复配型水处理剂的阻垢缓蚀性能初步研究 4页

第42卷第l0期化工技术与开发V01．42No．102013年10月Technology&DevelopmentofChemicalIndustryOct．2013复配型水处理剂的阻垢缓蚀性能初步研究韩菊红(长治煤气化总公司焦化厂，山西长治046021)摘要：采用静态阻垢法和旋转挂片失重法评定了在高浓度钙离子水系统中的水处理剂的阻垢性能和缓蚀性能，并研究了栲胶与水处理剂复配后水处理剂的阻垢缓蚀性能。结果表明，PB广泛高效的阻垢性能，可忍受较高的c农度。栲胶与P丑℃A、m配后在阻垢性能上具有良好的协同效应，当栲胶与PEⅫ比为3：ln~，阻垢缓蚀性能最佳。关键词：栲胶；阻垢剂；协同效应中图分类号：TQ085文献标识码：A为了防止循环冷却系统的结构腐蚀，焦化厂常1实验部分用化学药剂作为阻垢剂，以防止水垢和污垢产生或1．1试剂与仪器者抑制其沉积生长。常用的阻垢剂多为无机聚合磷酸盐、有机磷酸盐等磷系配方，它会随着工业废水的主要试验仪器：电动搅拌器，恒温水浴槽，RCC—I型旋转挂片腐蚀仪等。排放而进入水体，造成水体的“富营养化”，不仅严重污染环境，而且加剧了水资源的短缺。因此，研主要试剂：栲胶(主要成分单宁酸)，羟基亚乙基究开发低磷或无磷水处理剂已成为国内外同行关注二磷酸(HEDP，质量分数为50％)，2磷酸丁烷．1，2，4一的热点。三羧酸(PBTCA，质量分数为50％)，氨基三亚甲基磷酸(ATMP)，聚马来酸(HPMA，质量分数为48％)，氯单宁酸属于多元酚类化合物，结构单元由多环化钙、EDTA等(均为分析纯)。芳烃核和活性官能团组成，具有羧基、酚羟基、甲氧基、乙醇基、羰基等多种官能团，具有吸附、络合等特1．2静态阻垢性能性，容易与钙、镁离子形成溶解度较大的螯合物，具实验方法参照GB／T16632—1996。以一定量碳有一定的阻垢性能【1】。成晓敏等[21研究发现单宁酸酸氢根和钙离子的配制水和水处理剂制备成试液，对CaCO有良好的阻垢作用，杨丹丹等p】对单宁进水浴温度(80±11oC，恒温10h后，pH=9，用EDTA行改性并研究了其缓蚀、阻垢性能，不同的改性方法络合滴定试液中Ca2+浓度，同时做空白实验。可改善单宁的各种性能，具有良好的开发前景。另1．3缓蚀性能测试外单宁对空气中钢铁表层锈层的转化作用也被广泛采用旋转挂片法嗍，试验条件：温度(50±1)cC，研究。栲胶的主要成分是单宁酸，原材料广泛，试片材质为A3碳钢，面积28cIYl2，试验溶液体积与作为一种非磷系、绿色环保阻垢剂在工业水处理应试片面积比为32mL·cm-2,转速75r·min～，试验时用中有着理论研究价值和应用前景。间72h；试验用水水质指标：P(ca2+)为71．6mg·L-，栲胶应用于工业循环水处理，尤其当循环冷却碱度292．8mg·L-，硬度98．37mg·。腐蚀率的计水中钙离子浓度增大时其效果并不十分理想，不能算公式：直接取代含磷或市售的水处理剂。因此，本文主要Xl=8760×(z-too)×10／ADT研究了高浓度钙离子水系统中栲胶与市售水处理剂式中：一试片的腐蚀率，mm·a～；复配产品的阻垢和缓蚀性能，探索用栲胶部分取代m一试片质量损失，g；水处理剂的可能性。m0一试片酸洗空白试验的质量损失平均值，g；作者简介：韩菊红(1970-)，女，经济师，主要从事煤化工方向收稿日期：2013-07．25\n第10期韩菊红：复配型水处理剂的阻垢缓蚀性能初步研究A一试片的表面积，cm；率趋于稳定，并呈略有下降趋势，质量浓度的增加D一试片的密度，g·cm并没增强阻垢效果，相反当瓣浓嚣度甾超器盟过16mg·L时，∞如加m一试片的试验时间，h；阻垢效果开始减弱，可能是由于高浓度下水处理剂8760一与la相当的小时数，h·a～；与垢质离子的共沉积及水处理剂之间的相互作用，10一与lcm相当的毫米数，mm·cm～。