影響循環(huán)水處理劑阻垢分散效果的主要因素

1、影響循環(huán)水處理劑阻垢分散效果的主要因素                        摘要：用靜態(tài)阻垢實驗方法對目前常用的9類典型的水處理劑阻垢分散效果進行研究，試驗結(jié)果表明藥劑的投加濃度、水中的鈣硬和堿度、濁度、鐵離子濃度以及殺菌劑對不同類型水處理劑的阻垢分散效果的影響是不同的，因此，應(yīng)根據(jù)水處理劑的類型確定使用條件。 關(guān)鍵詞：阻垢 循環(huán)冷卻水 Main

2、Factors Affecting Effects of Circulating Water Treatment Chemicals Deposit Control and DispersionAbstract: The effects of 9 typical water treatment chemicals in common use presently on deposit control and dispersion were studied through static deposit control tests.The results of the tests show that

3、 the concentration of the fed treatment agent,the calcium hardness,alkalinity,turbidity and iron concentration of water as well as biocides have different effects on the deposit control and dispersion results of different types of water treatment agents and ,therefore,the conditions for the use of w

4、ater treatment agents should be determined depending upon the types of the water treament agents.Key words: water treatment;deposit control;recirculating cooling water 概述 近年來，不同類型的水處理劑和配方不斷涌現(xiàn)，為了最大限度地發(fā)揮水處理劑的作用，了解和研究水處理劑的適用條件和作用機理尤為重要。不少從事水處理技術(shù)研究和應(yīng)用的技術(shù)人員對聚磷酸鹽、有機磷酸鹽和羧酸類聚合物等阻垢分散劑作過較為深入的研究1-3，對這些阻垢分散劑的正確

5、使用和新型阻垢分散劑的開發(fā)起到了促進作用。但是，對阻垢劑和復(fù)合緩蝕阻垢劑在使用中對阻碳酸鈣和磷酸鈣的阻垢分散性能影響因素尚缺少系統(tǒng)的研究，表現(xiàn)出同一種藥劑在不同的循環(huán)水系統(tǒng)或在同一個循環(huán)水系統(tǒng)不同的時期處理效果相差甚遠。為解釋水處理劑在實際使用中出現(xiàn)的一些異?，F(xiàn)象，正確掌握水處理劑的使用條件，有必要對目前常規(guī)使用的幾種典型的水處理劑的影響因素作較為系統(tǒng)的研究。本文通過核磁共振儀(NMR)儀對國內(nèi)外在中國使用的9種典型的水處理劑的主要成分進行分析，由主要成分確定藥劑類型；用靜態(tài)阻垢試驗方法研究藥劑濃度、濁度、鐵離子、鈣硬和堿度以及殺菌劑等因素對這些藥劑阻垢分散性能的影響，發(fā)現(xiàn)上述5個主要影響因素

6、對不同類型藥劑的阻垢分散性能影響是不大相同的。 1 試驗方法 1.1 水質(zhì)與藥劑水質(zhì)：北京自來水鈣硬100mg/L，堿度135mg/L)。藥劑：水處理劑全部取自循環(huán)水現(xiàn)場。1.2試驗方法分析方法：試驗用水處理劑的主要成分分析采用瑞士Buuk公司生產(chǎn)的300M核磁共振儀(NMR)。阻垢方法：阻碳酸鈣垢按照中石化冷卻水分析和試驗方法中的401法。阻磷酸鈣垢按照中石化冷卻水分析和試驗方法中的402法。 2阻垢分散劑的分類 對取自現(xiàn)場的35個國內(nèi)外水處理劑樣品，首先進行理化指標分析，進行初步分類，再用核磁共振和離子色譜對主要成分和結(jié)構(gòu)進行鑒定，歸結(jié)為9種類型具體如表1所示。第1類至第3類為共聚物型阻垢

7、分散劑，第4類至第9類均為復(fù)合型緩蝕阻垢劑；進一步比較可以看出，第4類至第6類主要成分是單元高分子聚合物，第7類至第9類均含多元高分子共聚物。 3阻垢分散效果的影響因素 3.1 藥劑濃度的影響藥劑濃度是影響效果的主要因素之一。表2是藥劑在各自推薦藥劑濃度范圍的阻垢分散效果。結(jié)果表明：9種不同類型藥劑在個濃度條件下對碳酸鈣均有阻垢效果。在相同濃度下，復(fù)合劑的阻垢率大于單劑的阻垢率，主要是復(fù)合劑中的其它組分和聚合物之間存在協(xié)同作用。在一般條件下，HEDP與聚合物存在明顯的協(xié)同效果。對聚合物單劑，含羥磺酸基團的阻垢效果優(yōu)于其它類型效果，主要是因聚合物中的磺酸基團是強極性基團，有較強的分散作用。但對阻

