抑制點蝕的方法

2023-04-24 10:00:21 1

專利名稱：：抑制點蝕的方法
技術領域：
：本發明涉及一種抑制點蝕的方法，更具體地講是涉及到一種有效地抑制銅管或銅合金管中的點蝕的方法，其中的點蝕是由於在水系統中如貯熱水系統或封閉水系統中的微生物汙染或結垢所致。在貯熱水系統或封閉水系統中，其中的貯存水和循環水中僅僅添加少量的補充水，因此極少量的水被替換(每年比例約為10％)。在這種水體系中，由於微生物汙染，點蝕出現在銅或銅合金表面上，而銅或銅合金是作為熱交換器的結構材料和管路等，並與水接觸。通常，點蝕是通過測定金屬的靜電位來確認的，因為當其靜電位高於+150mV(相對於Ag/AgCl，飽和KCl溶液)時，銅或銅合金則易於點蝕。當電位升高，則點蝕會產生，一些非氧化性微生物緩蝕劑(殺菌劑)如肼被加入到水體系中，因為它們能有效地降低靜電位。然而，當非氧化性微生物緩蝕劑如肼加入到具有長保持時間的水體系中時，例如貯熱水體系或封閉水體系，在長期操作運行期間由於水中殘留的營養鹽而致使微生物可能會增多。為除去在水體系中由於微生物產生的粘質物，已知方法是在體系中加入過氧化氫。例如，日本專利公開說明書42-16521中公開了一種去除粘質物的方法，即朝已經生成粘質物的水系統中加入1-2％重量的過氧化氫。日本專利公開說明書45-32057中公開了另一種去除粘質物的方法，即加入0.1-2％重量的過氧化氫。在上述公開說明書中，過氧化氫的作用是去除附著的粘質物，因此使用的過氧化氫是高濃度的。日本專利公開說明書57-50560中公開了一種在開放式循環冷卻水系統中通過加入低濃度的過氧化氫抑制粘質物增長的方法。然而，在這份說明書中公開的過氧化氫的作用是防止在開放式循環冷卻水系統中粘質物的增長，文中設有涉及到任何的有關於過氧化氫用於抑制貯熱水系統或封閉水系統中的銅或銅合金點蝕的內容。如上所述，非氧化性物質通常用作點蝕緩蝕劑，沒有用過氧化氫來抑制銅或其合金點蝕的觀念，因為過氧化氫通常被認為是氧化劑。本發明的目的是解決上述問題，提供一種有效地抑制在水系統如貯熱水系統或封閉水系統中由於微生物汙染所致銅或銅合金的點腐蝕的方法。本發明的另一個目的是提供一種抑制銅或銅合金點蝕的方法，而殘留的營養鹽不會增殖微生物，同時也不會提高水中的雜質。本發明的抑制點蝕的方法，其特徵在於將過氧化氫或過氧化氫產生劑加入到採用銅或銅合金的循環水系統中，如貯熱水系統或封閉水系統，以使得過氧化氫在體系中的濃度1至200mgH2O2/L。在本發明中，過氧化氫產生劑定義為當其被加入到水中時，可以生成過氧化氫的試劑。例如，過氧化氫產生劑至少是過碳酸鹽、過硼酸鹽、過醋酸鹽和過磷酸鹽其中之一，其中的鹽可以是水溶性的鈉鹽和鉀鹽等。當過氧化氫在水系統中分解時，僅僅生成水和氧，因此由於殘留營養鹽所致的微生物繁殖被防止，而水系統中的雜質濃度不會提高。過碳酸鈉或過硼酸鈉不僅生成過氧化氫，而且碳酸鈉或硼酸鈉仍會留存在水系統中，碳酸鹽或硼酸鹽具有緩衝作用，對包括銅或銅合金在內的金屬具有緩蝕作用。因此，這種鹽不會滋養微生物。在本發明中，過氧化氫的氧化作用起到去除微生物和通過氧化蛋白質殺菌作用，因此銅或其合金的靜電位維持較低水平，抑制了點蝕。在本發明中，在水系統中所加入的或生成的過氧化氫是有效的，即使是在循環水中其濃度為1-200mgH2O2/L的低濃度情況下。一般說來，在貯熱水系統或封閉水系統中的微生物量低於使用冷卻塔的敞開式循環冷卻水系統。因此，過氧化氫可以去除微生物和抑制銅或其合金的點蝕，即使是處於1-200mgH2O2/L的低濃度條件下。應該注意到，在常規方法中，過氧化氫是以1,000-30,000mgH2O2/L的高濃度而被使用。使用低濃度的氧化劑(過氧化氫或過氧化氫產生劑)可以降低由於氧化劑本身導致的銅或其合金的電位提高，並且有可能降低去除微生物的成本。另外，由於水系統中雜質的濃度保持很低，因此，其中的排放水無需任何處理過程和稀釋就可以直接排出。圖1是表示用於實施例中的一個循環測試裝置的示意圖。圖2是實施例1的銅管自然電位值轉變曲線。根據本發明，過氧化氫或過氧化氫產生劑加入到容納於貯熱水系統或封閉水系統中的循環水中，使得過氧化氫在水系統中的濃度為1至200mgH2O2/L，優選為10-150mgH2O2/L，最佳為30-120mgH2O2/L。當在水系統中所加入的過氧化氫或所生成的過氧化氫濃度低於1mgH2O2/L，則點蝕不會有效地抑制。當濃度超過200mgH2O2/L，抑制點蝕效果達到最大且不再增加，因此濃度優選地低於200mgH2O2/L以降低處理成本。