摘 要：针对敞开式循环水的腐蚀和结垢问题，研制了无磷缓蚀阻垢剂 XH-X3，实验结果显示：XH-X3对抑制碳酸钙垢和硫酸钙垢具有良好的效果，对碳钢和铜材质具有优秀的缓蚀作用。并在山东某电厂应用一年，证明 XH-X3对敞开式循环水系统具有良好的阻垢和缓蚀效果，同时解决了循环水排污水磷超标的问题，具有明显的环境效益。
关 键 词：无磷；阻垢剂；缓蚀剂；性能；应用
中图分类号：TQ085．5 文献标识码： A 文号： 1671—0466(2019)07—1290—03

随着工业的迅速发展，水资源短缺和水质污染愈演愈烈，已构成严重的社会危机 。冷却水占工业用水的 80％以上 ，提高浓缩倍数是冷却水系统节约用水的最直接和最有效的措施之一。随着冷却水在使用时的不断循环和浓缩，水中的矿物质含量也会不断增加，从而引起设备管道结垢、腐蚀 。为了减少设备结垢腐蚀，提高设备利用率，节约能源、水源，确保生产的正常运行，需要在循环冷却水中添加各种水质稳定剂 。

近年来含膦有机缓蚀阻垢剂已成为工业水处理中应用最为广泛的一类水质稳定剂，这是因为它们的化学稳定 I生好，一定条件下和其它水处理剂复合使用，能表现出理想的协同效应，兼具缓蚀阻垢作用的结果 。但是磷的排放易引起水体富营养化，暴发大面积 “赤潮”等水质事件，严重影响生态环境。近年在欧美等一些国家已经提出了禁磷措施，我国污水综合排放标准中一级排放标准要求磷酸盐 (以P计 )≤0．5mg／Ll。因此，从可持续发展和保护环境的角度，开发和应用高效环保无磷水处理剂是水处理行业发展的必然趋势。

笔者选用山东鑫海水处理科技有限公司自主研发的一种多元共聚物为主剂，通过大量的试验，开发出一种适用于敞开式循环系统的缓蚀阻垢剂配方XH-X3。该缓蚀阻垢剂的使用，可以有效地解决目前敞开式循环水系统中现有的含磷配方带来的排放问题，以及采用国外无磷缓蚀阻垢剂给企业带来的高成本的经费问题。
1. 无磷缓蚀阻垢剂

无磷缓蚀阻垢剂 XH-X3由多元共聚物、碳钢缓蚀剂及铜缓蚀剂组成，对水中的碳酸钙、硫酸钙均有良好的螯合分散作用，对碳钢、铜具有优秀的缓蚀效果。
2. 实验部分
2.1 主要药品

无磷缓蚀阻垢剂 XH-X3，山东鑫海水处理科技有限公司；AEC一3175(市售 )，美国通用电气公司；MS6207(市售 )，美国通用电气公司，PY5204(市售 )，美国通用电气公司。

收稿日期： 2017-05—01 作者简介：李红梅(1987一)，女，淄博市桓台人，工程师，主要从事水处理剂的研究、应用及水处理技术服务工作。E-mailsun0124066@126．corn

第 43卷第 7期 李红梅，等：循环水用无磷缓蚀阻垢剂的研究与应用 1291
2.2  试验仪器

酸度计：PE20型，梅特勒一托利多仪器 (上海 ) 有限公司。电导率仪：DDSJ一308A，上海仪电科学仪器有限公司。恒温水浴锅炉：ZK—l，江苏省高邮市新邮仪器厂。旋转挂片试验仪：RCC一1，江苏省高邮市新邮仪器厂。智能动态模拟试验装置：

WKMZ，江苏省高邮市新邮仪器厂。

2.3 静态阻垢性能试验

碳酸钙静态阻垢性能试验：碳酸钙阻垢性能测试参照 cB厂rl6632—2008《水处理剂阻垢性能 的测定一碳酸钙沉积法》H。将含有阻垢剂的实验用水和未加阻垢剂的实验用水，在 8O℃恒温水浴 中放置 10h后 ，用 EDTA法分析测定过滤液中钙离子的含量，以评定阻垢剂的阻垢性能。通过投加一系列浓度的 XH-X3、AEC3175，来考察相 同浓度下两种药剂的碳酸钙阻垢效果。

根据图 1可知 ，随着药剂添加量的提高，阻垢率不断提高，XH-X3的静态碳酸钙阻垢性能优于国外进口 AEC3175，尤其 当加药量 30—60mg／L时，XH-X3的静态碳酸钙阻垢性能明显优于国外进口AEC3175。

对抑制结构致密，难以清除的硫酸钙垢具有良好的效果 。
2.4 缓蚀性能试验

参照 GB／T18175—2000 ，进行 XH-X3碳钢、铜挂片腐蚀试验。

试验条件：温度(45±1．0)℃；转速 80r／min；试片材质 A3碳钢 、HSn70铜 (均未经过预膜处理 )；试验时问 72h；试验用水为按国标配水。

XH-X3的缓蚀试验结果：XH-X3加药量为40、6O、8O和 100mg／L时，对碳钢的腐蚀速率分别为0．06338、0．04830、0．03183和 0．02353mm／a，符合标准 GB50050—2007的要求 (碳钢 <0．075mm／a)；对铜的腐蚀速率分别为0．00201、O．00176、0．00126和 0．00075mm／a，符合标准 GB50050—2007的要求(铜 <0．005mm／a)。按国标配水在腐蚀条件比较苛刻的情况下，XH-X3对碳钢和铜材质具有优秀的缓蚀效果。