8、磷酸鈣的情況與阻碳酸鈣明顯不同，1、4和7三類幾乎沒有阻磷酸鈣的作用，其它六類在低濃度下阻垢效果很差，隨濃度升高，阻垢效果明顯增加，如第2、3、8和9四類。這種現(xiàn)象說明阻磷酸鈣的作用機理與阻碳酸鈣的作用機理是不相同的。王京等4認為：阻垢劑對阻碳酸鈣垢主要靠增溶和致畸，使碳酸鈣不易形成晶體和晶體增大。但對阻磷酸鈣不同，由于磷酸鈣溶度積極小，極易形成晶體，阻垢劑對磷酸鈣的增溶作用微不足道，只有那些能夠分散已經(jīng)形成晶體的阻垢分散劑，才能顯示阻止磷酸鈣形成水垢的作用，因此，對磷酸鈣起作用主要靠藥劑的分散能力。在一般條件下，含羥基、磺酸基的聚合物有較好的分散作用，因而表現(xiàn)出較好的阻磷酸鈣的效果。 表1

9、歸類樣品的主要成分藥劑類型 主要成分 1丙烯酸/多環(huán)芳烴磺酸鹽2丙烯酸/烯丙基羥丙磺酸醚3丙烯酸/甲基丙烯酸羥丙酯4聚丙烯酸/HEDP/Zn2+5聚丙烯酸/PBTC/Zn2+6聚丙烯酸/聚氧乙烯醚酸酯/Zn2+7丙烯酸和馬來酸酐共聚物/PBTC/Zn2+8丙烯酸和AMPS共聚物/HEDP/PBTC/Zn2+9丙烯酸和羥丙磺酸醚共聚物/HEDP/PO43-/Zn2+ 表2 不同類型藥劑在不同濃度下的陰垢率 %藥劑類型不同濃度時的阻垢率30(10)30(10)30(10)碳酸鈣磷酸鈣碳酸鈣磷酸鈣碳酸鈣磷酸鈣116.20.016.81.232.66.0251.36.555.190.769.493.8

10、319.87.739.0100.041.297.9476.42.178.24.479.97.2582.34.985.79.187.629.6683.139.385.938.686.039.3783.63.483.73.387.14.5887.627.493.393.294.095.8977.849.783.063.883.591.1說明:括號中的深度指第1、2、和3類藥劑深度3.2 濁度的影響表3是濁度對9類藥劑阻碳酸鈣垢和阻磷酸鈣垢效果影響的結(jié)果。表3數(shù)據(jù)說明，濁度對第3、4、和7三類藥劑的阻碳酸鈣垢效果基本無影響，對第5、6、8和9四類藥劑阻碳酸鈣垢效果有負面影響，且隨濁度增加，這些藥劑阻

11、碳酸鈣垢效果下降，但對第1和2兩類藥劑阻碳酸鈣垢效果有增效作用，隨濁度升高阻碳酸鈣垢效果有所增加。比較這些差異可以看出，單劑的阻碳酸鈣垢效果受濁度的影響較小，多數(shù)復(fù)合劑阻碳酸鈣垢效果受濁度的影響較大；濁度對阻磷酸鈣垢效果的影響大于阻碳酸鈣垢效果，如第2、3、8和9四類藥劑，阻磷酸鈣垢效果隨濁度的增加而大幅度下降，在使用時應(yīng)控制循環(huán)水的濁度在10mg/L以內(nèi)。這個現(xiàn)象也說明藥劑的阻碳酸鈣主要是增溶和致畸作用，阻磷酸鈣垢主要是分散作用。 表3 不同濁度下藥劑的阻垢分散效果藥劑類型不同濁度下的阻垢率0 mg/L10mg/L30mg/L50mg/L碳酸鈣磷酸鈣碳酸鈣磷酸鈣碳酸鈣磷酸鈣碳酸鈣磷酸鈣116

12、.81.217.80.022.90.039.10.0255.190.758.186.857.764.466.352.7339.0100.033.390.433.576.133.666.5478.24.476.24.776.09.075.96.7585.79.182.49.072.48.069.99.1685.938.680.338.076.931.074.829.3783.73.383.10.082.30.081.50.0893.393.285.990.081.787.177.678.3983.063.879.463.072.057.368.657.03.3 鐵離子的影響循環(huán)水中常常因金屬腐蝕

