快速控制沉淀法研究铜离子的阻垢作用_邱克文

InvestigationofthescaleinhibitionofcopperionbyrapidcontrolledprecipitationQiuKewen1，WuShengfeng2，XuMin2，YuHong3，LiuWenjun4（1.ArchitecturalDesignandResearchInstituteofTongjiUniversity，Shanghai200092，China；2.AnjiCountyEnvironmentProtectionBureauofZhejiang，Anji313300，China；3.AnjiCountyForestryBureauofZhejiang，Anji313300，China；4.CollegeofEnvironmentalScienceandEngineering，TongjiUniversity，Shanghai200092，China）快速控制沉淀法研究铜离子的阻垢作用邱克文1，吴胜枫2，徐敏2，喻鸿3，刘稳军4（1.同济大学建筑设计研究院，上海200092；2.浙江安吉县环保局，浙江安吉313300；3.浙江安吉县林业局，浙江安吉313300；4.同济大学环境科学与工程学院，上海200092）［摘要］采用快速控制沉淀法（RCP）对配制水中碳酸钙的形成过程进行了研究，该法具有节省时间、重复性好等特点。采用RCP法研究了铜离子的阻垢效果，结果表明：铜离子适合作阻垢剂，在300mL水溶液中（钙离子质量浓度为400mg/L），当铜离子质量浓度为8mg/L时，水垢达到完全抑制。其抑制作用是铜离子参与碳酸钙晶核形成，阻止晶核生长。［关键词］铜离子；快速控制沉淀法；阻垢剂；碳酸钙垢［中图分类号］TG146.1+1［文献标识码］B［文章编号］1005-829X（2010）03-0028-03Ａｂｓｔｒａｃｔ：Theformationofcalciumcarbonatehasbeenstudiedbyrapidcontrolledprecipitation（RCP）inthepreparedwater.Thismethodischaracterizedbysavingtimeandgoodrepetitionofresults.Thescaleinhibitioneffi-ciencyofcopperionisstudiedbyRCPmethod.Theresultsshowthatcopperionaresuitableforbeingusedasscaleinhibitor.Whencopperionconcentrationis8mg/Lin300mLofaqueoussolution（thecalciumionconcentrationis400mg/L）.Theinhibitionisduetoitsparticipationintheformationofcrystalcoreofcalciumcarbonatewhichin-hibitsthegrowthofcrystalcore.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：copperion；rapidcontrolledprecipitation；scaleinhibitor；calciumcarbonatescale水垢给工业系统带来巨大的经济损失〔1-2〕。如一个中型核电站，为减少循环冷却系统水垢的产生，每年需花费1000万元。在英国和法国，每年因水垢给工业造成的直接经济损失分别为10亿英镑和20亿欧元〔3-4〕，而中国保守估计约为数百亿元。一般来说，0.3mm的水垢层会导致20%的热交换损失，相当于多耗电能10%，而当垢层厚度为1.5mm时，热交换损失高达56%，造成50%的电能浪费。目前，阻垢方法大致分为物理法和化学法。物理法包括永久磁铁法、静电场法等，但绝大部分物理法的作用机理到目前为止还不清楚，其阻垢效果受水质和外界条件的影响极大，故该法在实际应用中受到很大的限制。化学法包括酸洗法、定量络合法等，该法需使用大量药剂，运行费用很高，而且易造成环境污染。现有判别水系统结垢和评价阻垢剂使用效果的方法，使用条件都很苛刻，且阻垢剂使用量过大，易造成浪费和污染。笔者采用快速控制沉淀法（RCP）对铜离子的阻垢效果及抑制机理进行了研究。1快速控制沉淀法应用原理RCP法应用原理分为3个阶段。第一阶段：CO2（空气）葑CO2（水中溶解）（1）CO2（水中溶解）+H2O葑HCO3-+H+（2）HCO3-+OH-葑CO32-+H2O（3）根据亨利定律，（1）中存在以下公式：PB=KXB第30卷第3期2010年3月工业水处理IndustrialWaterTreatmentVol.30No.3Mar.，201028——工业水处理２０10－03，