[摘(zhai)要] 在實驗(yan)室以動態模(mo)擬極(ji)限(xian)堿度法進行了(le)雙1,6亞己基三胺五亞甲基膦酸(BHMTPMPA)單體及復合配方(fang)阻垢性能試驗(yan)以及BHMTPMPA與其(qi)他阻垢劑的阻垢性能

對比試驗.結(jie)果表明:(1)BHMTPMPA具有較好(hao)的阻垢性能,用于循(xun)(xun)(xun)環(huan)水(shui)處理時可有效提高循(xun)(xun)(xun)環(huan)水(shui)濃縮倍率(lv),降低循(xun)(xun)(xun)環(huan)水(shui)的耗(hao)水(shui)率(lv);(2)使用BHMTPMPA可有效降低循(xun)(xun)(xun)環(huan)水(shui)排污水(shui)磷含(han)量(liang),有利環(huan)保(bao).

[關鍵詞]BHMTPMPA;循環冷(leng)卻水處理; 阻垢劑;磷含量;耗水率

1 阻垢技術現狀(zhuang)及發展(zhan)趨(qu)勢

有機膦(lin)酸自20世紀60年代(dai)引入國(guo)內(nei)循(xun)(xun)環水(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)領(ling)域,由于其(qi)熱穩定性好(hao),耐水(shui)(shui)解,阻(zu)垢性能優異而被廣泛應用(yong).目(mu)(mu)前(qian)(qian)有機膦(lin)酸(ATMP,HEDP)及(ji)(ji)其(qi)鹽仍(reng)然是(shi)最廣泛應用(yong)的(de)(de)阻(zu)垢劑,但(dan)其(qi)不能有效(xiao)抑制(zhi)膦(lin)酸鈣(gai)垢,鋅垢以及(ji)(ji)氧(yang)化(hua)(hua)鐵(tie)沉淀等(deng).含磷化(hua)(hua)合(he)物(wu)是(shi)微生物(wu)的(de)(de)營(ying)養源(yuan)之(zhi)一,易(yi)滋(zi)養菌藻,使環境水(shui)(shui)體營(ying)養化(hua)(hua),從而造成水(shui)(shui)體污染.有機膦(lin)系(xi)列(lie)阻(zu)垢劑在火電廠循(xun)(xun)環水(shui)(shui)系(xi)統(tong)使用(yong),系(xi)統(tong)易(yi)滋(zi)生菌藻,產生粘泥,引發(fa)(fa)對銅合(he)金,不銹鋼等(deng)凝汽器管的(de)(de)腐蝕.目(mu)(mu)前(qian)(qian)對循(xun)(xun)環水(shui)(shui)系(xi)統(tong)排(pai)污水(shui)(shui)已(yi)限制(zhi)磷的(de)(de)排(pai)放,因(yin)此開(kai)發(fa)(fa)和應用(yong)低(di)(di)磷或(huo)無(wu)磷,環境友好(hao)型的(de)(de)綠(lv)色(se)阻(zu)垢劑已(yi)成為(wei)國(guo)內(nei)外研究和發(fa)(fa)展的(de)(de)方向. 為(wei)控制(zhi)低(di)(di)pH值下循(xun)(xun)環水(shui)(shui)系(xi)統(tong)的(de)(de)腐蝕,目(mu)(mu)前(qian)(qian)普遍采用(yong)堿(jian)性冷(leng)卻水(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)法.在堿(jian)性處(chu)(chu)理(li)條件下循(xun)(xun)環水(shui)(shui)及(ji)(ji)其(qi)處(chu)(chu)理(li)技(ji)術有以下發(fa)(fa)展趨勢.

(1) 為節約用水(shui),循(xun)環水(shui)向高(gao)(gao)濃(nong)縮倍(bei)率(lv)技術(shu)發展,循(xun)環水(shui)水(shui)質一般具(ju)有高(gao)(gao)硬度,高(gao)(gao)pH值得特點.

(2) 為節(jie)約潔凈水(shui)(shui)(shui)源,中水(shui)(shui)(shui)會用(yong)于循(xun)環水(shui)(shui)(shui)系統成為當(dang)前循(xun)環水(shui)(shui)(shui)用(yong)水(shui)(shui)(shui)的發展(zhan)方向,新建大容量(liang)(liang)火力(li)發電廠將使用(yong)中水(shui)(shui)(shui)作為電廠建設(she)立項的必要條件.中水(shui)(shui)(shui)作為補充(chong)水(shui)(shui)(shui)時,微(wei)生物(wu)及有(you)機(ji)類(lei)物(wu)質含量(liang)(liang)高,宜采用(yong)低磷阻(zu)垢(gou)劑.