13、使鐵離子濃度增加，特別是使用強腐蝕性水質(zhì)的循環(huán)水系統(tǒng)和有物料泄漏系統(tǒng)，鐵離子濃度有時高達5mg/L。鐵離子對不同類型藥劑的阻垢分散效果如表4所示。表4數(shù)據(jù)表明：鐵離子除對第4和9兩類藥劑阻碳酸鈣垢效果的影響很小外，對其它七類藥劑阻碳酸鈣垢的影響巨大，且隨鐵離子濃度增加，阻碳酸鈣垢效果大幅度下降；鐵離子對所有的九類藥劑的阻磷酸鈣垢均有巨大影響，隨鐵離子濃度增加，阻磷酸鈣垢的效果大幅度下降。這些結(jié)果說明循環(huán)水中鐵離子對阻垢分散作用是一種十分有害的離子，在使用中應(yīng)盡可能控制鐵離子濃度小于1mg/L。 表4 鐵離子對藥劑的阻垢分散效果的影響 %藥劑類型不同鐵離子含量時的阻垢率0 mg/L1mg/L3m

14、g/L5mg/L碳酸鈣磷酸鈣碳酸鈣磷酸鈣碳酸鈣磷酸鈣碳酸鈣磷酸鈣116.81.216.30.02.40.03.00.0255.190.731.50.021.00.08.30.0339.0100.034.893.225.692.624.14.0478.24.478.04.778.75.975.66.1585.79.176.45.969.34.067.85.0685.938.676.338.044.632.537.723.1783.73.371.63.667.04.165.30.0893.393.291.887.789.587.487.666.8983.063.877.063.068.759.95

15、1.749.83.4鈣硬和堿度的影響人們在水處理實踐中發(fā)現(xiàn)，水中鈣硬和堿度對阻垢分散劑的效果影響巨大。表5是鈣硬和堿度對不同類型藥劑的阻垢分散效果影響結(jié)果。表5結(jié)果很清楚地表明，水中鈣硬和堿度對各類藥劑的阻碳酸鈣垢效果影響很大。隨鈣硬和堿度的增加，阻垢率下降，但影響程度是不相同的。對前四類藥劑阻碳酸鈣垢效果的影響較大，說明這四類藥劑不宜在較高鈣硬和堿度的水中使用。對后四類藥劑的阻碳酸鈣垢效果影響較小，說明這四類藥劑可以在高硬度和堿度水中使用。 表5 鈣硬和堿度對不同類型藥劑阻垢分散效果的影響 %藥劑類型不同鈣硬和堿度水的阻垢率A水B水C水D水碳酸鈣磷酸鈣碳酸鈣磷酸鈣碳酸鈣磷酸鈣碳酸鈣磷酸鈣11

16、00.000.018.40.014.20.016.8/2100.0049.695.27.967.70.055.1/398.089.266.040.936.30.039.0/493.783.391.716.589.23.378.2/598.896.597.332.293.80.085.7/698.079.595.251.591.433.485.9/798.70.087.50.080.90.083.7/897.7100.097.290.590.184.493.3/997.5100.097.984.290.470.983.0/說明:A水硬度和堿度分別為100mg/L和135mg/L;B水硬度和堿度分

17、別為150mg/L和203mg/L;C水硬度和堿度分別為200mg/L和270mg/L;D水硬度和堿度分別為250mg/L和250mg/L。與阻碳酸鈣相比，水中鈣硬和堿度對藥劑阻磷酸鈣垢效果的影響更大。如除對第8和9兩類藥劑阻磷酸鈣垢效果影響相對較小外，對其它七類藥劑，當鈣硬和堿度增加倍，這些藥劑對磷酸鈣垢幾乎完全失去阻垢作用。3.5 殺菌劑的影響殺菌劑對緩蝕阻垢劑阻碳酸鈣和阻磷酸鈣的影響如表6所示。 表6 殺菌劑對藥劑阻垢分散效果的影響 %藥劑類型不同殺菌劑時的阻垢率不加殺菌劑殺菌劑1殺菌劑2殺菌劑3殺菌劑4碳酸鈣磷酸鈣碳酸鈣磷酸鈣碳酸鈣磷酸鈣碳酸鈣磷酸鈣碳酸鈣磷酸鈣116.81.215.9

18、2.816.91.99.92.713.52.5255.190.754.569.834.40.746.883.955.689.6339.0100.034.993.644.10.936.698.037.196.0478.24.475.439.571.63.264.753.380.842.9585.79.177.025.983.84.680.342.981.324.7685.938.690.539.589.33.289.952.982.356.5783.73.383.95.686.32.565.94.382.04.6893.393.290.1100.088.82.574.1100.095.298.8983.063.860.273.478.34.176.679.269.755.2殺菌劑1對第3、5和9三類藥劑的阻碳酸鈣有明顯的負面影響，對其它六類藥劑影響很??；對第2和3兩類藥劑的阻磷酸鈣有明顯的負面影響，但對其它七類藥劑有增效作用，隨殺菌劑1的加入，阻磷酸鈣效果增加。殺菌劑2對第2、4、5、8和9五類藥劑阻碳酸鈣有負面作用，對其它四類藥劑的阻碳酸鈣均有增效作用；對第1類藥劑阻磷酸鈣有增效作用，但對其它八類藥均有很大的負面作用，隨殺菌