(改)电厂循环水绿色水处理剂阻垢缓蚀性能的研究

电厂循环冷却水水质稳定剂试验研究赵晓丹上海电力学院（上海200090）[摘要] 本文针对某电厂现场水样，投加不同水处理剂，进行静态阻垢试验、静态旋转挂片试验以及动态模拟试验，比较各药剂的阻垢、缓蚀性能，筛选出适合该水质的水质稳定剂，确定其最佳控制参数，为电厂循环冷却水系统现场运行方案提供依据。

[关键词] 循环冷却水，水质稳定剂，阻垢，缓蚀，Pilot Study of Water Quality Stabilizer in Circulating Cooling Water of Power PlantZhao Xiaodan（Shanghai University of Electric Power, 2103#, Pingliang Road, Shanghai, 200090）ABSTRACT：In this paper, we carried out static scale inhibition test, sample-revovled corrosion test, dynamic imitating test by adding diverse water treatment agents to the water used in a power plant circulating cooling water system. The research was used for screening the water quality stabilizer which is suitable for the given water through comparing agent function of scale inhibition and corrosion inhibition, and defining the best controlling parameter. It provided guidance for operation plan in power plant circulating cooling water system.KEY WORDS：Circulating cooling water, water quality stabilizer, scale inhibition, corrosion inhibition1 引言我国水资源短缺和水污染问题日益突出，尤其北方、西部地区缺水特别严重，东南地区虽然水源丰富，但是由于地表水污染覆盖面广，从而引起的水质性缺水情况也很严重。

