AA/AMPS和T—225低溫條件下碳酸鈣阻垢性能評價

樓瓊慧+謝文州+秦會敏+酈和生+吳穎

摘要：采用靜態阻垢試驗，研究了AA/AMPS和T-225在2～15℃的低溫條件下對碳酸鈣的阻垢性能。試驗結果表明：AA/AMPS和T-225在2～15℃的低溫條件下阻垢性能良好；起始鈣離子+堿度對AA/AMPS和T-225的阻垢性能影響較大，當鈣離子+堿度從500+600 mg/L提高至800+800 mg/L時，AA/AMPS和T-225的阻垢率分別從100%降至63%和59%。

關鍵詞：AA/AMPS阻垢劑；T-225阻垢劑；低溫；阻垢

中圖分類號：TQ085

文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2017）14-0276-03

1 引言

在循環冷卻水處理中，為防止系統結垢，最簡潔有效的方法是在循環冷卻水中投加阻垢劑。AA/AMPS由丙烯酸與2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚而成，是最為常用的一種磺酸鹽共聚物，其對碳酸鈣、硫酸鈣、磷酸鈣有較好的抑制作用，能有效地分散顆粒物，穩定金屬離子和有機膦酸[1，2]；T-225由丙烯酸和丙烯酸羥丙酯共聚而成，其對碳酸鈣特別是磷酸鈣有好的抑制作用[3]。AA/AMPS和T-225是循環冷卻水處理中應用最為廣泛的兩種阻垢分散劑，通常與有機膦酸和鋅鹽復配，起到協同增效作用。

一般循環冷卻水的供水溫度為20～30℃，在換熱器中與高溫工藝介質間接換熱后，溫度升高，由于循環冷卻水的接觸介質溫度較高，因此研發的阻垢劑均為高溫阻垢劑。空分裝置的空氣預冷系統同樣以循環冷卻水作為換熱介質，但是需要先對循環水進行降溫處理[4～7]，通常先將循環水輸送至水冷塔，與氮氣直接接觸換熱后水溫降至12～15℃，然后再經冰機冷卻器換熱，水溫繼續降至5～8℃，循環水在不斷降溫過程中，水的粘度、pH值等理化性質發生了改變，AA/AMPS和T-225等常規阻垢劑是否還能起到良好的阻垢效果，研究較少。筆者通過試驗考察了AA/AMPS和T-225在低溫條件下對碳酸鈣的阻垢性能。

2 實驗部分

2.1 材料和儀器

AA/AMPS：固含量50%，購自山東泰和水處理科技股份有限公司； T-225：固含量50%，購自山東泰和水處理科技股份有限公司；無水氯化鈣、碳酸氫鈉、四硼酸銨均為分析純，購自北京化工試劑公司。

LRH-250生化培養箱：上海一恒科技有限公司；PHS-3C型pH計：上海精密科學儀器有限公司；三角瓶：北京博美玻璃有限公司。

2.2 實驗方法

在去離子水或自來水中加入一定質量的無水氯化鈣和碳酸氫鈉，攪拌均勻，得到實驗用水。

取200 mL實驗用水于三角瓶中，加入一定濃度的AA/AMPS或T-225，再加入1g/L四硼酸鈉，搖勻后置于LRH-250生化培養箱，恒溫靜置一定時間，然后過濾，測定溶液中的鈣離子濃度，并計算阻垢率。

2.3 分析方法

Ca2+濃度的測定采用EDTA絡合滴定法，參照GB 6986-86。

2.4 計算方法

碳酸鈣阻垢率η=Ca2+1-Ca2+0Ca2+-Ca2+0×100%

其中，Ca2+為起始鈣離子濃度；

Ca2+0為未加入阻垢劑的空白試液實驗后的鈣離子濃度；

Ca2+1為加入阻垢劑的試液實驗后的鈣離子濃度。

3 結果與討論

3.1 溫度對AA/AMPS和T-225阻碳酸鈣垢效果的影響

循環水經水冷塔換熱后，溫度降至12～15℃，再經冰機冷卻器換熱后，溫度繼續降至6～8℃，因此考察AA/AMPS和T-225在不同溫度條件下對碳酸鈣的阻垢效果。采用去離子水配水，起始Ca2+濃度為476.2 mg/L，堿度為600 mg/L，試驗時間2h，AA/AMPS和T-225投加濃度為9 mg/L，試驗溫度分別為2℃、8℃和15℃，結果見圖1。

