探索綠色環(huán)保型聚環(huán)氧琥珀酸配方在鋼廠循環(huán)冷卻水中的應(yīng)用

摘要：作為新型綠色環(huán)保可降解緩蝕阻垢劑的聚環(huán)氧琥珀酸，在包括工業(yè)生產(chǎn)在內(nèi)的諸多領(lǐng)域，均得到了廣泛應(yīng)用，所取得效果也十分突出。本文首先簡單介紹了PESA的含義和特點(diǎn)，隨后從實(shí)際出發(fā)，圍繞其在鋼廠中的具體應(yīng)用展開了討論，內(nèi)容涉及應(yīng)用試驗(yàn)、效果分析等方面，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)人員提供一定幫助。

關(guān)鍵詞：綠色環(huán)保型;聚環(huán)氧琥珀酸配方;鋼廠;循環(huán)冷卻水

中圖分類號(hào)：X757 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2020）02-00-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.02.016

Abstract：Polyepoxysuccinic acid， which is a new type of environmentally friendly， degradable corrosion and scale inhibitor， has been widely used in many fields，including industrial production， and has achieved outstanding results.The article briefly introduces the meaning and characteristics of PESA，and then starts from the actual situation，and discusses its specific application in steel mills.The content involves application testing and effect analysis.I hope to provide some help to relevant personnel.

Key words：Green type;Polyepoxysuccinic acid formula;Dteel plant;Circulating cooling water

近幾年，越來越多的人開始意識(shí)到要想避免污染物帶來的不利影響，關(guān)鍵是要從源頭處對污染物的產(chǎn)生進(jìn)行控制，因此，水處理藥劑的發(fā)展方向，應(yīng)當(dāng)是生物可降解、無磷，不斷深入的綠色革命，給環(huán)境、水處理工業(yè)帶來了巨大影響，也為持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供了支撐，由此可見，本文所討論內(nèi)容具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 綠色聚環(huán)氧琥珀酸的概述

聚環(huán)氧琥珀酸的原理是將氧原子插入聚馬來酸阻垢劑分子中，優(yōu)化阻垢劑分子在阻垢方面具有的性能，進(jìn)而生成易降解、無氮、無磷的綠色產(chǎn)品。由于PESA的制造過程相對清潔，使用后還可被真菌、生物穩(wěn)定并高效地降解為不會(huì)給環(huán)境造成危害的產(chǎn)物，因此而被視為綠色環(huán)保型化學(xué)品。某大學(xué)成功對PESA進(jìn)行了工業(yè)化生產(chǎn)，研究表明，PESA具有多元阻垢的功能，可以對水體中富含的硫酸鍶、碳酸鈣、硫酸鋇等垢進(jìn)行有效阻止，阻垢性能相對穩(wěn)定，另外，PESA還具有緩蝕的性能。縱觀現(xiàn)有文獻(xiàn)，涉及PESA阻垢、緩蝕性能的報(bào)道較多，關(guān)于其在循環(huán)冷卻水中的應(yīng)用卻十分有限，因此，為了使PESA盡快得到推廣與應(yīng)用，該大學(xué)聯(lián)合國內(nèi)某鋼鐵企業(yè)，成功地在循環(huán)冷卻水的系統(tǒng)中對PESA進(jìn)行了應(yīng)用，所取得效果也基本符合預(yù)期。

2 鋼廠循環(huán)冷卻水中PESA的應(yīng)用

20世紀(jì)90年代研制出的聚環(huán)氧琥珀酸處理劑，在處理高硬度、高堿水的方面，具有突出表現(xiàn)，已經(jīng)成為相關(guān)行業(yè)研究的熱點(diǎn)。下文結(jié)合某鋼廠的實(shí)際情況，對PESA的應(yīng)用加以討論，供相關(guān)人員參考。

