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            循環水用無磷緩蝕阻垢劑的研究與應用
            2022-06-20

            摘?要:針對敞開式循環水的腐蝕和結垢問題,研制了無磷緩蝕阻垢劑?XH-X3,實驗結果顯示:XH-X3對抑制碳酸鈣垢和硫酸鈣垢具有良好的效果,對碳鋼和銅材質具有優秀的緩蝕作用。并在山東某電廠應用一年,證明?XH-X3對敞開式循環水系統具有良好的阻垢和緩蝕效果,同時解決了循環水排污水磷超標的問題,具有明顯的環境效益。
            關?鍵?詞:無磷;阻垢劑;緩蝕劑;性能;應用
            中圖分類號:TQ085.5?文獻標識碼:?A 文號:?1671—0466(2019)07—1290—03

            隨著工業的迅速發展,水資源短缺和水質污染愈演愈烈,已構成嚴重的社會危機?。冷卻水占工業用水的?80%以上?,提高濃縮倍數是冷卻水系統節約用水的最直接和最有效的措施之一。隨著冷卻水在使用時的不斷循環和濃縮,水中的礦物質含量也會不斷增加,從而引起設備管道結垢、腐蝕?。為了減少設備結垢腐蝕,提高設備利用率,節約能源、水源,確保生產的正常運行,需要在循環冷卻水中添加各種水質穩定劑?。

            近年來含膦有機緩蝕阻垢劑已成為工業水處理中應用最為廣泛的一類水質穩定劑,這是因為它們的化學穩定?I生好,一定條件下和其它水處理劑復合使用,能表現出理想的協同效應,兼具緩蝕阻垢作用的結果?。但是磷的排放易引起水體富營養化,暴發大面積?“赤潮”等水質事件,嚴重影響生態環境。近年在歐美等一些國家已經提出了禁磷措施,我國污水綜合排放標準中一級排放標準要求磷酸鹽?(以P計?)≤0.5mg/Ll。因此,從可持續發展和保護環境的角度,開發和應用高效環保無磷水處理劑是水處理行業發展的必然趨勢。

            筆者選用山東鑫海水處理科技有限公司自主研發的一種多元共聚物為主劑,通過大量的試驗,開發出一種適用于敞開式循環系統的緩蝕阻垢劑配方XH-X3。該緩蝕阻垢劑的使用,可以有效地解決目前敞開式循環水系統中現有的含磷配方帶來的排放問題,以及采用國外無磷緩蝕阻垢劑給企業帶來的高成本的經費問題。
            1. 無磷緩蝕阻垢劑

            無磷緩蝕阻垢劑?XH-X3由多元共聚物、碳鋼緩蝕劑及銅緩蝕劑組成,對水中的碳酸鈣、硫酸鈣均有良好的螯合分散作用,對碳鋼、銅具有優秀的緩蝕效果。
            2. 實驗部分
            2.1?主要藥品

            無磷緩蝕阻垢劑?XH-X3,山東鑫海水處理科技有限公司;AEC一3175(市售?),美國通用電氣公司;MS6207(市售?),美國通用電氣公司,PY5204(市售?),美國通用電氣公司。

            收稿日期:?2017-05—01?作者簡介:李紅梅(1987一),女,淄博市桓臺人,工程師,主要從事水處理劑的研究、應用及水處理技術服務工作。E-mailsun0124066@126.corn

            第?43卷第?7期 李紅梅,等:循環水用無磷緩蝕阻垢劑的研究與應用 1291
            2.2? 試驗儀器

            酸度計:PE20型,梅特勒一托利多儀器?(上海?)?有限公司。電導率儀:DDSJ一308A,上海儀電科學儀器有限公司。恒溫水浴鍋爐:ZK—l,江蘇省高郵市新郵儀器廠。旋轉掛片試驗儀:RCC一1,江蘇省高郵市新郵儀器廠。智能動態模擬試驗裝置:

            WKMZ,江蘇省高郵市新郵儀器廠。

            2.3 靜態阻垢性能試驗

            碳酸鈣靜態阻垢性能試驗:碳酸鈣阻垢性能測試參照?cB廠rl6632—2008《水處理劑阻垢性能?的測定一碳酸鈣沉積法》H。將含有阻垢劑的實驗用水和未加阻垢劑的實驗用水,在?8O℃恒溫水浴?中放置?10h后?,用?EDTA法分析測定過濾液中鈣離子的含量,以評定阻垢劑的阻垢性能。通過投加一系列濃度的?XH-X3、AEC3175,來考察相?同濃度下兩種藥劑的碳酸鈣阻垢效果。

            根據圖?1可知?,隨著藥劑添加量的提高,阻垢率不斷提高,XH-X3的靜態碳酸鈣阻垢性能優于國外進口?AEC3175,尤其?當加藥量?30—60mg/L時,XH-X3的靜態碳酸鈣阻垢性能明顯優于國外進口AEC3175。