工业循环冷却水用阻垢缓蚀剂的研究进展张盼盼;蒋利辉;孙军萍;吴玉锋;许英【摘要】随着工业循环冷却水浓缩倍数的不断提高,结垢和腐蚀问题已严重影响工业的发展.向工业循环冷却水中投加水处理剂是解决结垢、腐蚀以及提高水资源利用率的重要手段.前期水处理药剂多以磷系为主,随着公众环保意识不断增强,近年来,以高效、绿色为目的的水处理剂的开发与改性研究得到学者们的广泛关注.本文主要综述了近年来研究人员通过接枝改性、复配等手段,制备一系列多功能、环保高效的水处理剂的方法、阻垢缓蚀性能及在应用方面的探索等进展.【期刊名称】《化学研究》【年(卷),期】2018(029)006【总页数】5页(P642-646)【关键词】阻垢缓蚀剂;接枝改性;复配【作者】张盼盼;蒋利辉;孙军萍;吴玉锋;许英【作者单位】河南大学化学化工学院,河南省工业冷却水循环利用工程技术研究中心,河南开封475004;漯河市久隆液压科技有限公司,河南漯河462000;河南省通许县水利局,河南开封475004;河南大学化学化工学院,河南省工业冷却水循环利用工程技术研究中心,河南开封475004;河南大学化学化工学院,河南省工业冷却水循环利用工程技术研究中心,河南开封475004【正文语种】中文【中图分类】O631.4我国经济与工业化程度的迅速发展对水资源产生了巨大的需求. 据统计，工业生产用水量约占总用水量的30%，冷却循环水约占工业用水量的80%[1]. 冷却水在循环过程中，随着浓缩倍数的提升，水中无机盐离子的浓度不断提高，当达到临界浓度时以沉淀物的形式从水中析出形成水垢. 水垢在管道中不断沉积，会引发管道堵塞、换热效率下降和加剧腐蚀等一系列问题[2]. 工业上常采用化学和物理的方法来解决上述问题.物理处理方法主要包括电解法、电场法、磁场法、超声波法及光化学法等[3]，该类方法操作简单、成本低且无二次污染，但一般仅能处理钙、镁离子浓度较低即硬度较小的水质，而多次循环使用的冷却水的水质成分较复杂，硬度也较高，不能普遍应用于工业循环冷却水处理行业[4]. 化学方法的阻垢原理一般是在冷却水处理过程中产生螯合增溶、吸附与分散、晶格畸变等作用[5]，其缓蚀机理则是在金属阴极表面生成难溶沉淀或是阳极表面形成致密氧化膜使其钝化[6]. 近几年来，随着科技的进步以及民众对环保意识的增强，水处理技术得到了较快的发展，本文总结了近年来工业循环冷却水处理剂的现状和研究进展，着重叙述了绿色环保类水处理剂.1 常用阻垢缓蚀剂1.1 天然高分子类阻垢缓蚀剂天然高分子类阻垢缓蚀剂来源广泛、廉价易得、易生物降解且无毒无污染. 其主要包括单宁、木质素、纤维素、壳聚糖、淀粉、腐殖酸钠等. 胡新华等[7]研究表明腐殖酸钠具有较好的阻垢缓蚀性能，当药剂的添加量为30 mg/L时，其阻垢效率高达85%. SEM结果表明腐殖酸钠可使CaCO3垢晶型由最稳定的方解石向亚稳态结构球霰石转变，从而可以抑制垢晶的生长. WANG等[8]研究了烟草的水提取物在模拟海水中对Q235钢片的阻垢缓蚀性能. 当烟草提取物的浓度为100 mg/L时，其对Q235钢片的缓蚀率为83.9%；浓度为140 mg/L时，其阻垢率为100%. 动电位极化曲线表明该提取物为混合型阻垢药剂. ABDEL等[9]将橄榄叶水提取物用于盐水中碳钢片的阻垢缓蚀剂，使用电化学阻抗谱和动电位极化曲线测量技术研究了橄榄叶水提取物的阻垢缓蚀性能. 极化曲线表明橄榄叶水提取物是一种主要控制阳极反应的混合型缓蚀剂，推测其阻垢机理为橄榄叶水提取物可吸附于碳钢表面，占据垢晶体表面活性生长点，从而抑制垢晶体正常有序的生长.天然高分子类阻垢缓蚀剂在水处理剂发展的初期，起到了至关重要的作用，但其在工业使用过程中存在用量大且性质不稳定、成本较高、产量少、难以满足工业生产所需等缺点.1.2 有机膦酸类阻垢缓蚀剂有机膦酸类水处理药剂具有化学性质稳定、较宽的pH应用范围、能有效抑制菌藻繁殖、可与多种药剂发生协同作用等优点，广泛应用于循环冷却水系统中. 该类阻垢缓蚀剂主要包括氨基三亚甲基膦酸(ATMP)、己二胺四亚甲基膦酸(HDTMP)、乙二胺四亚甲基膦酸(EDTMP)、2-膦酸基-1,2,4-三羧酸丁烷(PBTC)、羟基亚乙基二膦酸(HEDP)、二亚乙基三胺五亚甲基膦酸(DTPMPA)等. 许妍等[10]采用静态阻垢法和动态模拟实验比较了多氨基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)、膦酰基羧酸共聚物(POCA)、二亚乙基三胺五亚甲基膦酸(DTPMPA)、羟基亚乙基二膦酸(HEDP)、2-膦酸基-1,2,4-三羧酸丁烷(PBTC)、乙二胺四亚甲基膦酸钠(EDTMPS)及二己烯三胺五亚甲基膦酸(BHMTPMPA)等7种有机膦酸阻垢剂的阻垢性能. 结果表明：相对于其他几种阻垢剂，PAPEMP阻垢性能最佳，在15 mg/L时，其阻垢效率为98.1%. 且SEM结果表明加入PAPEMP阻垢剂后，垢晶体结构松散，晶体表面粗糙，晶格尺寸明显减少. 这表明PAPEMP的加入可改变垢晶的形貌结构，从而抑制垢的生长. ZEINO等[11]研究了ATMP与DTPMPA的协同作用，实验表明，当ATMP和DTPMPA的物质的量之比为1∶1时，其阻垢效率最佳，在10 mg/L时阻垢率为100%. 作者将诱导时间和饱和指数作为ATMP与DTPMPA协同作用评价的指标，综合考察了两者之间的协同效果. 方健等[12]通过量子化学计算，比较了乙烷-1,1-二膦酸(1,1-EDPA)、乙烷-1,2-二膦酸(1,2-EDPA)与羟基亚乙基二膦酸(HEDP)的分子结构与阻垢缓蚀性能之间的构效关系. 计算结果显示，三种膦酸分子中均含有呈负电性的氧原子，使得其可与Ca2+离子发生相互作用，且1,1-EDPA和HEDP分子结构中的两个氧离子之间的间距和方解石晶体中钙离子间距相匹配，因而可显著增强两种离子之间的吸附作用.有机膦酸类阻垢缓蚀剂含有大量的磷元素，长期使用该类药剂将造成水体中磷元素大量富集，导致水体中藻类植物大量繁殖，造成水体富营养化，严重污染环境. 随着民众环保意识的增强，该类药剂的应用受到极大的限制.1.3 聚羧酸类阻垢缓蚀剂1.3.1 聚丙烯酸类聚丙烯酸具有较好的阻碳酸钙和硫酸钙垢性能，并且还具有一定的缓蚀和分散性能，可有效地分散水中的粉尘和腐蚀物等. 王虎传等[13]制备了丙烯酸-丙烯酰胺-聚丙二醇/马来酸酐(AA-AM-PPGAZMA)三元共聚物. 该共聚物是一种不含磷的绿色经济型水处理剂，文中利用SEM技术探究其阻垢机理，采用控制变量法研究了反应原料用量对AA-AM-PPGAZMA阻垢效率的影响. 实验结果表明，当AA、PPGAZMA和AM的物质的量之比为4∶3∶1，药剂用量为3 mg/L时，其阻硫酸钙垢率可达98%. 赵向阳等[14]研发了新型水处理剂聚酰胺酯-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(HBPAE-AMPS). 对所得产物性能分析可知，其最佳反应比为：AMPS与HBPAE质量之比为5.5∶1，且最终聚合物的相对分子质量在1～1.5万之间时，其阻垢性能最优. 孙琪娟等[15]合成了马来酸酐-丙烯酸-丙烯酸甲酯(MAH-AA-MA)三元共聚物阻垢剂，并确定了最佳反应条件为n(MAH)∶n(AA)∶n(MA)=2∶2∶1，引发剂的用量为4%时，可得到阻垢性能在88%以上的聚合物. 