2.1 背景分析

出于對環(huán)境問題加以解決的考慮，相關(guān)人員研制出了水質(zhì)穩(wěn)定劑，雖然水質(zhì)穩(wěn)定劑在環(huán)境保護(hù)、節(jié)能降耗等方面，均發(fā)揮著無法被替代的重要作用，還能使得水資源枯竭的嚴(yán)重程度得到緩解，卻始終沒有引起人們的關(guān)注。隨著環(huán)境保護(hù)理念的提出和推廣，處理冷卻水的技術(shù)，逐漸走向成熟，冷卻水配方也由鉻系向磷系進(jìn)行了轉(zhuǎn)變，然而，由于排入水體的廢水量、污水量不斷增加，水體中磷含量、氮含量大幅提高，富養(yǎng)化的問題隨之出現(xiàn)，沿海、內(nèi)潮均受到了不同程度的影響。雖然現(xiàn)有水處理配方中聚磷酸鹽的濃度較低，但是大量排放的循環(huán)水，仍舊使水體受到了負(fù)面影響。現(xiàn)階段，許多國家都開展限制磷的排放，原有磷系配方正在被社會(huì)所淘汰，其中，需要引起注意的應(yīng)當(dāng)是含磷有機(jī)水處理劑，例如，有機(jī)磷酸鹽，雖然此類處理劑受自然水解而形成正磷酸鹽的幾率較低，但是，仍舊存在被分解成、給水體帶來影響的正磷酸鹽的可能[1]。除此之外，以聚丙烯酸為代表的聚合物，在很長一段時(shí)間內(nèi)，由于無磷的特性，而被人們視為無毒、無污染的水處理藥劑，研究成果卻表明，雖然阻垢分散劑所具有毒性普遍較低，卻無法在真菌、微生物作用下，向無毒物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，換句話說，就是不滿足生物降解的條件，長期富集在水體中，同樣會(huì)給環(huán)境帶來污染。

2.2 鋼廠循環(huán)冷卻水的特點(diǎn)

不同生產(chǎn)方式、生產(chǎn)工藝，所產(chǎn)生廢水的水質(zhì)，往往具有極大差異。鋼廠冷卻水系統(tǒng)的常見形式有兩種，分別是直接冷卻和間接冷卻，應(yīng)視情況對其加以選擇并應(yīng)用。直接冷卻系統(tǒng)需要直接接觸產(chǎn)品物料，含有大量與產(chǎn)品、原料成分相關(guān)的物質(zhì)，只有經(jīng)過系統(tǒng)處理，才能被排放或二次利用;間接冷卻系統(tǒng)所受污染僅為熱污染，另外，該系統(tǒng)的特點(diǎn)，還體現(xiàn)在不斷提高的循環(huán)濃縮倍數(shù)會(huì)增加固體物質(zhì)濃度的方面，通常只需經(jīng)過穩(wěn)定處理，便可被回用。綜上，鋼廠循環(huán)冷卻水的特點(diǎn)，主要體現(xiàn)在四個(gè)方面：第一，處理工藝各不相同;第二，需要對水質(zhì)處理方面進(jìn)行綜合考慮;第三，生產(chǎn)工藝直接影響濁環(huán)水質(zhì);第四，高溫增加了水處理的難度。作為馬鋼重點(diǎn)項(xiàng)目的冷軋薄板工程，每年能夠?yàn)楣I(yè)生產(chǎn)提供冷軋薄板200萬t，馬鋼產(chǎn)品的競爭力，因此而得到顯著提高，只有保證循環(huán)水系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運(yùn)行，才能使該工程的作用得到充分發(fā)揮，進(jìn)而使馬鋼效益得到保障。綜合社會(huì)在環(huán)境保護(hù)方面提出的要求，最終，馬鋼以冷卻補(bǔ)充水的水質(zhì)為依據(jù)（見表1），通過多次試驗(yàn)，成功研制出滿足生物可降解、無磷要求的藥劑，而藥劑的主要成分為PESA。利用穩(wěn)定指數(shù)、保護(hù)指數(shù)對補(bǔ)充水的水質(zhì)進(jìn)行分析，能夠發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充水屬于典型的強(qiáng)腐蝕性水，在濃縮倍數(shù)為2.5倍的條件下，循環(huán)水會(huì)逐漸向結(jié)垢型水進(jìn)行轉(zhuǎn)變，相關(guān)人員以此為基礎(chǔ)，參考水質(zhì)情況展開靜態(tài)試驗(yàn)，結(jié)合動(dòng)態(tài)試驗(yàn)結(jié)果，最終對緩蝕阻垢配方進(jìn)行了確定。

