1種新型低硬度循環冷卻水阻垢緩蝕劑的應用

陳桂紅 金 盛

（浙江衢州萬能達科技有限公司，浙江 衢州 324004）

研究與開發

1種新型低硬度循環冷卻水阻垢緩蝕劑的應用

陳桂紅 金 盛

（浙江衢州萬能達科技有限公司，浙江 衢州 324004）

針對我國南方低硬度、易腐蝕型水質作為循環冷卻水補水對管道和換熱器造成的腐蝕問題，復配出一種無重金屬、不含無機磷的新型阻垢緩蝕劑WND-408，用碳酸鈣沉積法和旋轉掛片法檢測該阻垢緩蝕劑性能，通過現場使用，觀察該藥劑的處理效果。結果表明，WND-408阻垢緩蝕劑使用量在60～80 mg/L時，碳鋼腐蝕率＜0.075 mm/a，不銹鋼腐蝕率＜0.005 mm/a，銅腐蝕率＜0.005 mm/a；鈣硬度+堿度＜480 mg/L時，阻垢率大于88%，濃縮倍數可以達到5.0～7.0。具有良好的緩蝕性能和阻垢性能，可節約用水，減少系統排污。

阻垢緩蝕劑；循環冷卻水；硬度。

近幾年，我國南方和東北地區以低硬度水作為循環冷卻水系統補充水源的企業明顯增多。循環冷卻水運行過程中，需要加入緩蝕劑、阻垢劑和殺菌劑等[1]。但是，以低硬度水作為補充水的循環冷卻水系統存在腐蝕較嚴重的問題。低硬度循環冷卻水的水質穩定處理一直是冷卻水處理中的一個難題，傳統的磷系水質穩定配方存在不易控制、污染環境的弊端，而鉬系處理的方案又存在成本太高的問題，在生產中很難應用[2]。針對低硬度腐蝕型水質，研發出一種新的水質穩定劑（WND-408阻垢緩蝕劑），并通過室內實驗和現場使用檢測該水質穩定劑的相關性能。

1 實驗部分

1.1 材料和儀器設備

材料：氫氧化鉀、硼砂、乙二胺四乙酸（EDTA）、鹽酸、鈣指示劑、碳酸氫鈉、氯化鈣、丙酮、乙醇等；腐蝕掛片，規格為 50 mm×25 mm×2 mm；WND-408阻垢緩蝕劑，由有機膦酸、膦羧酸、優良聚合物、金屬緩蝕劑等復配而成；自來水，浙江省衢州市巨化，朗格利爾指數LSI=-1.815（45℃）。

儀器設備：恒溫水浴、錐形瓶、分析天平、干燥器、通氣機、攪拌機等。

1.2 試驗方法

因為水的硬度和堿度越高越容易結垢，水的硬度和堿度越低越容易腐蝕設備，當水的硬度和堿度很高或很低時，對阻垢緩蝕劑的要求也就很高，所以在阻垢性實驗中采用高硬度的水質作為實驗用水，而在腐蝕率實驗中采用低硬度水質作為實驗用水，這樣可以檢測水處理劑在較差環境下的阻垢和緩蝕性能。

水處理劑阻垢性能的檢測，碳酸鈣沉積法；水處理劑緩蝕性能的測定，旋轉掛片法[3-4]。

2 結果與討論

2.1 阻垢性能

阻垢性能測定主要是采用碳酸鈣沉積法檢測不同濃度水質穩定劑的阻垢性能。實驗條件和結果分別見表1和表2。

表1 阻垢性能測定條件Tab1 Thedetermination condition of scale inhibition performance

表2 碳酸鈣阻垢率Tab 2 The scale inhibition performance of CaCO3

從表2可以看出，WND-408投加量在40 mg/L時阻垢效果一般，隨著投加量的增加，阻垢率也升高。投加量在60 mg/L已有良好的阻垢性能，當大于80 mg/L時，阻垢性能基本穩定。