硫酸钙静态阻垢性能试验：硫酸钙阻垢性能试验方法参考 Q／sY 126—2007《油田水处理用缓蚀阻垢剂技术要求》[51o实验用水要求钙离子为 5 000 mg／L(以 CaCO，计)，SO 为 4800mg／L。将含有阻垢剂的实验用水和未加阻垢剂的实验用水，在 8O℃ 恒温水浴中放置 10h后 ，用 EDTA法分析测定过滤液中钙离子的含量，以评定阻垢剂的阻垢性能。通过投加一系列浓度的 XH-X3、AEC3175，来考察相 2．5 中试动态模拟试验同浓度下两种药剂的硫酸钙阻垢效果。 中试性能评价是水处理药剂现场应用的前提及由图 2可知 ，随着加药量的增加，AEC3175和 基础，主要分为常规动态模拟试验和极限边界试验。XH-X3的硫酸钙阻垢率不断上升。当加药量为 本文采用常规动态模拟试验，在浓缩倍数 4．0～5．0 40mg／L时，XH-X3的硫酸阻垢率高于90％，XH-X3 的条件下，对比 XH-X3和 AEC3175(不含碳钢缓蚀硫酸钙阻垢效果明显优于 AEC3175。这说明 XH-X3 剂，与 16mg／L的 MS6207一起添加、15mg／L的1292 当 代PY52O4)的药剂性能。在考察过程中，缓蚀阻垢剂的添加剂量皆为 20mg／L(按补水量添加 )。

注：电导率单位为  S／cm，碱度 为以碳酸钙计含量，单位 mg／L，Ca一、Mg“、 硫酸根、cl一均以离子计含量，单位 mg／L，以上各项 目均采用现行国家标准方法检测。

由动态试验结果可以看出 ，在浓缩倍数4．0～5．O的范围内，缓蚀阻垢剂 XH-X3及进口药剂对于控制腐蚀率、粘附速率都是有效的。但XH-X3表现更为优异的性能，同时 XH-X3含有碳钢和铜的缓蚀剂，较 AEC3175使用上更为方便 。

3. 现场应用

由于 XH-X3具有 良好的缓蚀阻垢效果。因此，在山东某电厂进行了现场应用，该厂浓缩 4倍时，循环水水质结果见表 4。加药量 20mg／L(按系统补水量添加 )。

注：电导率单位为 S／era，碱度为以碳酸钙计含量 ，单位 mg／L，Ca 、 Mg 、硫酸根、cl_均以离子计含量，单位 mg，L，以上各项目均采用现行国家标准方法检测。

现场应用一年，电厂运行情况良好。对循环水池悬挂的挂片监测，碳钢的腐蚀率均低于 0．050 mm／a，黄铜均低于 0．0025mm／a，符合 GB50050—2007 的要求。检修时发现循环水管道及凝汽器状良好，无结垢现象。
4. 结 论

(1) XH-X3对抑制碳酸钙垢具有良好的效果。

按照 GB／T 16632—2008标准进行评价 ，随着加药量的增加，XH-X3的阻垢率不断提高。在加药量为50mg／L时，XH-X3的阻垢率大于 90％；与 AEC3175 相比，在同一加药浓度下 XH-X3的静态阻垢率均于 AEC3175。

(2) XH-X3对抑制硫酸钙垢具有良好的效果。按照实验条件操作，随着加药量的增加，XH-X3的阻垢率不断提高。在加药量为 40mg／L时 ，XH-X3的阻垢率大于 90％；与 AEC3175相 比，在同一加药浓度下 XH-X3的静态阻垢率均高于 AEC3175，尤其在低的加药浓度下硫酸钙阻垢性能明显示优于AEC3175。

(3) 通过对 XH-X3 的缓蚀性能试验，说明XH-X3对碳钢和铜具有良好的缓蚀效果 XH-X3加药量为 40、6O、80和 100 mg／L时，对碳钢的腐蚀速率分别为 0．06338、0．04830、0．03183和 0．02353 mm]a，符合标准 GB50050—2007的要求(碳钢 <0．075 mm]a)；对铜的腐蚀速率分别为 0．00201、0．00176、0．00126和 0．00075mm／a，符合标准 GB50050— 2007的要求 (铜 <0．005mm／a)。

(4) 常规动态模拟试验结果表明，无磷水处理药剂的性能达到国外同类产品的水平。

(5) 凋过在山东某电厂现场应用，证明 XH-X3对敞开式循环水系统具有良好的阻垢和缓蚀效果。

(6) 使用无磷水处理药剂可以解决循环水排污水磷超标的问题，具有明显的环境效益。
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