符嫦娥等[16]制得了丙烯酸-聚氧乙烯醚(AA-APEC)共聚物阻垢剂，该共聚物阻垢剂可改变垢晶体的晶型，从而达到阻垢目的，其药量为20 mg/L时阻垢效率可达91%.1.3.2 聚马来酸类聚马来酸类水处理剂化学性质较稳定，有较好的耐高温性，近年来得到较为广泛的应用. LIU等[17]研发了马来酸酐-烯丙氧基聚乙二醇/缩水甘油(MA-APEG-PG-(OH)n)(n = 3,5,7,9,11)共聚物水处理剂. 实验结果表明共聚物中n的数值与其阻垢效率有着密切的关系，当n为5时，其效率最高，在用量为8 mg/L时，其效率高达97%. 杨祥晴等[18]制得了低膦马来酸酐-尿素(PMASU)共聚物. 当聚合温度为95 ℃，SHP、MA和UREA的物质的量之比为2∶10∶1，聚合反应时间为4 h，引发剂量占总反应量的4%时所得产物阻垢性能最优. 当PMASU用量为25 mg/L 时综合性能最优，阻垢和缓蚀效率均高于80%. YOUSEF等[19]合成了马来酸酐-丙烯酰胺共聚物. 实验数据表明在pH为10.45，加热温度为70 ℃，用药量为9 mg/L时此药剂的阻垢率高达99.5%.1.4 环境友好型阻垢缓蚀剂自20世纪90年代提出“绿色化学”的理念以来，如何研发并使用无磷、无毒、高效及可生物降解的阻垢缓蚀剂成为了人们关注的焦点. 目前该类药剂主要包括聚天冬氨酸类(PASP)和聚环氧琥珀酸类(PESA).1.4.1 聚环氧琥珀酸类聚环氧琥珀酸(PESA)是一种不含磷、氮的环境友好型化合物，可生物降解，兼具阻垢缓蚀多重功效，并能较好的适应高碱、高硬度水体系. GU等[20]将PESA与咪唑啉复配，取得了较好的协同效果. 当PESA与咪唑啉的配比为25∶4时，其缓蚀率可达90.42%，阻垢率为96.74%. 熊蓉春等[21]将葡萄酸钠、Zn2+离子和PESA复配，复配产物具有极强的协同效果. 当PESA用量为30～50 mg/L，葡萄酸钠和Zn2+离子的用量为5～8 mg/L时具有最佳的协同效果，其对碳钢的缓蚀率可达96%以上. PESA缓蚀机理一般认为是因为分子链中插入了氧原子，使其更容易形成稳定的五元环螯合物. PESA虽具有较好的阻垢缓蚀性能，但目前关于PESA的研究大多数集中在其合成方法以及应用方面，对其螯合金属离子的能力以及机理的研究较少，从而限制了PESA的进一步应用.1.4.2 聚天冬氨酸类20世纪90年代初，聚天冬氨酸(PASP)作为水处理剂被研发出来，以其高效的优势，尤其是可生物降解的特性，迅速在冷却水处理行业得到广泛应用.聚天冬氨酸类水处理剂一般分为两类，一类是以聚天冬氨酸为单体，对其进行接枝得到聚天冬氨酸接枝共聚物，以期提高PASP的综合性能；另一类则是将聚天冬氨酸与其他阻垢缓蚀剂进行复配，发挥其协同效果，以拓宽其应用范围.李彬等[22]制得了聚天冬氨酸-丝氨酸(PASP/SE)接枝物. 研究表明，当反应时间为18 h、反应温度为55 ℃及原料配比为n(PSI)∶n(SE)= 1∶1时，PASP/SE的性能最佳. 同时其阻垢率与温度、时间、水系统中与m(Ca2+)之比呈负相关. 杨星等[23]合成了聚天冬氨酸/2-噻吩甲胺(PASP/2-TPMA)接枝物. 实验结果表明，2-噻吩甲胺可明显改善PASP阻垢缓蚀性能，当PASP/2-TPMA用量为1.3 mg/L时，其阻CaCO3、CaSO4垢率均为100%. 在相同实验条件下，PASP/2-TPMA缓蚀能力较PASP高出近20%. MIGAHED等[24]制备了甘氨酸-天冬氨酸(Gly-PASP)共聚物. 结果表明当Gly-PASP浓度为125 mg/L时，其对硫酸钙垢的抑制率达90.2%. 王谦等[25]将L-肌肽接枝到PASP上. 实验结果表明，当PASP/L-肌肽浓度为8 mg/L时，其阻磷酸钙垢效率即可达到90%以上. 通过对不同温度和不同PO43-离子浓度条件下PASP/L-肌肽阻垢效率的测定可知，PASP/L-肌肽有较好的耐高温和耐高磷酸根浓度的特性.程玉山等[26]制备了聚天冬氨酸、苯并三氮唑(BTA)、钨酸钠、葡萄糖酸钠四元复配水处理剂，并通过正交实验对四种药剂不同复配比例进行分析，结果显示该四元复合配方的最佳复配比例为PASP∶BTA∶钨酸钠∶葡萄糖酸钠为10∶0.5∶20∶10，在此配比条件下其对铜的缓蚀效果最为显著. ZHANG等[27]研究了PASP、聚环氧琥珀酸(PESA)、葡萄糖酸钠(Glu)和聚氨基聚醚基亚甲基膦酸(PAPEMP)以及Zn2+离子复配水处理剂. 利用失重法和电化学实验法研究了复配药剂对碳钢腐蚀作用的协同效应. 电化学实验表明，该复合配方中，PASP、PESA、PAPEMP和Glu为混合抑制剂，而锌离子表现为阴极抑制剂，其协同效应表现为抑制金属溶解的阴极反应，并且在碳钢表面可形成保护膜以达到缓蚀目的；利用正交试验得出该复合药剂中PASP、PESA、PAPEMP、Gln和Zn2+离子的最佳复合配比分别为12∶12∶4∶2∶2. 在该配比下药剂的缓蚀效率高达99%.本课题组在聚天冬氨酸复配方面开展了一系列相关性的研究. 将自制的一系列聚天冬氨酸接枝物如聚天冬氨酸/氨基甲磺酸(PASP/ASA)、聚天冬氨酸/糠胺(PASP/FA)[28]、聚天冬氨酸/4-甲氨基吡啶(PASP/4-AMPY)，分别与2-膦酸基-1,2,4-三羧酸丁烷(PBTCA)、ZnSO4、聚环氧琥珀酸(PESA)进行复配，并利用正交实验得到最佳复配比. 含PASP/ASA接枝物的复合型药剂最佳复配比为：PASP/ASA为10 mg/L，PESA为20 mg/L，ZnSO4为2 mg/L，PBTCA为8 mg/L. 含PASP/FA接枝物的复合型药剂最佳复配比为：PASP/FA为30 mg/L，PESA为40 mg/L，ZnSO4为4 mg/L，PBTCA为8 mg/L. 含PASP/4-AMPY接枝物的复合型药剂最佳复配比为：PASP/4-AMPY为20 mg/L，PESA为30mg/L，ZnSO4为4 mg/L，PBTCA为15 mg/L. 采用静态阻垢法、失重法以及动电位极化法等研究了复合型阻垢缓蚀剂的性能. 实验结果表明复合药剂性能较PASP均有较大提升，其中PASP/ASA复合型药剂的阻CaCO3垢率为91.2%，阻CaSO4垢率为100%，阻Ca3(PO4)2垢率为88%，PASP/FA复合型药剂的阻垢率为92.3%，缓蚀率高达96.4%，PASP/4-AMPY复合型药剂在保持较高阻垢率的基础上，其缓蚀率高达98.1%. 同时利用智能动态模拟装置考察了上述三种复合型阻垢缓蚀剂的工业应用前景，结果表明复合型药剂的污垢热阻值和年腐蚀速率均满足国家标准(GB/T50050-2007)的要求，该类复合型阻垢缓蚀剂具有较好的工业应用前景.2 结论工业循环冷却水用阻垢缓蚀剂的研究，近几年发展较快，但工业社会和经济的高速发展对水处理剂的研究工作提出了更高的要求，如何提升水处理剂的综合性能仍然是今后研发工作的重点.在未来的水处理剂研发工作中，应当通过对当前性能较好的水处理剂进一步深入研究，开拓思路，寻找更为高效环保的功能基团，通过接枝改性、复配等手段，对其综合性能进行不断完善，以便使其能更好地适应新形势下水处理剂的发展趋势. 参考文献：【相关文献】[1] MASSEOUD O, ABDALLAH A, HASSEN B, et al. 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绿色缓蚀阻垢剂的研究及应用进展作者：张帆杨晓拂李芳芳来源：《中国化工贸易·下旬刊》2020年第03期摘要：循环水处理过程中磷系药剂的使用会导致水体富营养化，聚羧酸无磷聚合物自身难以降解且不环保，所以难以被广泛应用。

