DCA化合物的这种低用量有助于改善处理的碳足迹。

还提供了包含多价金属离子和腐蚀抑制/DCA化合物的水基组合物，其中提供约1份多价金属离子比约0.1-500份腐蚀抑制剂/DCA的摩尔比。

发明详述

我们已经发现使用诸如Al和Mn的多价金属离子显著降低提供对诸如工业冷却塔的水体系中的有效腐蚀和处置控制所必须的羟基酸、膦酰基羧酸、聚烷基羟基丁二酸和聚马来酸或酸酐的浓度。

本发明的一方面，提供抑制水体系中金属腐蚀的方法，其中将多价金属离子和腐蚀抑制或沉积控制剂(DCA)化合物加到所述体系中。在一个特定的实施方案中，加入约0.1-10ppm的多价金属离子，腐蚀抑制剂的进料量为约1至小于50ppm。这些进料量突出了本发明的一个特点，即，腐蚀抑制剂/DCA的“碳足迹”由于由本发明的降低的用量水平而得到改善。也就是说，对于腐蚀抑制剂/DCA，可使用低于正常或传统的进料水平。

关于可使用的多价金属离子，在一个实施方案中，这些多价金属离子可选自Mn⁺²、Ni⁺²、Al⁺³和Sn⁺²。优选所述离子选自Al和Mn。Al和Mn离子可使用的示例性盐包括氯化锰、硝酸锰、乙酸锰和硫酸锰铵。示例性铝盐包括乙酸铝、溴酸铝、溴化铝和其六水合物和五水合物、氯酸铝、柠檬酸铝、氯化铝和其六水合物、氟化铝、碘化铝和六水合物、乳酸铝、硝酸铝、硫酸铝和其水合物。

关于可加入的腐蚀抑制剂/DCA化合物，其包括羟基酸、膦酰基羧酸、聚羟基丁二酸和聚马来酸或酸酐。在一个具体的实施方案中，所述羟基酸由下式表示：

Q-(R1)_a-(R2)_b-(R3)_c-COOH