表明它们都具有明显的低剂量效应和溶限效应【9】。以质量百分数表示的缓蚀率按以下公式计算：2．1．2不同钙离子浓度对水处理剂阻垢性能影响x~=looX(Xo-XO／Xo由2．1．1实验可知PBTCA阻碳酸钙效果好，且式中：x2一试片的缓蚀率，以质量分数表示；磷含量低(仅为11．5％)，耐高温，因此选择PBTCAxn一试片在未加水处理剂空白试验中的腐和无磷HPMA与栲胶进行复配。工业冷却水中的蚀率，mm·￡L_；钙离子质量浓度不超过300mg·L『，但冷却水循环x1一试片在加有水处理剂试验中的腐蚀率，使用后会使水中钙离子的浓度增加，为了考察不同mm．￡L_水处理剂对钙离子浓度的忍受力，考察了不同钙离子浓度对水处理剂阻垢率的影响(水处理剂质量浓2结果与讨论度均为20rag·L)，结果见图2。2．1阻垢性能评定2．1．1不同阻垢剂阻碳酸酸钙性能按照1．2的条件分别对栲胶与市售的阻垢剂PPBTCA、ATMP和I-IPMA的阻碳酸钙I生能进行了测试，试液P(Ca+)=600mg·L～，P(HCO3_)=600mg·L(均以CaCO。计)，结果见图l。图2钙离子浓度对阻垢性能的影晌由图2可知，ca浓度对水处理剂的阻垢率有明显的影响，随着Ca离子浓度的增加，3种水处理剂的阻垢率下降。当Ca浓度≤300mg·L时，PBTCA和HPMA阻垢率大于90％，栲胶的阻垢率阻垢剂／rag‘L-大于45％；当ca浓度≥300mg·L时，3种水处图1不同水处理剂的阻垢性能理剂阻垢率明显下降，尤其是HPMA阻垢率下降由图1可知，随水处理剂质量浓度的增大，对最明显。说明HPMA不适合作为高浓度钙离子水碳酸钙沉积的抑制能力提高。4种水处理剂相比，系统的阻垢剂，而PBTCA对ca容忍度较高，高含磷水处理剂PBTCA和ATMP的阻垢效果好于浓缩倍数的水质条件下仍可使用，可达到较好的阻无磷阻垢剂HPMA及栲胶。低质量浓度时，ATMP垢效果。阻垢效果高于PBTCA，质量浓度高于10mg·L2．1．3复配处理剂阻垢性能研究时，PBTCA阻垢率明显增大，优于ATMP，当PBTCA对ca2容忍度较高，而栲胶及HPMAPBTCA=20mg·L时，阻垢率达到最大为57％。在高浓度钙离子水系统中阻垢率较低，选择在高浓度钙离子水系统中栲胶和HPMA的阻垢PBTCA、HPMA与栲胶进行复配，考察复配后在高率较低。HPMA水处理剂的阻垢效率明显低于浓度钙离子水系统中复合水处理剂的阻垢性能。结PBTCA和ATMP水处理剂，阻垢率先随浓度的增果如表1所示。加而迅速提高，而当浓度增加到某一定值后，阻垢表1栲胶与PBTCA、HPMA复配水处理剂的阻垢率\n化工技术与开发第42卷缓蚀率均逐渐增大，与PBTCA的阻垢性能相比，其缓蚀性能表现较差。栲胶与PBTCA复配后的缓蚀性能高于纯PBTCA和纯栲胶，复配表现出较强的协同效应，说明可以用栲胶部分取代PBTCA。当PATCA：栲胶为1：3时，缓蚀率达到最大，为39．3％，再减少PBTCA在复配水处理剂中的比例，缓蚀率出现下降。由表1可知，PBTCA、栲胶及复合水处理剂的从试验结果来看，几种水处理剂的缓蚀率偏低，阻垢率都随着水处理剂加入量的增加而增大，复合这与实验方法、水质都有密切关系。总的来看，复合水处理剂的阻垢率明显高于单独栲胶的阻垢率，但后的水处理剂，阻垢性能比栲胶有明显提高，缓蚀能仍低于PBTCA。通过计算可知，复合水处理剂的阻也得到显著改善，需进一步研究栲胶与PBTCA复配垢率高于PBTCA和栲胶单独时按比例加和的阻垢时的不同比例，得到更适合于高浓度钙离子水系统率，说明二者复配时发生了协同作用。