重垢水缓蚀阻垢剂的研究_雷武

第26卷第2期南京理工大学学报Vol.26No.22002年4月JournalofNanjingUniversityofScienceandTechnologyApr.2002重垢水缓蚀阻垢剂的研究雷武夏明珠王风云(南京理工大学化工学院,南京210094)摘要以PBTCA、锌盐、阻垢剂EB等为基础,运用旋转挂片法和静态阻垢法对某地下重垢水进行缓蚀阻垢研究,得到了一种对缓蚀、阻垢性能优良且性能价格比合理的复合缓蚀阻垢剂。利用扫描电子显微镜和X衍射对有无阻垢剂存在条件下垢样的微观形态进行了观察对比,进而对复配药剂的阻垢机理进行了初步探讨。关键词重垢水,缓蚀阻垢剂,阻垢机理分类号TQ085.412重垢水即结垢趋势很大的水,它和水中所含的各种成垢离子如Ca2+、Mg2+、CO2-3、SO2-4、PO3-4的浓度及pH值、碱度等密切相关。一般人们都是以水的硬度作为衡量水是否易结垢的标准,硬度越大越易成垢。各国对水的硬度的表示法不尽相同,一般认为,硬度(以CaO计)大于300mg/L就是很硬的水。本文所采用的实验用水总硬度为700mg/L,可以说是高硬水。在我国,除长江流域及其以南的地区外,其它大部分地区属缺水区。在某些地区,其缺水程度已成为制约工农业生产发展的一个重要因素。为此,人们不得不用质量很差的地下水代替地表水以维持工农业的持续发展。作为地下水,由于大量无机盐溶于其中,因此多属高硬(垢)水,开展对重垢水的性能和处理方法的研究,具有较高的实际意义。在本文工作中,以山东淄博地区的某化工厂循环冷却水用深井水作为研究对象,其结论对其它地区地下水也有一定的指导意义。所研究水样的水质分析结果及Langelier指数(LSI)、Ryznar指数(RSI)、Puckorius指数(PSI)和Larson指数(LI)的判断结果如表1、表2所示。表1中,除pH为无量纲量外,其余各物理量的量纲均为mg/L。表1试验水的水质指标(单位:mg/L)Table1Thequalityofthetestingwater(mg/L)指标浊度pHρ(Ca2+)ρ(Mg2+)ρ((Cl-)ρ(SO2-4)总硬度(CaCO3计)M碱度(CaCO3计)总碱度(CaCO3计)数值08.14893.38371.41119.0924.41264.811.0220.0从表2可以看出本试验水既有较强的结垢倾向,又有一定的腐蚀倾向,在腐蚀和结垢的雷武男30岁讲师收稿日期:2000-04-05DOI:10.14177/j.cnki.32-1397n.2002.02.020矛盾双方中,结垢是问题的主要方向,因此在下面将主要讨论试验水的结垢问题,同时兼顾腐蚀问题。表2试验用水的腐蚀-结垢倾向的判断Table2Thecorrosion-scalingtendencyjudgementofthetestingwater判断指数k(浓缩倍数)=1.0k(浓缩倍数)=2.0Langelier指数(LSI)2.04(>0,有结垢倾向)2.44(>0,有结垢倾向)Ryznar指数(RSI)4.06(<5,严重结垢)3.26(<5,更严重结垢)Puckorius指数(PSI)4.23(<6,有结垢倾向)2.99(<6,有结垢倾向)Lason腐蚀指数(LI)4.74(>0.5,严重腐蚀)4.74(>0.5,严重腐蚀)1阻垢缓蚀试验1.1阻垢试验考虑到水质具有严重结垢的倾向,因此采用性能价格比合理的药剂抑制成垢是工作的重点。在复合配方中选择在苛刻水质的条件下仍有优异性能的PBTCA[1]和自行研制的EB阻垢分散剂为主要成分。实验采用标准的静态阻垢试验评定法[2],在实验室的强化条件下进行筛选评价。实验中药剂配置、浓度配置和相应的阻垢实验的结果如表3所示。三元复配体系中A为EB,B为PBTCA,C为ZnSO4·7H2O。阻垢率r的定义为r=(ρ(Ca2+1-ρ(Ca2+2))/(ρ(Ca2+0-ρ(Ca2+2))。式中,ρ(Ca2+0)为试液试验前的ρ(Ca2+)乘以浓缩倍数而得的理论浓度;ρ(Ca2+1)为加药剂的试液试验后的ρ(Ca2+);ρ(Ca2+2)为不加药剂的试液在相同试验条件下试验后的ρ(Ca2+)。表3三元体系阻垢试验结果Table3Experimentaldataofscaleinhibitioninathree-componentsystem序号A∶B∶Cρ(Ca2+)/(mg·L-1)阻垢率r/%10∶0∶01043.2(Ca2+)—22∶6∶121202.5574.3533∶5∶121183.4865.4144∶4∶121161.4055.0655∶3∶121149.3549.4166∶2∶121136.3043.29注:试验前的ρ(Ca2+)=838.17mg/L。表3以CaCO3计