冷却水缓蚀阻垢剂的绿色化研究进展_王旭珍

冷却水缓蚀阻垢剂的绿色化研究进展王旭珍(大连理工大学化工学院,大连116023)蒙延峰郭振良唐清华(烟台师范学院化学系,烟台264025)摘要简要介绍了工业循环冷却水缓蚀阻垢剂的发展概况,阐述了低磷聚合物及新型无磷缓蚀阻垢剂的研究现状,并指出了今后的发展方向。关键词循环冷却水缓蚀阻垢ProgressongreeningstudyofthecorrosionandscaleinhibitorsforcirculatingcoolingwaterWangXuzhen(SchoolofChemicalEngineering,DalianUniversityofTechnology,Dalian116023)MengYanfengGuoZhenliangTangQinghua(ChemistryDepartmentofYantaiNormalUniversity,Yantai264025)AbstractThedevelopmentofcorrosionandscaleinhibitorsforcirculatingcoolingwaterwasreviewedbrieflyinthispaper.Muchattentionwaspaidtotheresearchprogressoflowphosphorus-containingcopolymerandnewtypeofcorrosion-scaleinhibitorswithoutphosphorus.Inaddition,thedirectionofthisstudyinthefuturewasforeseenattheendofthepaper.Keywordscirculatingcoolingwater;corrosioninhibition;scaleinhibition基金项目:烟台师范学院青年基金资助项目(编号:012901)收稿日期:2002-07-30;修订日期:2003-01-25作者简介:王旭珍(1968～),女,山西盂县人,理学硕士,副教授,主要从事物质的分离分析方法和金属材料腐蚀与防护方面的研究工作。1前言水是人类赖以生存的基本条件,但世界上水资源是有限的,我国更为贫乏,人均水量仅为世界人均水量的四分之一。随着工业的高速发展,水的生态平衡日益受到严重破坏。为解决水资源危机,适应可持续发展,必须合理节约用水。工业用水中冷却水用量占60%—80%,因此,节约工业用水的主要目标是循环冷却水,应当尽可能地提高重复利用率,同时减少排污。但在冷却水使用过程中,随着不断循环和浓缩,水中矿物质含量也会不断增加,使管道和设备腐蚀与结垢加剧,必须加入缓蚀阻垢剂改善冷却水质量,保证设备安全运行。而这些化学药剂最终将作为废物排放进入环境。随着人们环保意识的日益提高,对各类水处理化学品也提出了越来越高的要求,环境法规日趋严格———铬系缓蚀剂被禁用,磷系配方因含磷化合物易滋养菌藻、使水体富营养化,目前已被限制排放,“绿色水处理剂”的概念应运而生。因此,开发低磷或无磷、对环境友好的新型缓蚀阻垢剂成为国内外水处理研究的重要方向。本文对这一发展历程作了简要回顾,并着重论述了近年出现的、趋于绿色的钼系缓蚀剂、低磷聚合物及无磷缓蚀阻垢剂的发展状况。2缓蚀剂早期水处理技术采用酸性处理方法,一般加硫酸将循环冷却水的pH值调至6.0—7.0,可使Ca(HCO3)2稳定而不析出碳酸钙垢,但腐蚀倾向却增加了,必须通过缓蚀剂来抑制腐蚀。按组成和结构分类,可将缓蚀剂分为无机缓蚀剂和有机缓蚀剂两种,前者价格低廉,一直在冷却水系统中得到广泛的应用。2.1无机缓蚀剂冷却水系统最早使用的是铬酸盐和重铬酸盐,第4卷第4期环境污染治理技术与设备Vol.4,No.42003年4月TechniquesandEquipmentforEnvironmentalPollutionControlApr.2003属氧化膜型缓蚀剂,缓蚀效果非常好,但因其用量大、毒性大、污染严重,20世纪80年代起被禁用。亚硝酸盐对黑色金属有很好的缓蚀作用,因其具有致癌性也被限制使用。硅酸盐是一种沉淀膜型缓蚀剂,价廉、无毒,但缓蚀效果差,对水质要求苛刻,且易产生难处理的硅垢。常用的磷系缓蚀剂主要是三聚磷酸钠和六偏磷酸钠,通过与金属离子螯合形成难溶盐膜,沉积于金属表面,从而抑制腐蚀反应的进行。这类缓蚀剂高效价廉,协同效应好,且能够阻止碳酸钙垢形成,一直在水处理剂中占主导地位。但聚磷酸钠易水解,尤其在高温和酸性条件下,产生的正磷酸根与Ca2+生成难溶的磷酸钙垢沉积于管壁,很难处理。另外,高剂量的磷排放还能促进菌藻滋长而出现赤潮。因此,单剂的使用逐渐被淘汰,转向与其他缓蚀剂复合使用。锌盐是使用较多的复合缓蚀剂组分,在阴极部位产生Zn(OH)2沉淀膜而起保护作