复合水处理的复合型水处理剂。剂加入量增加，复配水处理剂阻垢效率增大，当复合水处理剂浓度为16mg-L-，即PBTCA与栲胶比例3结论为1：3时，复合水处理剂的阻垢效果最佳。再增加(1)栲胶对碳酸钙具有一定的阻垢性能，尤其是复合水处理剂加入量，阻垢率出现下降，可能是由于缓蚀性能较优，随着质量浓度增加，阻垢率和缓蚀率高浓度下水处理剂与垢质离子的共沉积及水处理剂增大，而PBTCA对Ca2容忍度较高，而HPMA不适之间发生相互作用[101。合作为高浓度钙离子水系统的阻垢剂。从表中可看出当水中ca浓度较大时，HPMA(2)栲胶与PBTCA的复配具有协同作用，复合与栲胶的阻垢率较低，HPMA和栲胶复配后阻垢水处理剂的阻垢率高于PBTCA和栲胶单独时按比率明显比栲胶阻垢率高，而且略高于纯HPMA。例加和的阻垢率，当PATCA：栲胶为1：3时，阻垢HPMA和栲胶二者复配表现出良好的协同作用，在率与缓蚀率达到最大。生产中可用栲胶部分或完全取代HPMA，减少生产(3)栲胶与HPMA复配表现出明显的协同作用，成本。但HPMA及复合水处理剂不可作为高浓度其阻垢率和缓蚀率大于纯栲胶和HPMA。钙离子水系统的阻垢剂。随着水处理剂加入量的增参考文献：加，复合水处理剂阻垢效率增大，当复合水处理剂浓[1】GustJ，WawerI．Relationshipbetweenradicalscavenging度为16mg·L～，即HPMA与栲胶比例为1：3时，effectsandanticorrosivepropertiesofpolyphones【J]．复合水处理剂的阻垢效果最佳。CorrosionScience，1995，51(1)：37．[2]成晓敏，王海芳，刘桂桃，等．单宁酸在冷却水中的阻2．2缓蚀性能研究垢性能研究[J]．工业水处理，2012，32(3)：65-67．由以上的研究可知，PBTCA与栲胶复配的水[3]杨丹丹，陈中兴．天然水处理剂单宁的改性及性能研究处理剂可用作高浓度钙离子水系统的阻垢剂，而fJ1．华东理工大学学报，2001，27(4)：388—391．HPMA与栲胶复配的水处理剂不适合于高浓度钙离[4】GustJ．Applicationofinfraredspectroscopyforinvestigationofrustphasecomponentconversionbyagentscontainingoak子水系统。为了研究PBTCA与栲胶复合水处理剂tanninandphosphoricacid[J]．Science，1991，47(6)：453-的防腐作用，采用挂片失重法测定了复合水处理剂457．的腐蚀速率，并计算其缓蚀率，结果如表2所示。[5]KimuraShluji．Methodforprotectingmetallicsurfacesfrom表2PBTCA与栲胶复合水处理剂的缓蚀率corrosion：US，4812174[P]．1989．【6]陈祥．橡栲胶用于锅炉除垢防垢【M】．北京：科学出版社，1973：17—88．【71GB／T16632．1996，水处理剂阻垢性能的测定——碳酸钙沉积法[S】．f81HG／T2159—91，水处理剂阻垢性能的测定——旋转挂片由表2可知，随着水处理剂质量浓度的增加，法[s]_(下转第53页)\n第1O期陈保华：高速电脱盐运行问题的分析533．5破乳剂乳剂，在原油沉降过程中对原油进行预破乳，降低电脱盐的压力。由于破乳剂的“广谱性”较差，不同性质的原油要求采用不同类型的破乳剂。针对不同品种的原油，(4)加工原油的水含量对电脱盐装置电流影响应该选用哪种破乳剂需要在实践中摸索。较大，因此在生产过程中应加强原油脱水管理。