2 新(xin)型(xing)阻垢劑(ji)BHMTPMPA結構特(te)點

根據國內外對(dui)有(you)(you)(you)機(ji)膦(lin)系(xi)列阻垢(gou)劑結構和(he)阻垢(gou)機(ji)理的(de)研究,并按目(mu)前循環水技術發展(zhan)的(de)特點,國內外相(xiang)繼(ji)開發出了(le)大分(fen)(fen)子有(you)(you)(you)機(ji)膦(lin)酸(suan),其(qi)分(fen)(fen)子式為(wei)C17H14O15N3P5,分(fen)(fen)子量為(wei)685.00. 大分(fen)(fen)子有(you)(you)(you)機(ji)膦(lin)系(xi)列阻垢(gou)劑分(fen)(fen)子結構中,由(you)于(yu)增加了(le)-CH2-,分(fen)(fen)子量隨之增大,相(xiang)對(dui)磷含量明顯降低;在-CH2-增加的(de)同時,分(fen)(fen)子結構中起關鍵(jian)阻垢(gou)作(zuo)用的(de)-PO(CH)2基團數量增加,阻垢(gou)性能得到顯著增強(qiang).不同有(you)(you)(you)機(ji)膦(lin)系(xi)列阻垢(gou)劑分(fen)(fen)子機(ji)構中磷含量見表(biao)1.

表(biao)1不(bu)同有(you)機膦阻垢劑分(fen)子(zi)結構中磷含量(liang)

BHMT獨(du)特(te)的(de)(de)(de)分(fen)子結構(gou)使其(qi)能和多(duo)種(zhong)金(jin)屬離(li)子形成穩(wen)定的(de)(de)(de)絡合物(wu).在水用也種(zhong),BHMT能離(li)解成10對正負離(li)子,可以和2個或(huo)多(duo)個金(jin)屬離(li)子鰲(ao)合,形成2個或(huo)多(duo)個立體結構(gou)大分(fen)子絡合物(wu),松(song)散于水中(zhong),破壞(huai)水垢的(de)(de)(de)正常結晶,從而抑(yi)制水垢的(de)(de)(de)形成.

3 BHMTPMPA阻垢性能試驗

采用動態模(mo)擬極限(xian)堿度法(fa)進行BHMTPMPA阻垢性能試驗(yan)

(1) 試(shi)(shi)(shi)驗(yan)水樣共選(xuan)用2種(zhong), BHMTPMPA由山東省泰和水處理有限(xian)公司提供,其符合表2的(de)指(zhi)標(biao)要(yao)求.試(shi)(shi)(shi)驗(yan)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)工藝流程見圖(tu)1.先(xian)在循(xun)(xun)環水箱(xiang)中注(zhu)入試(shi)(shi)(shi)驗(yan)用水,按加(jia)藥(yao)(yao)劑(ji)量(liang)(liang)加(jia)入試(shi)(shi)(shi)驗(yan)用阻垢劑(ji),攪(jiao)拌均勻;再在補液槽中加(jia)入已(yi)按加(jia)藥(yao)(yao)劑(ji)量(liang)(liang)配置(zhi)(zhi)的(de)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)用水;開(kai)啟(qi)動態模擬試(shi)(shi)(shi)驗(yan)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)總(zong)電源開(kai)關,開(kai)啟(qi)循(xun)(xun)環水泵,調節流量(liang)(liang)計(ji)閥(fa)門,使循(xun)(xun)環水流量(liang)(liang)為1000L/h;流量(liang)(liang)穩定后,開(kai)啟(qi)換(huan)熱器冷卻水閥(fa)門及換(huan)熱器加(jia)熱開(kai)關;設定循(xun)(xun)環水箱(xiang)溫度為45℃.試(shi)(shi)(shi)驗(yan)濃縮過(guo)程中邊(bian)濃縮邊(bian)補水,定期去氧(yang),限(xian)定堿度(),氯(lv)根(gen)(-)及硬度(),直到求出極(ji)限(xian)濃縮倍率(lv),停止試(shi)(shi)(shi)驗(yan).

表2 試驗用BHMTPMPA產品質量指

4 BHMTPMPA阻垢(gou)性(xing)能試驗內容(rong)及結果

冷卻裝置

4.1 BHMTPMPA單體阻垢性(xing)能

分別(bie)在選用的兩水樣中加入BHMTPMPA單體6mg/L(按產品計)進行(xing)阻垢(gou)性能試驗(yan)(yan),試驗(yan)(yan)用水水質及試驗(yan)(yan)結果(guo)見(jian)表3.