结合当前水污染排放标准，加强无磷非氮开发，有利于促进水污染治理工作开展。

基于此，文章就生物降解物质在缓释阻垢性物质方面的研究展开分析，并对其未来发展进行了探析，希望能促进绿色阻垢缓蚀剂向前发展。

关键词：缓蚀阻垢剂;绿色;研究;应用在工业生产不断发展的当下，水资源短缺与污染等问题逐渐引起人们重视。

工业用水系统当中，污垢身为其中的主要危害。

国内关于水处理阻垢剂方面研究起源自上世纪70年代，在这些年的发展中，逐渐朝着天然聚合物及含磷聚合物等阻垢剂方向发展。

传统聚合物费用与用药量较大;含磷阻垢剂难以全面抑制锌垢及磷酸钙等方面问题，再加上自身可以产生有机磷酸，所以环保部门对其使用提出了限制。

在这一背景下，新型绿色阻垢剂逐渐成为人们研究的主要内容。

1 绿色阻垢缓蚀剂应用研究随着人们环保意识的提升，对阻垢缓蚀剂在环境中的危害作用、水体富营养化及缓蚀成效等方面给出了新要求，当前聚天冬氨酸与环氧琥珀酸等生物绿色阻垢缓蚀剂研究逐渐成为人们关注的重点。