(5)为确保加工原油调合均匀，性质稳定，对于4结论加工多种原油的炼厂，在原油罐区应设置原油在线(1)目前大部分电脱盐装置采用单一的油溶性调合设施，确保加工原油性质稳定。破乳剂，这种破乳剂主要溶解在油相中，难以对乳化(6)炼厂电脱盐注水应采用偏酸性的洗涤水，层起到较好的破乳作用。在油溶性破乳剂的基础上水的pH值调节到7～8，偏碱性的洗涤水容易形成乳加注部分水溶性反相破乳剂，不同性质的破乳剂以化层。一定的比例混合构成一种新的混合型破乳剂，其破(7)针对加工原油品种多、原油性质不稳定的乳效果可能高于任何一种单独使用的效果，这种现炼厂，应改造内构件增设第三级低速电脱盐，或者增象称为破乳剂的协同效应。设超声波混合设施，以提高加工原油的适应性。(2)针对部分原油金属含量高的情况，可以增参考文献：设金属增脱剂，使其与原油中的金属离子发生螯合【1]史伟，王纪刚，田一兵．高速电脱盐工艺操作条件的优化和探讨[J】_炼油技术与工程，2008(9)：16．18．反应，生成能溶于水的化合物或者能悬浮于水中呈【2】王实彬．高速电脱盐技术的特点探讨[J]．石油化工腐蚀固体小颗粒的化学物质，降低原油的电导率，从而降与防护，2009，26(S1)：131．低电脱盐电流。[3】李庆梅，王伟，赵敏，高绍华．降低电脱盐电流的研究(3)为解决部分原油在开采和运输过程中形成[J】．炼油技术与工程，2009，39(1o)：19-21．天然破乳剂的问题，建议在原油进罐前加注低温破AnalysisofHighVelocityElectricalDesaltingCHENBao—hua(GuangxiPetrochemicalCompany,CNPC，Qinzhou535008，China)(上接第30页)[9】王琪，尚通明．新型水处理剂EDDAP阻垢性能的研究[J】．1991，36(2)：105常州技术师范学院学报，2001，7(2)：27．30．[10】shallPP．Roleoflow-molecular-weightpolymeradditivesinthecoolingwatertreatment[J]．ResearchandIndustry，StudyonScaleandCorrosionInhibitionPerformanceofCompositeWaterTreatmentAgentHANJu—hong(CokingPlantofChangzhiCoalGasificationGeneralCompany,Changzhi046021，China)Abstract：11IeantiscaleandanticorrosionperformancesofwatertreatmentreagentwereaccessedbythestaticmethodandrotaryhangedweightlOSSmethod．111eantisantiscaleandanticorrosionperformancesofcompositewatertreatmentreagentoftanninacidwithPBTCAand肿MAwerestudied．1heresultsshowedthatPBTCAWasmoree街cienteveninhighCa2+concentrationwatersystem．Inaddition,thereweresynergisticefectsbetweentanninacidandPBTCA．WhentherateoftanninandPBTCAWas3：1．itshowedthebestperformanceofantiscaleandanticorrosion．Keywords：tanninacid：scaleinhibitor；synergisticefect