向水體系加入過氧化氫或過氧化氫產生劑的方式可以是這類方式中的任一種，只要所加入的或在循環水中所產生的過氧化氫濃度1至200mgH2O2/L範圍。過氧化氫或產生劑可以間歇式地加入到循環水中或連續地供應到循環水中。在間歇式地向水系統中加入過氧化氫或過氧化氫產生劑的情況下，過氧化氫或產生劑可以周期性間隔加入，如1-6個月(優選2-5個月)加入一次，或著以這種方式加入，藉助於監測銅或銅合金管的靜電位。使得銅或銅合金的靜電位保持在+150mV或更低，優選在+100mV或更低。在連續供應過氧化氫或過氧化氫產生劑的情況下，所加入的過氧化氫或產生劑的量可以這種方式控制，通過監測靜電壓，使得銅或銅合金管的靜電位保持在+150mV或更低，優選+100mV或更低。在間歇式地向水系統中加入過氧化氫或過氧化氫產生劑的情況下，較佳情況是在一經加入過氧化氫或產生劑之後，水系統中H2O2的濃度就處於50至200mgH2O2/L範圍。在連續式地向水系統中加入過氧化氫或過氧化氫產生劑的情況下，較佳的是在水系統中H2O2的濃度總是處於1-50mgH2O2/L範圍。過氧化氫較佳的是以1-35％重量濃度的水溶液形式加入。過碳酸鹽優選的是以5-10％重量濃度的水溶液加入，而過硼酸鹽則以10-20wt％的水溶液形式加入。在本發明中，銅可以被合金化。銅合金可以是如黃銅或鎳銅合金。實施例1對加入過氧化氫的效果進行實驗測試，如圖1所示，採用一循環測試裝置，該裝置裝有五個串聯的銅管(內徑13mm×長度50cm)1A、1B、1C、1D、1E、一實驗水槽2、設有水泵4和流量計5的循環管路3。貯存於實驗水槽2中的試驗用水(100升井水)在室溫下以0.3m/s的流速通過循環管路3進行循環。當從開始循環水到經過約170小時後，銅管1A至1E的電位上升到+180mV時，立即將35％重量的過氧化氫水溶液一次性地加入到實驗水槽2中，則濃度變成100mgH2O2/L。水被保持在循環狀態，對銅管測定其隨時間變化的靜電位數值以及五個管的平均值。測試結果示於表1和圖2中。在試驗水中和銅管表面的細菌數量隨時間的變化也被測試，結果列於表1中。H2O2濃度100mg/L以過氧化氫形式加入通過表1和圖2可以明顯看出，在水中和銅管表面上的細菌數量一經加入過氧化氫或過氧化氫溶液，則開始減少，而銅管電位(相對於Ag/AgCl，飽和KCl溶液)在短時間內從+180mV下降到低於+100mV。實施例2、3、4、5和比較例1實驗用水按照實施例1相同的方式進行循環，不同的是加入的過氧化氫或過氧化氫產生劑的量應達到使H2O2在水中的濃度成為如下實施例2H2O2濃度200mg/L，加入過硼酸鈉；實施例3H2O2濃度50mg/L，加入過氧化氫實施例4H2O2濃度10mg/L，加入過碳酸鈉實施例5H2O2濃度，1mg/L，加入過氧化氫比較例1H2O2濃度0.5mg/L，加入過氧化氫所測得的實施例2至5和比較例1中的銅管電位和細菌數量列在表2至6中。H2O2濃度200mg/L以過硼酸鈉加入[表3]H2O2濃度50mg/L以過氧化氫加入H2O2濃度10mg/L以過碳酸鈉加入以過氧化氫加入[表6]H2O2的濃度0.5mg/L以過氧化氫加入的1.5個月之後，肉眼觀察銅管內表面。觀察結果在實施例1至5中未出現點蝕，而在比較例中，產生了較微的點蝕。這表明本發明的方法對抑制銅的點蝕是相當有效的。權利要求1.一種抑制水系統中銅或銅合金點蝕的方法，它包括向水系統中的循環水中加入過氧化氫或過氧化氫產生劑，使得過氧化氫在循環水中的濃度為1-200mgH2O2/L。2.權利要求1的方法，其中的水系統是貯熱水系統或封閉水系統。3.權利要求1的方法，其中過氧化氫產生劑是一種至少由一種過氧化化合物構成的水溶液。4.權利要求3的方法，其中過氧化化合物的至少一種選自過碳酸鹽、過醋酸鹽、過硼酸鹽和過磷酸鹽。5.權利要求1的方法，其中過氧化氫的加入量使其在循環水中的濃度達到10-150mgH2O2/L。6.權利要求1的方法，其中過氧化氫或過氧化氫產生劑是以間歇式方式加入到循環水中。7.權利要求1的方法，其中過氧化氫或過氧化氫產生劑以連續式方式加入到循環水中。8.權利要求1的方法，其中過氧化氫或過氧化氫產生劑加入到循環水中，使銅或銅合金管的靜電位低於+150mV。全文摘要本發明公開了一種抑制銅或銅合金點蝕的方法，將過氧化氫或過氧化氫產生劑加入到裝有銅或銅合金的水系統(如貯熱水系統或封閉水系統)中，使過氧化氫在循環水的濃度達到1-200mgH文檔編號B08B9/02GK1163946SQ9710318公開日1997年11月5日申請日期1997年2月23日優先權日1996年2月23日發明者小野雄一申請人:慄田工業株式會社