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摘?要：針對敞開式循環(huán)水的腐蝕和結(jié)垢問題，研制了無磷緩蝕阻垢劑?XH-X3，實(shí)驗(yàn)結(jié)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(zhì)具有優(yōu)秀的緩蝕作用。并在山東某電廠應(yīng)用一年，證明?XH-X3對敞開式循環(huán)水系統(tǒng)具有良好的阻垢和緩蝕效果，同時解決了循環(huán)水排污水磷超標(biāo)的問題，具有明顯的環(huán)境效益。
關(guān)?鍵?詞：無磷；阻垢劑；緩蝕劑；性能；應(yīng)用
中圖分類號：TQ085．5?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：?A 文號：?1671—0466(2019)07—1290—03
隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，水資源短缺和水質(zhì)污染愈演愈烈，已構(gòu)成嚴(yán)重的社會危機(jī)?。冷卻水占工業(yè)用水的?80％以上?，提高濃縮倍數(shù)是冷卻水系統(tǒng)節(jié)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(huán)和濃縮，水中的礦物質(zhì)含量也會不斷增加，從而引起設(shè)備管道結(jié)垢、腐蝕?。為了減少設(shè)備結(jié)垢腐蝕，提高設(shè)備利用率，節(jié)約能源、水源，確保生產(chǎn)的正常運(yùn)行，需要在循環(huán)冷卻水中添加各種水質(zhì)穩(wěn)定劑?。
近年來含膦有機(jī)緩蝕阻垢劑已成為工業(yè)水處理中應(yīng)用最為廣泛的一類水質(zhì)穩(wěn)定劑，這是因?yàn)樗鼈兊幕瘜W(xué)穩(wěn)定?I生好，一定條件下和其它水處理劑復(fù)合使用，能表現(xiàn)出理想的協(xié)同效應(yīng)，兼具緩蝕阻垢作用的結(jié)果?。但是磷的排放易引起水體富營養(yǎng)化，暴發(fā)大面積?“赤潮”等水質(zhì)事件，嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境。近年在歐美等一些國家已經(jīng)提出了禁磷措施，我國污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)中一級排放標(biāo)準(zhǔn)要求磷酸鹽?(以P計(jì)?)≤0．5mg／Ll。因此，從可持續(xù)發(fā)展和保護(hù)環(huán)境的角度，開發(fā)和應(yīng)用高效環(huán)保無磷水處理劑是水處理行業(yè)發(fā)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(fā)的一種多元共聚物為主劑，通過大量的試驗(yàn)，開發(fā)出一種適用于敞開式循環(huán)系統(tǒng)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(huán)水系統(tǒng)中現(xiàn)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(yè)帶來的高成本的經(jīng)費(fèi)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(yōu)秀的緩蝕效果。
2. 實(shí)驗(yàn)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(yīng)用及水處理技術(shù)服務(wù)工作。E-mailsun0124066@126．corn
第?43卷第?7期 李紅梅，等：循環(huán)水用無磷緩蝕阻垢劑的研究與應(yīng)用 1291
2.2? 試驗(yàn)儀器
酸度計(jì)：PE20型，梅特勒一托利多儀器?(上海?)?有限公司。電導(dǎo)率儀：DDSJ一308A，上海儀電科學(xué)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(zhuǎn)掛片試驗(yàn)儀：RCC一1，江蘇省高郵市新郵儀器廠。智能動態(tài)模擬試驗(yàn)裝置：
WKMZ，江蘇省高郵市新郵儀器廠。
2.3 靜態(tài)阻垢性能試驗(yàn)
碳酸鈣靜態(tài)阻垢性能試驗(yàn)：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(shí)驗(yàn)用水和未加阻垢劑的實(shí)驗(yàn)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(jù)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(tài)碳酸鈣阻垢性能優(yōu)于國外進(jìn)口?AEC3175，尤其?當(dāng)加藥量?30—60mg／L時，XH-X3的靜態(tài)碳酸鈣阻垢性能明顯優(yōu)于國外進(jìn)口AEC3175。
對抑制結(jié)構(gòu)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(yàn)
參照?GB／T18175—2000?，進(jìn)行?XH-X3碳鋼、銅掛片腐蝕試驗(yàn)。
試驗(yàn)條件：溫度(45±1．0)℃；轉(zhuǎn)速?80r／min；試片材質(zhì)?A3碳鋼?、HSn70銅?(均未經(jīng)過預(yù)膜處理?)；試驗(yàn)時問?72h；試驗(yàn)用水為按國標(biāo)配水。
