檸檬酸與牛磺酸復(fù)配物阻垢性能研究

魯連芳　陳艷梅

摘 要：該文以銅仁地區(qū)的自來水作為研究對象，采用靜態(tài)阻垢法，研究檸檬酸/牛磺酸復(fù)配體系的協(xié)同作用，并且考察了溫度、加熱時間、阻垢劑用量及復(fù)配比例對阻垢效率的影響。結(jié)果表明，復(fù)配體系的阻垢性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單一阻垢體系的阻垢效率以及單一阻垢體系的阻垢率之和，檸檬酸與牛磺酸復(fù)配對阻鈣、鎂垢有較好的協(xié)同作用。

關(guān)鍵詞：檸檬酸/牛磺酸；復(fù)配體系；阻垢效率

中圖分類號 TQ085 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2016）16-0076-03

Abstract：Taking tap water in Tongren area for the research object，the synergistic effect of citric acid/taurine compound system was investigated by static scale inhibition method. The Ca and Mg scale inhibition efficiency of the combined system were investigated respectively from several aspects，such as temperature，heating time，scale inhibitor dosage and compound ratio. The results showed that the scale inhibition performance of the combined system was much better than that of a single scale system，and better than that of the two scale systems. The combination of citric acid and taurine had a good synergistic effect on inhibiting Ca and Mg.

Key words：Citric acid/taurine；Combined system；Scale inhibition efficiency

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)用水量逐漸增加，對水處理劑的需求越來越大，但水處理單劑有其局限性，有的單一阻垢劑價格昂貴，不宜進行大量生產(chǎn)。故將幾種藥劑復(fù)合使用，不僅可以克服單劑的局限性，還可以利用各種藥劑間的協(xié)同作用來降低阻垢劑的用量，從而降低成本[1-4]。為此，本研究采用綠色、安全兼具的檸檬酸與牛磺酸進行復(fù)配，采用靜態(tài)阻垢法[5]研究復(fù)配阻垢體系的阻垢協(xié)同作用，同時還考察了阻垢劑用量（濃度）、溫度、加熱時間、復(fù)配比例對阻垢效率的影響。

1 材料與方法

1.1 實驗儀器 電熱恒溫水浴鍋、HH-2、北京科偉永興儀器有限公司；電子分析天平、AL204、梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司，聚偏氟乙烯微孔濾膜（0.45μm）、上海興亞凈化材料廠。

1.2 阻垢率的測定方法 靜態(tài)阻垢實驗，采用沉淀沉積法。用EDTA滴定銅仁自來水在實驗前及試驗后的Ca2+、Mg2+離子的含量，從而計算出阻垢劑對Ca垢、Mg垢的析出的抑制效率。實驗直接采用銅仁市自來水作為實驗研究對象。用錐形瓶取適量水樣，加入阻垢劑，放入80℃的恒溫水浴鍋中恒溫靜置10h，取出后待冷卻至室溫用微膜濾紙（0.45μm）過濾，再用EDTA測定溶液中Ca2+、Mg2+的含量。并計算阻垢率，計算公式如下[6]：

阻垢率η（%）=[（V1-V2）/（V0-V2）]×100

式中：V1：加入阻垢劑實驗后所耗EDTA的體積，V2：沒加阻垢劑實驗后所耗EDTA的體積，V0：加阻垢劑后實驗前所耗EDTA的體積。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同阻垢體系的阻垢率 在溫度為80℃、自來水50mL（Ca2+濃度約為75mg/L）、復(fù)配比為1、阻垢劑用量為20mL及阻垢劑濃度不變（30mg/L）的條件下，考察不同阻垢體系對Ca、Mg總垢的阻垢作用，結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，η牛磺酸/檸檬酸>η牛磺酸+檸檬酸>η檸檬酸>η牛磺酸，即復(fù)配體系η牛磺酸/檸檬酸的阻垢率大于單一阻垢體系的阻垢效率之和η牛磺酸+檸檬酸，也大于單一阻垢體系的阻垢率η檸檬酸、η牛磺酸。當(dāng)加熱時間為8h左右時，復(fù)配體系的阻垢率η牛磺酸/檸檬酸達到最大。這說明牛磺酸與檸檬酸對鈣、鎂垢的分散有協(xié)同作用，這是由于阻垢劑在進行復(fù)配時，活性基團能較好地發(fā)生對垢分散的作用[7]。當(dāng)加熱時間為8h左右時、阻垢效率幾乎達到最大。