1.1 聚天冬氨酸（PASP）聚天冬氨酸作为这几年来研发的一种新型阻垢剂，这种阻垢剂因其自身的环保性，因而逐渐成为全球研究的重点。

自上世纪90年代，美国公司开始研究PASP，这一物质由最初的原料选择、制备一直到后续产品生产等阶段，都不会对环境造成破坏，且生物可降解性较好，在试验测定中，这一物质降解性能和葡萄糖十分相似。

其中崔科等研究人员对PASA的生物降解性展开相关研究，实验表明，随着接种量的不同，PASA的降解速率也各不相同。

另外，陶虎春等人員同过大量实验证明，PASA可以作为环境友好型物质。

PASA分子结构当中含有羧基与酰胺键，且具备阴离子型与中性型阻垢剂特征。

火力发电厂循环冷却水用阻垢缓蚀剂HBI—2000代替HBI—19971范围本规定规定了火力发电厂循环冷却水用含有机磷复配型阻垢缓蚀剂验收指标和测定方法。

本规定以有机磷、共聚物为主有成分复配而成的A类阻垢缓蚀剂适用于不锈钢管、钛管循环冷却水处理系统。

也适用于碳钢管冲灰水系统。

本规定以有机磷、共聚物和苯并三氮唑为主有成分复配而成的B类阻垢缓蚀剂适用于铜管循环冷却水处理系统。

本规定以有机磷、共聚物和苯并三氮唑为主有成分复配而成的C类阻垢缓蚀剂适用于要求较高唑类含量的铜管循环冷却水处理系统。

2 引用标准GB/T601 化学试剂滴定分析容量分析用标准GB/T603 化学试剂实验方法中所用制剂及制品的制备GB/T6682 分析实验用水规格和实验方法HB/T2430 2431—93水处理剂阻垢缓蚀剂ⅡⅢ3要求3.1外观：无色、淡黄色或棕色透明液体，与水混溶无沉淀3.2火力发电厂循环冷却水用含有机磷复配型阻垢缓蚀剂应符合表1的要求注：本指标只作产品验收，应用前必须结合谁知作性能试验，合格后方可使用。

4试验方法本规定所用试剂和水，在没有注明其他要求时，均指分析纯试剂和符合GB6682规定的三级水。

试验中所需标准溶液，制剂在没有其他要求时，均按GB601、GB603的规定制备。

4.1 磷酸盐含量的测定4.1.1 方法提要在酸性介质中，磷酸盐和亚磷酸盐在硫酸铵存在下，加热，氧化成磷酸，利用钼酸铵、酒石酸锑钾和磷酸反映生成锑磷钼酸配合物，以抗坏血酸还原成“锑磷钼蓝”，用吸光光度法测定总磷酸盐（PO43-计）含量，然后再减去磷酸（PO43-计）和亚磷酸（PO43-计）的含量，计算出磷酸盐含量。

4.1.2 试剂和材料4.1.2.1 磷酸盐（PO43-计）标准储备液：1mL溶液含有0.5000mgPO43-称取0.7165克精确至0.0002克，预先在100—105度干燥至恒重的磷酸二氢钾，置于烧杯中加水溶解，移入1000毫升容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

火力发电厂循环冷却水系统阻垢缓蚀及杀菌灭藻处理探讨重庆电力高等专科学校重庆开县渝能电力有限公司 405400 郑宇松摘要：介绍了电厂循环水系统结垢、腐蚀原因分析，根据补充水质进行阻垢缓蚀剂配方筛选，以及循环水处理加药控制方法，对电厂循环水加药处理有一定的指导意义。

关键词：循环水；阻垢缓蚀；杀菌灭藻；处理循环冷却水是火电厂用水量的主要组成部分，循环水水质的好坏，关系到凝汽器铜管(不锈钢管)的结垢、腐蚀问题，为节约用水，我们尽可能的提高循环水的浓缩倍率，但是,循环水中有害离子的含量也随之增加(如Ca2+、mg2+、Cl-、SO42-等)，加剧对凝汽器铜管的结垢和腐蚀，直接影响到机组的安全经济运行，国内外因凝汽器铜管结垢、腐蚀泄漏而导致事故的现象也不少，因此，循环水的结垢、防腐处理就显得尤为重要。

本文在循环水结垢、防腐处理研究的基础上，着重阐述了阻垢缓蚀剂处理循环水的技术问题，从目前对铜管防腐效果中筛选出一种较理想的复配方阻垢缓蚀剂，并确定其加药量，从而达到对循环水防腐处理的目的。

1、循环水系统发生结垢、腐蚀原因分析敞开式循环冷却水系统是冷却水通过敞开式蒸发而得到冷却，循环使用，直至被浓缩到一定的倍数后再行排放的冷却水系统，这样能大大降低补充水量，节约用水。