XH-X3的緩蝕試驗(yàn)結(jié)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(biāo)準(zhǔn)?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(biāo)準(zhǔn)?GB50050—2007的要求(銅?<0．005mm／a)。按國標(biāo)配水在腐蝕條件比較苛刻的情況下，XH-X3對碳鋼和銅材質(zhì)具有優(yōu)秀的緩蝕效果。
硫酸鈣靜態(tài)阻垢性能試驗(yàn)：硫酸鈣阻垢性能試驗(yàn)方法參考?Q／sY?126—2007《油田水處理用緩蝕阻垢劑技術(shù)要求》[51o實(shí)驗(yàn)用水要求鈣離子為?5?000?mg／L(以?CaCO，計(jì))，SO?為?4800mg／L。將含有阻垢劑的實(shí)驗(yàn)用水和未加阻垢劑的實(shí)驗(yàn)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(tài)模擬試驗(yàn)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(xiàn)場應(yīng)用的前提及由圖?2可知?，隨著加藥量的增加，AEC3175和?基礎(chǔ)，主要分為常規(guī)動態(tài)模擬試驗(yàn)和極限邊界試驗(yàn)。XH-X3的硫酸鈣阻垢率不斷上升。當(dāng)加藥量為?本文采用常規(guī)動態(tài)模擬試驗(yàn)，在濃縮倍數(shù)?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和?AEC3175(不含碳鋼緩蝕硫酸鈣阻垢效果明顯優(yōu)于?AEC3175。這說明?XH-X3?劑，與?16mg／L的?MS6207一起添加、15mg／L的1292 當(dāng) 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(bǔ)水量添加?)。
注：電導(dǎo)率單位為??S／cm，堿度?為以碳酸鈣計(jì)含量，單位?mg／L，Ca一、Mg“、 硫酸根、cl一均以離子計(jì)含量，單位?mg／L，以上各項(xiàng)?目均采用現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)方法檢測。
由動態(tài)試驗(yàn)結(jié)果可以看出?，在濃縮倍數(shù)4．0～5．O的范圍內(nèi)，緩蝕阻垢劑?XH-X3及進(jìn)口藥劑對于控制腐蝕率、粘附速率都是有效的。但XH-X3表現(xiàn)更為優(yōu)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(xiàn)場應(yīng)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(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)用，該廠濃縮?4倍時，循環(huán)水水質(zhì)結(jié)果見表?4。加藥量?20mg／L(按系統(tǒng)補(bǔ)水量添加?)。
注：電導(dǎo)率單位為?S／era，堿度為以碳酸鈣計(jì)含量?，單位?mg／L，Ca?、?Mg?、硫酸根、cl_均以離子計(jì)含量，單位?mg，L，以上各項(xiàng)目均采用現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)方法檢測。
現(xiàn)場應(yīng)用一年，電廠運(yùn)行情況良好。對循環(huán)水池懸掛的掛片監(jiān)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(fā)現(xiàn)循環(huán)水管道及凝汽器狀良好，無結(jié)垢現(xiàn)象。
4. 結(jié)?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(biāo)準(zhǔn)進(jìn)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(tài)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(shí)驗(yàn)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(tài)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(yōu)于AEC3175。
(3) 通過對?XH-X3?的緩蝕性能試驗(yàn)，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(biāo)準(zhǔn)?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(biāo)準(zhǔn)?GB50050—?2007的要求?(銅?<0．005mm／a)。
(4) 常規(guī)動態(tài)模擬試驗(yàn)結(jié)果表明，無磷水處理藥劑的性能達(dá)到國外同類產(chǎn)品的水平。
(5) 凋過在山東某電廠現(xiàn)場應(yīng)用，證明?XH-X3對敞開式循環(huán)水系統(tǒng)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(huán)水排污水磷超標(biāo)的問題，具有明顯的環(huán)境效益。
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