有机催化亚硫酸钠除氧的研究_马瑞廷

文章编号:1007-967X(2003)06-0037-03有机催化亚硫酸钠除氧的研究马瑞廷1,丁保宏2(1.沈阳工业学院化工分院,辽宁沈阳110045;2.抚顺职业技术学院化工系,辽宁抚顺113006)摘要:研究了亚硫酸钠的除氧效果,讨论了pH值、钙镁离子浓度、有机催化剂对苯二酚对亚硫酸钠除氧效果的影响。实验表明:常温,无催化剂时,单独使用亚硫酸钠除氧,最大除氧率为95.8%。有机催化剂对苯二酚的加入明显地降低亚硫酸钠用量,提高了除氧率,在600mL水样中,当亚硫酸钠加入量51mg,对苯二酚加入量为4mg,除氧率为98.9%。关键词:亚硫酸钠;对苯二酚;除氧率中图分类号:TK224.9文献标识码:A在现代工业和生活中,腐蚀是一种极重要的破坏因素。因此加快腐蚀与防护技术的进步,对促进国民经济的可持续发展具有重要的意义[1～2]。工业锅炉是现代化生产不可少的设备,锅炉水氧含量一般8～10mg/L,pH值7～10之间,对于锅炉设备及管网具有很高的腐蚀性,甚至在很低的浓度下也会造成严重的腐蚀,特别是在疏松垢下,缝隙处及应力不平衡处更易被腐蚀而发生诸如溃疡,穿孔等,直接影响锅炉设备的安全运行和使用寿命。其中氧腐蚀危害特别大。1935年美国科比和古丁首次发表了用亚硫酸钠(Na2SO3)除去锅炉水中溶解氧,指出亚硫酸钠是低压锅炉的一种良好除氧剂[3～4]。虽然,前人对亚硫酸钠除氧进行了研究,得出了一些可靠的结果,但很难满足实际应用的需要,由于受许多因素的影响,单一使用亚硫酸钠除氧其效率效果均不理想,加入催化剂,不但可以提高亚硫酸钠的除氧效率和应用性能,而且还可以降低使用量,降低使用成本。目前人们普遍使用的是锰,钴,铬等无机盐类作为亚硫酸钠除氧的催化剂,但无机盐类长期使用会在水溶液中累积,使溶液中电解质增加,导电率增大,腐蚀速度加快,而使用有机催化剂克服上述缺点。本文探讨了有机催化剂对苯二酚浓度,pH值,钙、镁离子浓度,对亚硫酸钠除氧率的影响。1原理Na2SO3具有还原性与水中溶解氧反应。反应方程式为:2Na2SO3+O2=2Na2SO4催化剂是一种或几种物质加入某化学反应体系中,可以显著改变反应的速率,而其本身在反应前后的数量及化学性质不发生变化的物质。2实验2.1实验仪器及原料JPB-607便携式溶氧仪,DZKW-C型恒温水浴锅,TG328B光学读数分析天平无水亚硫酸钠(97.0%),对苯二酚(分析纯),无水氯化钙(分析纯),七水氯化镁(分析纯),氨水,氢氧化纳,氮气。2.2实验方法将无水亚硫酸钠,对苯二酚干燥,含钙、镁离子实验用水由无水氯化钙,七水氯化镁配制后备用。实验采用恒温水浴,虹吸取样,液面用高纯氮气保护[5],亚硫酸钠,催化剂对苯二酚预先定量加入测试瓶中,水样恒定温度后,用JPB-607便携式溶氧仪进行溶解氧测定。2.3预备实验由于使用无机盐类作为亚硫酸钠除氧的催化第19卷第6期2003年12月有色矿冶NON-FERROUSMININGANDMETALLURGYVol.19.№6December2003收稿日期:2003-09-29作者简介:马瑞廷(1968—),男,讲师,在职硕士,主要从事水处理药剂研究。剂,会在水溶液中累积,使溶液中电解质增加,导电率增大,腐蚀速度加快,本文作者试验了醇、酚、醛、胺、苯磺酸钠类等四十多种有机化合物,最后确定对苯二酚作为催化剂。3结果与分析3.1亚硫酸钠加入量对除氧性能的影响20℃,pH值为7,相同条件下重复三次取平均值,单独使用亚硫酸钠的除氧率如图1。图1亚硫酸钠加入量对除氧率的影响由图1可见,在600mL水样中,单独使用亚硫酸钠时,随着亚硫酸钠加入量的增加,除氧效率升高。亚硫酸钠的加入量从0～50mg时,除氧率迅速升高,当加入量大于50mg时上升缓慢,加入量为60mg时(为理论加入量的133%),除氧率为95.8%,再加入亚硫酸钠除氧率几乎不变。由于亚硫酸钠的加入量大,增加了给水的含盐量,增大了电导率,又增大了排污量,很不利于实际应用。因此,以加入60mg时除氧率为好。3.2确定亚硫酸钠与对苯二酚的使用配比600mL水样,亚硫酸钠51mg,pH值为7,温度为20℃,时间为5min,水中溶解氧浓度为9.5mg/L,钙镁离子浓度为0,对苯二酚的加入量对除氧率的影响,相同条件下重复三次取平均值如表1。表1确定亚硫酸钠与对苯二酚的使用配比对苯二酚(mg)0123456除氧率(%)93.794.795.896.798.998.998.9从表1可以看出,对苯二酚加入量为4mg,除氧率为98.9%,600mL水样,对苯二酚4mg,pH值为7,温度为20℃,时间为5min,水中溶解氧浓度为9.5mg/L,钙镁离子浓度为0,亚硫酸钠的加入量对除氧率的影响,相同条件下重复三次取平均值如表2。表2确定亚硫酸钠与