但浓缩后的循环冷却水容易引起系统的腐蚀、结垢、粘泥沉积和微生物生长，所以运行中需要投加一定量的缓蚀阻垢剂来控制系统的腐蚀和结垢。

循环水在运行中不断浓缩，溶解氧和二氧化碳含量因改变而使系统发生结垢与腐蚀。

水垢是由过饱和的水溶物组分形成的，水中溶解有各种盐类，如重碳酸盐、碳酸盐、硫酸盐、氯化物、硅酸盐等，其中以溶解的重碳酸盐如Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2最不稳定，极容易分解生成碳酸盐。

结垢是指水中溶解或悬浮的无机物，由于种种原因，沉积在金属表面。

垢的产生引起水冷设备换热效率下降，管线的阻力增大，导致循环水量减少或细管的堵塞等，敞开式循环冷却水系统中影响结垢的主要因素是冷却水pH、Ca、总碱度、水温、换热器表面温度、表面状态等。

大型电厂循环水绿色无磷缓蚀阻垢剂的应用[摘要]目前国内工业循环冷却水大多采用磷系配方，易引起水体富营养化。

随着环保要求的不断提高，磷系配方的应用越来越受到限制。

凤台发电厂循环冷却水系统采用绿色无磷方案，系统可长期在自然pH条件下碱性运行，浓缩倍数控制在3～4倍，并且可以减少杀菌灭藻剂的用量。

运行结果表明，该方案达到了优异的防腐蚀、阻垢和微生物控制效果，同时具有很好的环境效益和经济效益。

[关键词]无磷；绿色；缓蚀阻垢；电厂我国属缺水国家。

随着我国工业的快速发展，工业用水量逐年增加，水资源危机和水环境污染越来越严重，已经成为制约地方经济发展的重要因素之一。

火电厂是工业用水大户，全国火电用水约占全部工业用水量的40％以上。

而电厂循环冷却水用量占全厂用水量的80％－90％，所以减少循环冷却水的补充水量是工业企业节水的重要途径，而提高浓缩倍数是循环冷却系统节水的最直接和最有效的措施之一。

浓缩倍率的提高，会使循环水结垢和腐蚀等问题更加突出。

为解决循环系统中腐蚀和沉积物带来的危害后果，需用水处理药剂进行化学处理。

目前，磷系水处理剂因其无毒、低价、具有较好的缓蚀、阻垢性能，占当今水处理剂的70％～80％以上，但是磷的排放易引起水体富营养化，暴发大面积“赤潮”等水质故障事件，严重影响生态环境。

对此，国际上限磷和禁磷呼声越来越高，在欧美、日本等一些国家已提出了禁磷措施，我国一级排放标准要求磷（以PO3-4计）≤1.5mg／L。

21世纪以来，节能减排、绿色能源声势日高，从可持续发展和保护环境的角度来看，为了保护有限的水资源，无机磷及有机膦系药剂的应用必将受到限制，高效环保无磷水处理剂的开发和应用无疑是21世纪水处理行业发展的必然趋势。

1.大型火电厂循环冷却水系统的特点1.1冷却水量大。

对于一个采用开式循环冷却系统的2×600MW的火电厂，循环冷却水量达到6×104～12×104t／h，如其浓缩倍率为3，补充水率约为2.4％，则补充水量为1440～2880t／h，如此数量使循环冷却水的处理成本成为主要考量因素。

发电厂循环水水质稳定剂阻垢及缓蚀性能静态试验研究引用大将军王电厂化学的发电厂循环水水质稳定剂阻垢及缓蚀性能静态试验研究火电厂耗水最多的是循环冷却水系统的水损失，循环冷却水耗量占全电厂水耗量的60%~80%，排污损失占其中的15%~70%。

由于我国水源短缺日趋严重，已成为制约电厂生产的重要因素，提高循环冷却水的浓缩倍率，减少排污是实现电厂节水的关键。

然而，提高浓缩倍率又会增大凝汽器冷却水通道内结垢与腐蚀的倾向，影响机组的安全经济运行。

目前电厂循环冷却水处理通常是使用由多种阻垢分散剂及缓蚀剂组成的复合型阻垢缓蚀剂，以达到防止循环冷却水系统腐蚀与结垢的目的。

本文结合某拟建电厂2×600MW机组循环冷却水工程设计，对10多种药剂进行了静态阻垢筛选试验，并在此基础上对这些药剂的缓蚀性能进行了研究。

1阻垢缓蚀剂的现状1.1磷系碱性水处理技术1.2全有机配方2阻垢缓蚀剂阻垢的筛选2.1试验条件2.2试验方法80年代以来，研究开发了对磷酸钙一类非碱性水垢具有良好分散性的新型分散剂。