2.3 現(xiàn)場應(yīng)用試驗(yàn)

現(xiàn)場所開展試驗(yàn)有兩個(gè)，一個(gè)是阻碳酸鈣垢的試驗(yàn)，另一個(gè)是旋轉(zhuǎn)管片腐蝕的試驗(yàn)。第一個(gè)試驗(yàn)將鋼廠所提供原補(bǔ)充水作為試驗(yàn)用水，在完成濃縮配水的工作后，對pH值進(jìn)行調(diào)節(jié)，分別加入利用PESA調(diào)制的藥劑，靜置在70℃的環(huán)境中10h，根據(jù)水樣Ca2+的濃度進(jìn)行測定，確定阻垢率;第二個(gè)試驗(yàn)所應(yīng)用的試驗(yàn)用水，同樣由鋼廠提供，試驗(yàn)人員應(yīng)將pH值控制在8.0左右，在45℃的環(huán)境中，靜置96h，再根據(jù)實(shí)驗(yàn)前后A3鋼掛片的失重情況，對腐蝕率進(jìn)行計(jì)算。完成上述試驗(yàn)后，綜合試驗(yàn)結(jié)果，確定效果較為突出的藥劑[2]。

2.4 效果與結(jié)論

鋼廠確立緩蝕阻垢配方，需要以循環(huán)水質(zhì)、補(bǔ)充水質(zhì)、濃縮倍數(shù)和運(yùn)行水溫為依據(jù)，設(shè)計(jì)相應(yīng)試驗(yàn)，分兩個(gè)階段對藥劑進(jìn)行篩選，第一階段是利用人工配制水、實(shí)驗(yàn)室自來水，對緩蝕阻垢配方進(jìn)行篩選，第二階段是利用現(xiàn)場水，完成驗(yàn)證和優(yōu)化的工作，在條件允許的前提下，還可以通過動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，對配方加以確定，最終將其應(yīng)用在冷軋薄板工程所依托循環(huán)冷卻水的系統(tǒng)中。新系統(tǒng)需要在經(jīng)過除油脫脂、化學(xué)清洗和預(yù)膜后，方可對藥劑、非氧化殺生劑進(jìn)行投加，在運(yùn)行300t后，將系統(tǒng)碳鋼掛片取出，計(jì)算腐蝕率，對換熱器進(jìn)行檢查，確定無鈣垢、無腐蝕點(diǎn)、無生物粘泥，由此可見，藥劑具有良好的緩蝕性能，可以被用來分散鐵垢及鈣垢。綜上，第一，所篩選緩蝕阻垢劑，在緩蝕阻垢方面，對循環(huán)冷卻水具有良好效果，基本和預(yù)期相符;第二，PESA具有生物可降解、無磷的特點(diǎn)，與綠色化學(xué)提出的要求高度契合，正是由于生物可降解、無磷，才能從源頭處對產(chǎn)生污染物的情況進(jìn)行控制;第三，國內(nèi)外針對PESA所展開研究越來越深入，但是，PESA的應(yīng)用鮮有涉及，希望文中討論的內(nèi)容，可以為PESA的應(yīng)用提供參考。

3 結(jié)論

通過對上文中討論的內(nèi)容進(jìn)行分析可以看出，開發(fā)可生物降解的環(huán)境友好型無磷處理劑，很有必要。對水資源匱乏且污染嚴(yán)重的我國而言，在環(huán)境保護(hù)、節(jié)水節(jié)能等方面，具有突出作用的綠色聚環(huán)氧琥珀酸，應(yīng)盡快投入應(yīng)用，只有這樣才能為低磷/無磷水處理藥劑，提供發(fā)展的動(dòng)力，使節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)成為現(xiàn)實(shí)。

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收稿日期：2019-12-21

作者簡介：張?zhí)煨颍?978-），男，漢族，本科學(xué)歷，研究方向?yàn)榄h(huán)保。