表3 BHMTPMPA單體阻垢性能試驗

由表(biao)3可(ke)(ke)(ke)見(jian),在2種試驗水(shui)質條件(jian)下(xia),加入(ru)BHMTPMPA6mg/L(按產品計)均(jun)可(ke)(ke)(ke)達(da)到較理(li)想的(de)阻垢效果,極限堿度分別可(ke)(ke)(ke)達(da)到9.01mmol/L及11.94/mmol/L.

4.2 BHMTPMPA單體(ti)與(yu)傳(chuan)統(tong)阻(zu)垢劑單體(ti)阻(zu)垢性(xing)能比較

對(dui)目前循環(huan)(huan)水處(chu)理普遍使(shi)用的有(you)機膦類阻(zu)垢(gou)(gou)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ATMP,HEDP,EDTMPS,DTPMP),羧基膦酸(suan)阻(zu)垢(gou)(gou)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(PBTCA)及逐漸推廣使(shi)用的多(duo)氨基多(duo)醚(mi)基膦酸(suan)阻(zu)垢(gou)(gou)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(PAPEMP),環(huan)(huan)保型阻(zu)垢(gou)(gou)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(PASP,PESA)與(yu)BHMTPMPA進(jin)行(xing)阻(zu)垢(gou)(gou)性能(neng)對(dui)比試驗. 在選(xuan)用的兩水樣(水質見(jian)表3)中分別(bie)加入BHMTPMPA及其它阻(zu)垢(gou)(gou)劑(ji)(ji)(ji)(ji)6mg/L(按產(chan)品(pin)計)進(jin)行(xing)阻(zu)垢(gou)(gou)性能(neng)試驗,

結果見表4.

表4 不同阻垢劑阻垢性能比較試驗結果

所(suo)選用阻(zu)垢(gou)劑除PAA有(you)效含量(liang)為48%,HEDP活(huo)性(xing)組分(fen)為60%的產品(pin)外,其(qi)他均為符合相(xiang)關國家或行業(ye)標(biao)準的產品(pin). 從(cong)表4可(ke)看出,在2種試驗水質及相(xiang)同阻(zu)垢(gou)劑加入劑量(liang)條件下,BHMT單體阻(zu)垢(gou)性(xing)能(neng)明顯優(you)于(yu)傳統有(you)機ATMP, HEDP, DTPMP及環(huan)保型阻(zu)垢(gou)劑PESA, PASP,并(bing)優(you)于(yu)羧基膦(lin)酸阻(zu)垢(gou)劑PBTCA,略優(you)于(yu)大(da)分(fen)子阻(zu)垢(gou)劑PAPEMP.

4.3 BHMTPMPA復配配方阻(zu)垢性能

BHMTPMPA符合配方是以(yi)BHMT為主(zhu)要成(cheng)分(fen),輔以(yi)其它成(cheng)分(fen)復配而(er)德/這些成(cheng)分(fen)包括:目前循(xun)環(huan)水(shui)處理普遍使用(yong)的有(you)機(ji)膦(lin)類(lei)阻(zu)垢(gou)劑(ji)(ATMP,HEDP),羧基磷(lin)酸阻(zu)垢(gou)劑(ji)(PBTCA),聚(ju)合物(wu)分(fen)散(san)劑(ji),共聚(ju)物(wu)分(fen)散(san)劑(ji)中的一種或多(duo)種阻(zu)垢(gou)劑(ji).3個符合配方(以(yi)下簡稱BHMTPMPA-1, BHMTPMPA-2, BHMTPMPA-3)的BHMTPMPA-1中BHMTPMPA含(han)量較(jiao)高,約為50%(質(zhi)量百(bai)分(fen)比,下同); BHMTPMPA-2, BHMTPMPA-3中BHMTPMPA含(han)量較(jiao)低,為20%～30%;BHMTPMPA-1, BHMTPMPA-2, BHMTPMPA-3中其它阻(zu)垢(gou)劑(ji)共20%～50%;BHMTPMPA-1, BHMTPMPA-2, BHMTPMPA-3固(gu)體含(han)量相同,均約為35%.試(shi)(shi)驗(yan)用(yong)水(shui)仍取自所(suo)(suo)選的2個火(huo)電(dian)廠,但由于(yu)季節影響,同一水(shui)源水(shui)質(zhi)較(jiao)表(biao)3,表(biao)4有(you)所(suo)(suo)變化.試(shi)(shi)驗(yan)結見表(biao)5.

表5 BHMTPMPA復配配方阻垢性能試驗結果

  ○1傳(chuan)統復合配方由有(you)機膦,聚合物分散劑等復配而成,總固體含量約為35%.