2.2 緩蝕性能

通過腐蝕率實驗檢測低硬度水對碳鋼、不銹鋼和銅的腐蝕率及WND-408水質穩定劑的緩蝕效果。 自來水的 LSI=-1.815＜0（45 ℃），即 pH＜pHs，說明水中的碳酸鈣處于未飽和狀態，仍能繼續溶解，該自來水具有產生腐蝕的趨勢。穩定指數RSI=11.130＞7.0出現腐蝕，而且RSI越大，腐蝕越嚴重[5]。

實驗條件和結果分別見表3和表4。

表3 阻垢性能測定條件Tab3 Thedeterminationconditionof scale inhibition performance

表4 WND-408腐蝕率Tab 4 Corrosion rate of WND-408

從表4可以看出，對空白試驗，即WND-408投加量為0時，自來水的腐蝕率高，遠高于國家腐蝕率控制標準（＜0.075 mm/a），對不銹鋼和銅的腐蝕率比國家控制標準（均為＜0.005）稍高。

當WND-408投加量在60～100 mg/L時，對碳鋼、不銹鋼和銅有良好的緩蝕效果，腐蝕率都達到國家標準要求，且掛片表面光潔、無點蝕現象。

表5 循環水系統水質Tab 5Water quality of circulation water system

2.3 現場使用情況

WND-408阻垢緩蝕劑在衢州市高新園區內某企業的1套循環水系統進行了近2 a時間的使用。該循環系統使用衢州市巨化自來水，保有水量4 000 m3，循環水量9 000 m3/h，進出口溫度 30～37℃，所用材料有碳鋼、不銹鋼和銅等。

按實驗室試驗結果制定WND-408阻垢緩蝕劑使用方案，投加量為80 mg/L，氧化性和非氧化性殺菌劑交替沖擊式投加，濃縮倍數5.0～7.0[6]。

按照上述處理方案，循環水系統現場掛片腐蝕率監測表明，對碳鋼、不銹鋼和銅腐蝕率分別為0.028、0.000 02、0.002 mm/a，符合國家標準要求。

循環冷卻水系統對碳鋼運行數據（年平均）詳見表5。表明符合國家相關標準，濃縮倍數在6.0左右，排污量很少[7-8]。

3 結論

阻垢緩蝕劑WND-408是一種新型的復合水質穩定劑，該配方中不含重金屬及聚磷酸鹽，使用時不調pH，濃縮倍數可以達到6.0以上，在循環水系統中停留時間可以達到15 d以上。

經過多次實驗及現場使用觀察證明，用于以低硬度水為補水的循環冷卻水系統，具有良好的緩蝕性能和阻垢性能。WND-408阻垢緩蝕劑使用量在60～80 mg/L 時，碳鋼腐蝕率＜0.075 mm/a，不銹鋼腐蝕率＜0.005 mm/a，銅腐蝕率＜0.005 mm/a；鈣硬度+堿度＜480 mg/L時，阻垢率大于88%?，F場使用結果表明，使用該配方的循環冷卻水系統各項運行參數均優于GB 50050—2007的各項要求。

[1]肖錦.多功能水處理劑[M].北京:化學工業出版社,2008:2.

[2]王曉偉,周柏青,李芹.低硬度循環冷卻水系統硅系水質穩定劑的研究[J].工業水處理,2003.23(4):33-35.

[3]GB/T 16632—2008水處理劑阻垢性能的測定碳酸鈣沉積法[S].

[4]GB/T 18175—2000水處理劑緩蝕性能的測定旋轉掛片法[S].

[5]周本省.工業水處理技術問答[M].2版.北京:化學工業出版社,2002:42-46.

[6]金熙,項成林,齊冬子.工業水處理技術問答[M].4版.北京:化學工業出版社,2010:268-268.

[7]張天勝,張浩,高紅.緩蝕劑[M].2版.北京:化學工業出版社,2008:131-132.

[8]GB 50050—2007工業循環冷卻水處理設計規范[S].

TQ085+.4

A DOI10.3969/j.issn.1006-6829.2011.02.004

2011-02-12