            對抑制結構致密,難以清除的硫酸鈣垢具有良好的效果?。
            2.4 緩蝕性能試驗

            參照?GB/T18175—2000?,進行?XH-X3碳鋼、銅掛片腐蝕試驗。

            試驗條件:溫度(45±1.0)℃;轉速?80r/min;試片材質?A3碳鋼?、HSn70銅?(均未經過預膜處理?);試驗時問?72h;試驗用水為按國標配水。

            XH-X3的緩蝕試驗結果:XH-X3加藥量為40、6O、8O和?100mg/L時,對碳鋼的腐蝕速率分別為0.06338、0.04830、0.03183和?0.02353mm/a,符合標準?GB50050—2007的要求?(碳鋼?<0.075mm/a);對銅的腐蝕速率分別為0.00201、O.00176、0.00126和?0.00075mm/a,符合標準?GB50050—2007的要求(銅?<0.005mm/a)。按國標配水在腐蝕條件比較苛刻的情況下,XH-X3對碳鋼和銅材質具有優秀的緩蝕效果。

            硫酸鈣靜態阻垢性能試驗:硫酸鈣阻垢性能試驗方法參考?Q/sY?126—2007《油田水處理用緩蝕阻垢劑技術要求》[51o實驗用水要求鈣離子為?5?000?mg/L(以?CaCO,計),SO?為?4800mg/L。將含有阻垢劑的實驗用水和未加阻垢劑的實驗用水,在?8O℃?恒溫水浴中放置?10h后?,用?EDTA法分析測定過濾液中鈣離子的含量,以評定阻垢劑的阻垢性能。通過投加一系列濃度的?XH-X3、AEC3175,來考察相?2.5?中試動態模擬試驗同濃度下兩種藥劑的硫酸鈣阻垢效果。?中試性能評價是水處理藥劑現場應用的前提及由圖?2可知?,隨著加藥量的增加,AEC3175和?基礎,主要分為常規動態模擬試驗和極限邊界試驗。XH-X3的硫酸鈣阻垢率不斷上升。當加藥量為?本文采用常規動態模擬試驗,在濃縮倍數?4.0~5.0?40mg/L時,XH-X3的硫酸阻垢率高于90%,XH-X3?的條件下,對比?XH-X3?AEC3175(不含碳鋼緩蝕硫酸鈣阻垢效果明顯優于?AEC3175。這說明?XH-X3?劑,與?16mg/L的?MS6207一起添加、15mg/L的1292 當 代PY52O4)的藥劑性能。在考察過程中,緩蝕阻垢劑的添加劑量皆為?20mg/L(按補水量添加?)。

            注:電導率單位為??S/cm,堿度?為以碳酸鈣計含量,單位?mg/L,Ca一、Mg“、 硫酸根、cl一均以離子計含量,單位?mg/L,以上各項?目均采用現行國家標準方法檢測。

            由動態試驗結果可以看出?,在濃縮倍數4.0~5.O的范圍內,緩蝕阻垢劑?XH-X3及進口藥劑對于控制腐蝕率、粘附速率都是有效的。但XH-X3表現更為優異的性能,同時?XH-X3含有碳鋼和銅的緩蝕劑,較?AEC3175使用上更為方便?。

            3. 現場應用

            由于?XH-X3具有?良好的緩蝕阻垢效果。因此,在山東某電廠進行了現場應用,該廠濃縮?4倍時,循環水水質結果見表?4。加藥量?20mg/L(按系統補水量添加?)。

            注:電導率單位為?S/era,堿度為以碳酸鈣計含量?,單位?mg/L,Ca?、?Mg?、硫酸根、cl_均以離子計含量,單位?mg,L,以上各項目均采用現行國家標準方法檢測。

            現場應用一年,電廠運行情況良好。對循環水池懸掛的掛片監測,碳鋼的腐蝕率均低于?0.050?mm/a,黃銅均低于?0.0025mm/a,符合?GB50050—2007?的要求。檢修時發現循環水管道及凝汽器狀良好,無結垢現象。
            4. 結?論

            (1) XH-X3對抑制碳酸鈣垢具有良好的效果。

            按照?GB/T?16632—2008標準進行評價?,隨著加藥量的增加,XH-X3的阻垢率不斷提高。在加藥量為50mg/L時,XH-X3的阻垢率大于?90%;與?AEC3175?相比,在同一加藥濃度下?XH-X3的靜態阻垢率均于?AEC3175。

            (2) XH-X3對抑制硫酸鈣垢具有良好的效果。按照實驗條件操作,隨著加藥量的增加,XH-X3的阻垢率不斷提高。在加藥量為?40mg/L時?,XH-X3的阻垢率大于?90%;與?AEC3175相?比,在同一加藥濃度下?XH-X3的靜態阻垢率均高于?AEC3175,尤其在低的加藥濃度下硫酸鈣阻垢性能明顯示優于AEC3175。

            (3) 通過對?XH-X3?的緩蝕性能試驗,說明XH-X3對碳鋼和銅具有良好的緩蝕效果?XH-X3加藥量為?40、6O、80和?100?mg/L時,對碳鋼的腐蝕速率分別為?0.06338、0.04830、0.03183和?0.02353?mm]a,符合標準?GB50050—2007的要求(碳鋼?<0.075?mm]a);對銅的腐蝕速率分別為?0.00201、0.00176、0.00126和?0.00075mm/a,符合標準?GB50050—?2007的要求?(銅?<0.005mm/a)。

            (4) 常規動態模擬試驗結果表明,無磷水處理藥劑的性能達到國外同類產品的水平。

            (5) 凋過在山東某電廠現場應用,證明?XH-X3對敞開式循環水系統具有良好的阻垢和緩蝕效果。

            (6) 使用無磷水處理藥劑可以解決循環水排污水磷超標的問題,具有明顯的環境效益。
            參考文獻:

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