2.2 阻垢劑用量對阻垢率的影響 在阻垢劑濃度均為30mg/L，溫度為80℃、自來水50mL（Ca2+濃度約為75mg/L）、加熱時間為10h、復(fù)配比為1的條件下，考察阻垢劑復(fù)配體系用量對分散Ca垢及Ca、Mg總垢阻垢率的影響，結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，阻垢率隨阻垢劑用量的增大而上升，當(dāng)阻垢劑用量達到20mL時，阻垢率達到最大，再增大阻垢劑用量，阻垢率變化不大。這說明當(dāng)阻垢劑含量增加到一定程度時，阻垢劑的阻垢率達到最大之后不再變化。這是因為隨著阻垢劑用量的增加，使得具有螯合作用的羧基、羥基及磺酸基團數(shù)量增加的原因[8]。

2.3 加熱時間對阻垢率的影響 在溫度80℃時，阻垢劑的濃度均為30mg/L，自來水50mL（Ca2+濃度約為75mg/L）、復(fù)配比例為1的條件下，改變加熱時間，考察不同加熱時間對Ca垢及鈣Ca、Mg總垢阻垢率的影響，結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，該實驗的時間變量分別為6、7、8、9、10h，在該時間段中，阻垢率變化均不大，尤其是在8h后，阻垢率在95%～100%。這說明復(fù)配阻垢物受恒溫時間的限制不大[9，15]。當(dāng)加熱時間達到8h后，阻垢率達到最大，阻垢體系對Ca、Mg垢的分散效率都能達到100%。

2.4 溫度對阻垢率的影響 在阻垢劑的濃度均為30mg/L，加熱時間為10h、自來水50mL（Ca2+濃度約為75mg/L）、復(fù)配比例為1時，改變恒溫溫度，考察不同溫度對鈣垢及鈣鎂總垢阻垢率影響的實驗，結(jié)果如圖4所示。由圖4可知，當(dāng)溫度達到80℃時，阻垢率達到最大，能達到100%，溫度由65℃升高80℃時，阻垢率隨溫度而變化的幅度較小；當(dāng)溫度由80℃升高至90℃時，阻垢率隨溫度升高而降低的幅度較大，即溫度相對低時對阻垢率的影響較相對高時要小[10，13]。這說明該復(fù)配物在低高溫水系統(tǒng)中的阻垢效率要低些，它更適合于80℃左右的水系統(tǒng)。

2.5 復(fù)配比例對阻垢率的影響 在阻垢劑的濃度均為30mg/L，加熱時間為10h、自來水50mL（Ca2+濃度約為75mg/L）、恒溫溫度為80℃的條件下，考察不同的復(fù)配比例（體積比）的阻垢體系對阻垢率的影響，結(jié)果如表1所示。由表1可知，當(dāng)復(fù)配體系中牛磺酸與檸檬酸的復(fù)配比例為1∶4時，阻垢率達到最大，幾乎能達到100%；當(dāng)阻垢劑牛磺酸所占的比例過高時，阻垢率降低；牛磺酸對Ca、Mg垢的分散作用明顯沒有檸檬酸強。這說明牛磺酸與檸檬酸在上述條件下都有較強的協(xié)同作用，且牛磺酸特具有的磺酸基團在對Ca、Mg垢的分散作用明顯沒有檸檬酸所具有的羧基、羥基強[11，12，14]。

3 結(jié)論

（1）以銅仁自來水做此靜態(tài)阻垢實驗，表明檸檬酸/牛磺酸復(fù)配體系對Ca、Mg垢的分散有較強的協(xié)同作用，尤其是對Ca垢的作用。

（2）當(dāng)阻垢劑濃度為30mg/L，阻垢劑檸檬酸與牛磺酸的復(fù)配比為1∶4，恒溫時間達到8h以上，恒溫溫度為80℃，阻垢劑用量為20mL，自來水50mL（Ca2+濃度約為75mg/L）時，檸檬酸/牛磺酸復(fù)配體系對Ca、Mg垢的分散作用最好，能達到100%。

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（責(zé)編：張宏民）