幾種環(huán)保型阻垢劑的阻垢性能比較

商洪濤 胡丹梅

（1.上海電力學(xué)院環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，中國(guó) 上海200090；2.上海電力學(xué)院能源與機(jī)械工程學(xué)院，中國(guó) 上海200090）

幾種環(huán)保型阻垢劑的阻垢性能比較

商洪濤1胡丹梅2

（1.上海電力學(xué)院環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，中國(guó) 上海200090；2.上海電力學(xué)院能源與機(jī)械工程學(xué)院，中國(guó) 上海200090）

工業(yè)水處理系統(tǒng)中，阻垢劑對(duì)減輕污垢的形成有著重要的作用。但是常規(guī)的阻垢劑大都含磷且用量大，不可避免的會(huì)造成各種環(huán)境問(wèn)題。因此，應(yīng)用效率高且可生物降解的綠色水處理劑成為當(dāng)今水處理劑研究的一個(gè)趨勢(shì)。本文對(duì)聚天冬氨酸、聚環(huán)氧琥珀酸等幾種環(huán)保型阻垢劑的應(yīng)用條件及復(fù)配使用性能等進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)研究。研究表明這些環(huán)保型阻垢劑較常規(guī)阻垢劑具有較好的阻垢性能。

阻垢劑；碳酸鈣沉積法；阻垢性能

工業(yè)用水系統(tǒng)中，污垢的形成是除材料和設(shè)備腐蝕以外的第二大主要危害。我國(guó)廣泛應(yīng)用的水處理阻垢劑是有機(jī)磷酸類阻垢劑。此類化合物性能穩(wěn)定，耐高溫，但不能有效地抑制磷酸鈣垢和鋅垢。目前聚天冬氨酸和聚環(huán)氧琥珀酸等新型綠色聚合物阻垢劑越來(lái)越受到大家的關(guān)注。這些阻垢劑除了具有一般水溶性聚合物的性質(zhì)外，最大的特點(diǎn)是無(wú)毒、不破壞生態(tài)環(huán)境。本文對(duì)幾種環(huán)保型阻垢劑的應(yīng)用條件及復(fù)配使用等進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)研究，為新型環(huán)保阻垢劑應(yīng)用于我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)提供了依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 碳酸鈣沉積法原理

以碳酸氫根離子和鈣離子的配制成試液，在加熱條件下，促使碳酸氫根加速分解為碳酸鈣，達(dá)到平衡后，測(cè)定試液中的鈣離子濃度，鈣離子濃度愈大，則水處理劑的阻垢性能愈好。

1.2 試劑材料

硼砂緩沖溶液；乙二胺四乙酸二鈉(EDTA)標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液；碳酸氫鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液；氯化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液；1%PESA；1%PASP；1%HPMA；1% EDTMPS

1.3 儀器設(shè)備

恒溫水浴：溫度可控制在（80±1）℃；錐形瓶：250mL，配有裝了直徑5～10mm，長(zhǎng)約300mm玻璃管的膠塞；1L，500mL，250mL容量瓶

1.4 分析步驟

分別取250mL（用250mL容量瓶移取）置于六個(gè)潔凈的250mL錐形瓶中，再將錐形瓶浸入80±1℃的恒溫水浴中（試液的液面不得高于水浴的液面），恒溫放置10h。取出后，冷卻至室溫，用中速定量濾紙過(guò)濾。各移取25.00mL濾液分別置于250mL錐形瓶中，加水約80mL，加5mL氨-氯化銨緩沖溶液及3～5滴鉻黑T指示劑。用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由紫色變成純藍(lán)色即為終點(diǎn)。以百分率表示水處理劑的相對(duì)阻垢性能。

2 結(jié)果與討論

2.1 四種阻垢劑（PESA；PASP；HPMA；EDTMPS）的阻垢性能比較

我們?cè)?0℃下對(duì)不同濃度的幾種阻垢劑的靜態(tài)阻垢效果進(jìn)行了研究，結(jié)果見表1。由表可知：幾種阻垢劑對(duì)碳酸鈣垢都有較強(qiáng)的阻垢性能，其中PESA的阻垢效果最好，最佳加藥濃度為15mg/L（HPMA為20mg/L）。

表1 不同濃度阻垢劑的靜態(tài)阻垢效果

2.2 復(fù)配阻垢劑的阻垢性能研究

考慮到成本和環(huán)保因素，我們選擇了PESA和不含磷的HPMA在不同濃度下進(jìn)行了靜態(tài)阻垢復(fù)配實(shí)驗(yàn)。PESA+HPMA的幾個(gè)復(fù)配濃度分別是5mg/L+10mg/L、7.5mg/L+7.5mg/L、10mg/L+5mg/L。阻垢率（%）分別是60.09、60.80、70.36。由此，我們選擇了PESA+HPMA（10mg/L+ 5mg/L）作為以下研究的復(fù)配濃度。

2.3 阻垢劑在不同溫度下的阻垢性

表2為不同溫度下的靜態(tài)阻垢結(jié)果。由表可知：當(dāng)溫度在25℃時(shí)，各個(gè)阻垢劑的阻垢效果都達(dá)到了90%以上，但隨著溫度的上升，PESA下降的速度最慢，到了80℃，其阻垢率還高達(dá)90%以上，這證明PESA是一種耐高溫、阻垢性能優(yōu)異的水處理劑。

表2 不同溫度下PESA的靜態(tài)阻垢效果

2.4 阻垢劑在不同鈣離子濃度下的阻垢性能

表3是鈣離子濃度（mg/L）分別為120、240、480、720的實(shí)驗(yàn)條件下，不同阻垢劑的阻垢性能差異，由表可知：幾種阻垢劑隨著鈣離子濃度的增加，阻垢率都隨之下降，都不適合在高鈣濃度環(huán)境下進(jìn)行水處理。

表3 不同鈣離子濃度下的靜態(tài)阻垢結(jié)果

2.5 阻垢劑在不同pH值的靜態(tài)阻垢效果

表4是pH值分別為7、9、10的實(shí)驗(yàn)條件下的阻垢性能。由表可知在pH=7的時(shí)候，各阻垢劑的阻垢效果都較好。但隨著pH值的增大，阻垢率都在不斷下降。這說(shuō)明這幾種阻垢劑都不適合在高堿性條件下進(jìn)行水處理。

表4 不同pH值下的阻垢結(jié)果

3 結(jié)論

（1）PESA具有很好的熱穩(wěn)定性。體系溫度升高至80℃時(shí)，阻垢效果仍很明顯。

（2）PESA及PASP都不適合高鈣及高堿性水的處理。

（3）PESA和HPMA具有良好的協(xié)同增效作用，兩者復(fù)配使用，提高了阻垢效果，又降低了有機(jī)膦酸鹽類阻垢劑的使用量。

［1］魏剛，許亞男.阻垢劑的可生物降解性研究[J].北京化工大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，28(1): 59-62.

［2］熊蓉春，周慶.綠色阻垢劑聚環(huán)氧琥珀酸的緩蝕協(xié)同效應(yīng)[J].化工學(xué)報(bào)，2003，54 (9):1323-132.

［3］霍宇凝，劉珊，陸柱.新型水處理劑聚天冬氨酸的研究[J].華東理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，26(3):298-300.

［責(zé)任編輯：李書培］