從表5可看出,在2種試驗(yan)水(shui)質條件下(xia),以BHMTPMPA為主(zhu)的(de)(de)復合(he)配(pei)(pei)方(fang)具有良好(hao)的(de)(de)阻垢性(xing)能(neng)(neng),極限(xian)堿(jian)度可達11.50mmol/L,極限(xian)濃縮(suo)倍率可達4.40,阻垢性(xing)能(neng)(neng)優于傳統復配(pei)(pei)配(pei)(pei)方(fang). BHMTPMPA復合(he)配(pei)(pei)方(fang)性(xing)能(neng)(neng)受BHMTPMPA在配(pei)(pei)方(fang)中含量大(da)小影響較(jiao)大(da), BHMTPMPA含量高的(de)(de)符合(he)配(pei)(pei)方(fang)阻垢性(xing)能(neng)(neng)明顯優越.

4.4 試驗水樣磷(lin)含量分(fen)析

表6 極限濃縮倍率時試驗水樣的磷含量○1

注(zhu):所(suo)選用(yong)阻垢劑(ji)除HEDP活性組分含(han)量為60%的(de)產品(pin)外,其他均為符(fu)合相關國家(jia)或行業標準的(de)產品(pin);

傳(chuan)統復(fu)合(he)配(pei)方(fang)由(you)有機膦,聚合(he)物分散劑(ji)(ji)(ji)等復(fu)配(pei)而成,總(zong)固體含量為35%. 從表6可得出,在(zai)相同加(jia)入劑(ji)(ji)(ji)量下,BHMT單體濃縮(suo)倍率(lv)每(mei)提高1.0時磷(lin)含量增加(jia)值(zhi)較低(di),為1.23mg/L(以PO43-計(ji)),與低(di)磷(lin)阻垢劑(ji)(ji)(ji)PAPEMP相當(dang),約為傳(chuan)統有機膦阻垢劑(ji)(ji)(ji)ATMP,HEDP的50%.復(fu)配(pei)配(pei)方(fang)中采用(yong)BHMTPMPA,濃縮(suo)倍率(lv)每(mei)提高1.0磷(lin)含量增加(jia)值(zhi)較傳(chuan)統有機膦復(fu)配(pei)配(pei)方(fang)降低(di)30%～50%.

5 結 論

(1) 在試驗水質(zhi)條件下,單體使用及(ji)在符合(he)配方(fang)中使用, BHMTPMPA均(jun)具有較(jiao)好的(de)阻垢效(xiao)果.

(2) 在試驗(yan)水質條件下, BHMTPMPA單體阻(zu)垢性能明顯優于(yu)(yu)傳統有機膦阻(zu)垢劑(ji)ATMP, HEDP,DTPMP及環保型阻(zu)垢劑(ji)PESA,PASP,且優于(yu)(yu)羧基膦酸阻(zu)垢劑(ji)PBTCA,略優于(yu)(yu)大(da)分子阻(zu)垢劑(ji)PAPEMP.

(3) 在試(shi)驗水質條件下, BHMTPMPA復合配(pei)方阻垢性(xing)能優于傳統有機(ji)膦(lin)配(pei)方.

(4) 使用(yong)BHMTPMPA可明顯降低(di)磷含量(liang).使用(yong)單(dan)體BHMTPMPA,達(da)到極(ji)限濃(nong)縮倍率時試(shi)驗水(shui)樣中磷含量(liang)與(yu)低(di)磷阻(zu)垢劑PAPEMP相當(dang),約為傳(chuan)統(tong)有機膦阻(zu)垢劑ATMP, HEDP的50%;復配配方(fang)中采(cai)用(yong)BHMTPMPA,達(da)到極(ji)限濃(nong)縮倍率時試(shi)驗水(shui)樣中磷含量(liang)較傳(chuan)統(tong)有機膦復配配方(fang)可降低(di)30%～50%.

(5) BHMTPMPA用(yong)于循環水(shui),可有效(xiao)提高循環水(shui)濃(nong)縮倍率,降(jiang)低循環水(shui)的耗水(shui)率.

(6) BHMTPMPA的使用(yong)可(ke)有效降低循(xun)環(huan)水排污水磷含量,有力(li)環(huan)保;同時,可(ke)減輕磷系阻垢劑造成微生(sheng)物(wu)增殖而(er)引起的腐蝕.

[參 考 文 獻]
[1] 郭軍科,楊紅民,磷系和含磷緩蝕阻垢劑的現狀及展望[].天津電力技術,2002,(1).
[2] 宋彥梅,綠色阻垢劑的研究現狀及應用進展[].工業水處理,2005,25(9).
[3] 唐受印,戴友芝等.工業循環冷卻水處理[].化學工業出版社,2003.
[4] 葉文玉. 水處理化學品[].化學工業出版社,2002.
[5] 高秀山(shan),羅(luo)獎(jiang)合,楊東方,等.火電廠循(xun)環冷卻水處理[].中國電力出版社,2001.

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