实现了循环水在自然平衡pH值条件下(pH8.5~9.0)的碱性运行。

这类配方除了具有磷系配方的优点外，还避免了加酸操作带来的失误。

配方中的聚磷酸盐作为缓蚀剂，其水解后的正磷酸盐也是缓蚀剂。

由于循环水是碱性运行，水的腐蚀性较小，缓蚀剂用量少。

全有机配方主要由膦酸盐(或膦羧酸)和聚羧酸组成。

由于配方的膦酸盐和聚羧酸化学稳定性好，因此允许药剂在系统内有很长的停留时间(大于100h)。

可以在自然平衡pH值、高硬度及高浓缩倍率(大于3)的条件下运行。

全有机配方中的膦酸盐既可作为阻垢剂，又可作为缓蚀剂。

它与聚羧酸类协同作用和水中Ca2+、Mg2+等二价离子配合可提高全有机配方的缓蚀效果。

全有机配方对那些硬度较高，循环比大，浓缩倍率高的体系有很大的发展前途。

上述各种配方的水处理药剂已在工业循环水处理中得到广泛应用。

但每种配方的阻垢缓蚀效果与所处理水的水质及配方中各种药剂的正确匹配有很大关系。

循环水缓蚀阻垢剂的性能评价作者：蒋璨陈晓波李希鞠美庭王海勇来源：《科学导报·学术》2020年第40期摘;要：采用静态阻垢法和旋转挂片法对含磷缓蚀阻垢剂HS01和无磷缓蚀阻垢剂HS02进行了阻垢和缓蚀性能评价。

静态阻垢实验表明，含磷缓蚀阻垢剂HS01和无磷缓蚀阻垢剂HS02具有较好的阻垢性能，阻碳酸钙垢率在70%左右，与竞品基本一致。

旋转挂片实验表面，含磷缓蚀阻垢剂HS01和无磷缓蚀阻垢剂HS02对碳钢和黄铜有优良的缓蚀性能，明显优于竞品，对于碳钢加入HS01后的腐蚀速度为0.0376mm/a，HS02的腐蚀速度为0.0466mm/a，低于国标要求的0.075mm/a，对于黄铜加入HS01的腐蚀速度为0.0028mm/a，HS02的腐蚀速度为0.0016mm/a，低于国标要求的0.005mm/a。

关键词：缓蚀阻垢剂;阻垢;碳钢;黄铜;腐蚀速度;环保中图分类號：T;文献标识码：B1;前言在我国，淡水资源并不丰富且南北分配不平衡。

在北方，很多地方缺水少雨，水资源紧张，节水用水的需求非常迫切。

因此，对于北方的很多工业设备，使用闭式循环冷却水系统非常常见。

闭式循环冷却水系统相比起直流冷却水系统，除了节约大量水资源，减少排污水污染之外，还能够减少热污染。

但是闭式循环冷却水系统，也存在一些，这些问题主要包括三类：结垢、腐蚀和淤积。

这三类问题都会导致热交换能力下降;设备寿命缩短;设备运行故障;产能下降;增加维护费用;系统停产等问题。

因此，需要在循环水中加入阻垢缓蚀剂来改善或延缓结垢和腐蚀。

目前缓蚀阻垢剂多采用含磷配方，过量的磷会导致水体富营养化，促进藻类和微生物的生长，对环境造成不好的影响。

同时随着国家对环保标准的提高要求，低磷和无磷配方越来越受到重视，对该方面的需求也越来越高。

2;实验部分2.1 实验用阻垢剂及试剂含磷缓蚀阻垢剂HS01，无磷缓蚀阻垢剂HS02，竞品缓蚀阻垢剂01（JP01），竞品缓蚀阻垢剂02（JP02），竞品缓蚀阻垢剂03（JP03）。

2016年第12期总第189期江西电力·2016JIANGXI ELECTRIC POWER0引言电厂循环冷却水处理的好坏，对电厂的安全经济运行有重要影响，直接关系到电厂的节能、降耗[1]。

为了确保循环冷却水系统正常运行及节约工业用水，减少排污及对环境的污染，在使用循环冷却水时，需选择经济实用的水处理方法，来控制金属腐蚀、结垢及粘泥等危害。

对循环水系统投加绿色水处理药剂能很好的解决这些问题，绿色水处理剂是水处理行业发展的必然趋势[2]。

本文以高浓缩模拟循环水作为实验介质，304不锈钢作为研究对象，通过静态阻垢法、静态挂片法、极化曲线法对绿色水处理剂PASP 和Na 2WO 4的缓蚀阻垢性能进行了研究，探讨了其缓蚀阻垢机理。

1实验材料1.1高浓缩模拟循环水高浓缩模拟循环水在实验室配制，其水质条件见表1。

表1水质条件根据工业循环冷却水处理设计规范GB50050-2007，要求Ca 2+的含量为30-200mg/L，按上限计算浓缩倍数为3。

按下限计算浓缩倍数可达20。

1.2实验仪器及药品主要实验仪器：CHI600C 电化学工作站；HH-S 型恒温水浴锅；电子分析天平。

2实验方案2.1静态阻垢实验取循环模拟水500mL 加入500mL 烧杯中，在烧杯中加入所要评定的药剂，置于80℃的恒温水浴锅中，蒸发浓缩2倍。

分析测定澄清液中钙离子含量，计算阻垢率以评定阻垢性能。

阻垢率计算公式如下：m s s a úúûùêêëé-r r r %10022022212´--=++++Ca Ca Ca Ca r （1）式中：Ca 2+0为实验前Ca 2+浓度乘以浓缩倍数而得到的理论Ca 2+浓度；Ca 2+1为加有阻垢剂的试液实验后的Ca 2+浓度；Ca 2+2为空白试液在相同实验条件下的Ca 2+浓度。