在2℃、8℃和15℃條件下，不加AA/AMPS和T-225的空白水樣的Ca2+濃度分別為386.4 mg/L、385.9 mg/L、395.3 mg/L，與起始相比Ca2+濃度下降了100 mg/L左右，但是結合圖1可以看出，投加了T-225的水樣在不同溫度下的阻垢率均為100%，投加了AA/AMPS的水樣，在2℃和8℃時阻垢率均為100%，15℃時阻垢為95.1%，可見2-15℃的低溫條件下，AA/AMPS和T-225的阻垢性能良好。

3.2 濃度對AA/AMPS和T-225阻碳酸鈣垢效果的影響

循環水中阻垢劑的濃度對阻垢效果的發揮起到重要作用，因此考察AA/AMPS和T-225在不同濃度條件下對碳酸鈣的阻垢效果。采用去離子水配水，起始Ca2+濃度為494.2 mg/L，堿度為600 mg/L，試驗溫度8℃，試驗時間4h，結果見圖2。

由圖2可以看出，AA/AMPS和T-225的阻垢率與藥劑投加濃度呈現一定的正相關性，即濃度越大阻垢效果越好；在實驗水質條件下，當AA/AMPS和T-225的濃度均為9 mg/L時，阻垢率均為100%，表明低溫下AA/AMPS和T-225具有良好的穩定碳酸鈣的效果。

3.3 試驗時間對AA/AMPS和T-225阻碳酸鈣垢效果的影響

采用去離子水配水，起始Ca2+濃度476.2 mg/L，堿度600 mg/L，試驗溫度8℃，AA/AMPS和T-225投加濃度為9 mg/L，考察試驗時間對藥劑阻垢效果的影響，結果見圖3。

由圖3可以看出，隨著試驗時間從2 h延長至20 h，AA/AMPS的阻垢率一直保持在100%，T-225的阻垢率略有下降，但均大于98.5%，可見，在此試驗條件下AA/AMPS和T-225的阻垢性能均較好，基本不受試驗時間的影響。

3.4 起始鈣離子+堿度對AA/AMPS和T-225阻碳酸鈣垢效果的影響

采用去離子水配水，起始鈣離子+堿度分別為500 mg/L+600 mg/L、800 mg/L+800 mg/L和1000 mg/L+1000 mg/L，試驗溫度8℃，試驗時間4 h，AA/AMPS和T-225投加濃度為9 mg/L，考察起始鈣離子+堿度對藥劑阻垢效果的影響，結果見圖4。

由圖4可以看出，當起始鈣離子+堿度為500 mg/L+600 mg/L時，AA/AMPS和T-225的碳酸鈣阻垢率均為100%，而當起始鈣離子+堿度逐漸增大時，其阻垢率均呈現下降趨勢，鈣離子+堿度提高到800+800 mg/L時，AA/AMPS和T-225的阻垢率分別降至63%和59%。這表明當循環水中的鈣離子+堿度高到一定程度時，超出了AA/AMPS和T-225穩定鈣離子的能力，使鈣離子和堿度形成晶體，引起結垢。

4 結論

（1）AA/AMPS和T-225在2～15℃的低溫條件下阻垢性能良好，溫度、藥劑投加濃度和試驗時間對AA/AMPS和T-225阻垢性能的影響較小。

（2）起始鈣離子+堿度對AA/AMPS和T-225的阻垢性能影響較大，阻垢率隨著鈣離子+堿度的增大而降低，當鈣離子+堿度從500+600 mg/L提高至800+800 mg/L時，AA/AMPS和T-225的阻垢率分別從100%降至63%和59%。

參考文獻：

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