绿色阻垢剂衣康酸均聚物与高压静电场协同阻垢性能_李海花

2009年第28卷增刊CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERINGPROGRESS·233·化工进展绿色阻垢剂衣康酸均聚物与高压静电场协同阻垢性能李海花1,3，武秀丽2，刘振法1,3，胡晓静2（1河北省科学院能源研究所，河北石家庄050081；2河北工业大学化工学院，天津300130；3河北省工业节水工程技术研究中心，河北石家庄050081）摘要：将衣康酸均聚物与高压静电场协同作用，提出了一种化学加药和物理水处理相结合的循环冷却水处理新方法，研究了各种因素对两者协同阻垢性能的影响。静态和动态阻垢实验结果表明：衣康酸均聚物和高压静电场具有很好的协同增效阻垢作用。关键词：衣康酸均聚物；高压静电场；阻垢；协同作用随着人类环保意识的提高，许多国家已开始限制磷的排放，低磷、无磷的绿色水处理剂已成为国内外研制的热点课题[1]。衣康酸是由淀粉生物发酵合成的一种单体[2-3]，其分子中含有化学性质活泼的碳碳双键，可以自身聚合，得到阻垢性能较为优良的衣康酸均聚物[4]。静电水处理技术是近几十年发展起来的新的物理水处理技术，并已在水处理中显示出独特的性能[5]。本文拟采用化学、物理综合水处理法，将静电水处理技术与衣康酸均聚物协同作用于给水，研究其协同阻垢性能，旨在进一步提高药剂的阻垢效果，开发出一种静电-水处理药剂协同处理工业循环冷却水的新技术。1实验部分1.1实验水样1.1.1配制水以分析纯无水氯化钙和碳酸氢钠为试剂，用去离子水配制成不同硬度的实验水样，n(Ca2+)∶n(HCO3－)=1∶1。1.1.2地下水石家庄市河北省科学院地下水，主要成分及含量如下：总硬度为652mg/L（以CaCO3计）；Ca2+含量为468mg/L（以CaCO3计）；总碱度为329mg/L（以CaCO3计）；Cl－含量为194mg/L（以Cl－计）。1.2静态阻垢性能测定静态阻垢性能测定实验参照中国石化总公司《冷却水分析和实验方法》[6]中的“碳酸钙沉积法”规定进行。实验水样为配制水，水样先经过静电水处理器，流量为160L/h，处理时间为1h。实验温度70℃，浓缩倍数1.5，恒温10h。1.3动态阻垢性能测定本文采用小型动态污垢监测仪进行阻垢动态实验测试，实验水样为地下水。根据传热速率方程得：()dmdmcARTTQ=Δ−Δ式中，Rd为污垢热阻，m2·K/W；A为传热面积，m2；Q为传热速率，W；∆Tmd为结垢后管壁与水之间的平均温差，K；∆Tmc为结垢前管壁与水之间的平均温差，K。由此可计算出相应的阻垢率，计算公式为：dd1RRη′=−式中，η为阻垢率；Rd′和Rd分别为加药和空白的污垢热阻，m2·K/W。2结果与讨论2.1静态实验结果2.1.1药剂浓度对阻垢性能的影响实验水样为配制水，Ca2+含量为500mg/L（以CaCO3计），考察了药剂浓度对衣康酸均聚物及其与高压静电场协同作用的阻垢性能的影响，结果如图1所示。衣康酸均聚物衣康酸均聚物+静电1009080706050403001234567891011加药浓度/mg·L－１阻垢率/%图1药剂浓度对阻垢率的影响DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2009.s2.011化工进展2009年第28卷·234·由图1可知，随着药剂浓度的增加，阻垢率升高。单独使用衣康酸均聚物，加药浓度为10mg/L时，阻垢率为81.3%；相同药剂浓度下，协同作用的阻垢率均高于单独使用药剂时的阻垢率。当药剂浓度为10mg/L时，阻垢率提高了17.0%。2.1.2水质硬度对阻垢性能的影响药剂浓度为6mg/L，考察了水质硬度对衣康酸均聚物及其与高压静电场协同作用的阻垢性能的影响，结果如图2所示。衣康酸均聚物衣康酸均聚物+静电10095908580757065400450500550600水质硬度/mg·L－１阻垢率/%6055图2水质硬度对阻垢率的影响由图2可知，随着水质硬度的提高，单独使用药剂和两者协同作用的阻垢率都逐渐下降，但是协同作用的阻垢率始终高于单独使用药剂的阻垢率，硬度大于500mg/L，阻垢率提高约20%。2.2动态实验结果采用小型动态污垢监测仪进行动态实验测试，实验条件如下：实验水样为地下水，温度为40℃，流量为80L/h，药剂浓度为1mg/L，实验时间为10h。不添加药剂时，10h后污垢热阻为20.17×10－4m2·K/W。由图3可知，单独使用药剂，实验结束时污垢热阻为3.89×10-4m2·K/W，阻垢率为80.7%；药剂与高压静电场协同作用时，污垢热阻为1.76×10-4m2⋅K/W，阻垢率为91.3%，阻垢率提高10.6%。衣康酸均聚物衣康酸均聚物+静电4.03.53.02.52.01.51.00.5时间/h污垢热阻×104/m2·k·W－101234567891011图3污