工業循環冷卻水處理化學方法

更新時間：2008-07-11 16:04 來源：作者: 閱讀：3408

1 有機膦酸

        常用的有HEDP（羧基亞乙基二膦酸）、ATMP（氨基三亞甲基膦酸）、EDTMP（乙二胺四亞甲基膦酸）。較新的有機膦酸有：

        1）PBTCA(2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸)的特點是，磷含量低，耐高溫，能穩定Zn離子，在耐溫上PBTCA>HEDP>ATMP>六偏磷酸鈉。

        2）HPA(羥基膦�；宜�)特點是有機膦酸中緩蝕作用最好，能穩定Zn，含磷量低。

        3）PAPEMP(多氨基多醚基甲叉膦酸鹽)，其結構式如式（1）。

        特點是：鈣耐性很高、對碳酸鈣、硫酸鈣有很強的阻垢作用，能穩定鐵、鋅、硅的氧化物、對碳酸鈣有閥值作用外，還有分散作用，特別適用于缺水地區的高濃縮倍數運行。

2 聚羧酸類

        1）丙烯酸/2-甲基-2-丙烯酰胺基丙基磺酸共聚物(AA/AMPS)

        共聚物中AMPS的質量分數一般在20%～50%之間，相對分子質量控制在1 000～20 000之間。共聚物中AMPS含量增加，其阻磷酸鈣垢、穩定鋅鹽、分散氧化鐵的性能提高，但阻碳酸鈣垢的性能降低；共聚物中AA的含量增加，則其阻磷酸鈣垢、穩定鋅鹽、分散氧化鐵的性能降低，阻碳酸鈣垢的能力增加。AA/AMPS是鋅系配方中重要的組分之一。

        2）含磷聚羧酸

        以AA/AMPS/IPPA(PIPPA)為例。丙烯酸的均聚物聚丙烯酸(PAA)，對碳酸鈣和硫酸鈣有阻垢作用和分散作用，但沒有緩蝕作用。
丙烯酸的一般共聚物，除了對碳酸鈣和硫酸鈣垢有阻垢作用外，還對磷酸鈣、膦酸鈣、硅酸鹽的沉積有抑止作用，能分散鋅鹽和氧化鐵及各種懸浮物，但仍沒有緩蝕作用。PIPPA［AA/AMPS/IPPA（異丙烯磷酸）共聚物］的分子中由于引入了異丙烯膦酸，卻有明顯的緩蝕作用，見表1。

3）聚天冬氨酸(PASP)

聚天冬氨酸可以分散水中的碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇、氧化鐵、粘土、二氧化鈦、氫氧化鋅、氫氧化鎂、氧化錳等沉積物，并可阻垢。由于它易于被生物降解，不存在環境污染問題，因此被稱為綠色阻垢劑。多數情況下，聚天冬氨酸對碳酸鈣、硫酸鈣和硫酸鋇的阻垢率超過聚丙烯酸（見表2）。聚天冬氨酸阻碳酸鈣垢時的最佳相對分子質量的范圍為2 000～5 000，使用濃度為3～5 mg/L；阻硫酸鈣時的最佳相對分子量范圍為1 000～4 000，使用濃度為2～3 mg/L。

3 熒光示蹤式加藥系統

        熒光示蹤式加藥系統可以直接、連續地監測循環水系統的運行情況，并實施化學處理過程的加藥自動控制。該系統的工作原理是，將一種熒光有機酸鹽示蹤劑，按一定比例與水處理劑復配后加入循環水系統。循環水流過一石英管，光源照到石英管中的示蹤熒光劑上，所產生的熒光與光源的入射光呈90的角度折射到光電倍增管上，水流中的示蹤熒光劑的含量(濃度)正比于特定波長的熒光強度，據此可算出示蹤熒光劑的含量，進而得知循環水中藥劑的含量。與此同時，比例于示蹤熒光劑含量的光電信號反饋給計算機，計算機即可根據事先設定的示蹤熒光劑與水處理劑量之間的比例關系，向自動計量泵發出指令，從而實現自動加藥。熒光示蹤式加藥系統的優點是：可大量減少分析和添加藥劑的工作量；減少藥劑的浪費。其缺點是，全套裝置的投資較多。

4 鋅離子的穩定劑

        在開發低磷的水處理劑時，人們往往選擇磷含量低的有機膦酸，例如PBTCA和HPA作為阻垢緩蝕劑，并選用鋅鹽與它們一起復配成有協同作用的緩蝕阻垢劑。

        目前國內大部分冷卻水系統采用不加酸調pH的堿性冷卻水處理方案，冷卻水的pH通常在8.5～9.3的范圍內。此時如不添加性能良好的鋅離子穩定劑，鋅鹽就會沉淀析出而失效。
最近，吳宇峰、唐同慶、梁勁翌研究了一些常用水處理劑對鋅離子的穩定作用。試驗結果表明，有機膦酸中以HPA和PBTCA較為有效，其穩Zn²⁺率分別為41.1%和35.6%；而含磺酸基團的共聚物AA/AMPS和BAA(丙烯酸/丙烯酸酯類磺酸鹽)則更為突出，其穩Zn²⁺率分別為61.2%和56.4%。

5 加酸調pH的堿性冷卻水處理

        1）加酸調pH的堿性冷卻水處理與加酸調pH的堿性冷卻水處理相比，不加酸調pH的堿性冷卻水處理的結垢傾向大大增加。目前全世界的淡水資源日益緊張，迫切需要循環水的濃縮倍數進一步提高。此時不加酸調pH的堿性冷卻水處理方案遇到了困難。加酸調pH的堿性冷卻水處理方案是用硫酸調整循環水的pH，并控制pH在7.5～8.3的范圍內，降低了冷卻水的堿度，從而可以使超高硬度的水質在高濃縮倍數下運行。

        2）應用實例AEC水處理方案中使用的藥劑主要含：環氧琥珀酸類聚合物和磺酸類聚合物、抗鹵素氧化的噻唑類化合物和正磷酸鹽等。循環水的pH控制在8.2。通用電氣(中國)有限公司水處理事業部與齊魯石油化學工業公司合作，通過動態模擬試驗方法研究了AEC水處理方案在黃河水6倍濃縮倍數下的緩蝕阻垢效果。結果表明，在電導率超過6 000μS/cm，鈣硬度(以CaCO₃計)超過1 200 mg/L，氯根超過1 000mg/L的水質條件下，碳鋼和黃銅的粘附速度及試管、掛片的腐蝕速率均達到了中石化標準的要求。AEC方案在高硬度、高堿度、高含鹽量的水質條件下，具有優良的緩蝕阻垢效果。