2.2静态挂片实验将外径25mm、厚1mm 的304不锈钢管加工成宽10mm 的不锈钢环试件，依次用金相砂纸打磨表面至作者简介：王钢（1982-），男，硕士，工程师，主要从事电厂化学技术管理、安全管理及电力设备腐蚀与防护方面的研究。

大型电厂循环水无磷绿色缓蚀阻垢剂的应用
邬东立;刘昕;刘绍强
【期刊名称】《工业水处理》
【年(卷),期】2014(034)004
【摘要】目前国内工业循环冷却水处理大多采用磷系配方,易引起水体富营养化.随着环保要求的不断提高,磷系配方的应用越来越受到限制.凤台发电厂采用绿色无磷方案,使系统在自然pH条件下运行,浓缩倍数3～4倍,且可以减少杀菌灭藻剂的用量.运行结果表明,该方案达到良好的防腐蚀、阻垢和微生物控制效果,同时具有很好的环境效益和经济效益.
【总页数】4页(P86-89)
【作者】邬东立;刘昕;刘绍强
【作者单位】浙能技术中心,浙江杭州310052;上海未来企业有限公司,上海200030;淮浙煤电凤台发电分公司,安徽淮南232101
【正文语种】中文
【中图分类】TQ085+.4
【相关文献】
1.循环水用无磷缓蚀阻垢剂的研究与应用 [J], 孙晓丹;陈爱芹;徐飞
2.无磷缓蚀阻垢剂在大型石化循环冷却水系统中的应用 [J], 杨继;周兆年;马研
3.无磷缓蚀阻垢剂在石化工业循环水处理应用的评价 [J], 张文浩;张劲松
4.循环水无磷缓蚀阻垢剂在大型燃机电厂的应用研究 [J], 李合友
5.合成氨循环水用无磷缓蚀阻垢剂的开发和应用研究 [J], 薛方勤;王欣;刘莉;付宏祥
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环境友好型水处理剂阻垢缓蚀性能研究程玉山;孙寅聪;师新广;陈俊强;丁鸣【摘要】聚天冬氨酸(PASP)具有缓蚀和阻垢双重功能,但用做缓蚀剂时用量较大(100 mg/L).为了降低成本,对聚天冬氨酸、苯并三氮唑(BTA)、钨酸钠和葡糖酸钠进行四元复配研究,得到最佳配方为10 mg/L PASP+0.5 mg/L BTA+20 mg/L钨酸钠+10 mg/L葡萄糖酸钠(总浓度为40.5 mg/L).通过静态阻垢试验、旋转挂片试验、小型动态模拟试验、扫描电镜分析和生物降解试验,对复合配方阻垢缓蚀性能进行了全面研究,该配方对铜的阻垢率和缓蚀率分别为99.22％和0.0006 mm/a,生物降解率在28 d时高达75.1％,试验结果表明,该配方水处理剂具有较好的阻垢缓蚀效果,且易生物降解,属于环境友好型水处理剂范畴.【期刊名称】《河南科学》【年(卷),期】2018(036)011【总页数】8页(P1715-1722)【关键词】聚天冬氨酸;阻垢剂;缓蚀剂;生物降解【作者】程玉山;孙寅聪;师新广;陈俊强;丁鸣【作者单位】河南省科学院能源研究所有限公司,郑州 450008;河南省科学院能源研究所有限公司,郑州 450008;河南省科学院能源研究所有限公司,郑州 450008;河南省科学院能源研究所有限公司,郑州 450008;河南省科学院能源研究所有限公司,郑州 450008【正文语种】中文【中图分类】TO016目前国内常用的缓蚀阻垢剂有聚磷酸盐、磷酸酯和有机磷酸，其中有机磷酸是最有效的兼有缓蚀与阻垢双重功能的水处理剂，但这些磷化合物最终将作为废物排放，对环境造成污染［1-4］.因此开发无磷或低磷的绿色水处理剂已成为国内外水处理剂方面的重要课题［5-7］.近年来，研究人员开发了绿色缓蚀阻垢剂聚环氧琥珀酸（PESA）和聚天冬氨酸（PASP），其中聚天冬氨酸（PASP）具有无磷、无毒、无污染、性能优异的特点，兼有缓蚀、阻垢双重功能，广泛应用于水处理等领域［8-14］.美国DONLAR公司于20世纪90年代初期因开发聚天冬氨酸而获得了1996年度美国总统绿色化学挑战奖.自此各国开始竞相研究开发聚天冬氨酸，并获得了很大进展.聚冬氨酸可作为分散剂、阻垢剂、缓蚀剂、洗涤助剂等，同传统的缓蚀阻垢剂相比，PASP是一种生物高分子，具有线型聚酰胺结构，是氨基连接的缩氨酸，类似蛋白质的酰胺键结构，具有良好的生物相容性，可在环境中快速完全降解，不会对环境产生影响，因此，PASP被公认为绿色水处理剂的更新换代产品［15-21］.然而，单一PASP聚合物应用于工业循环水处理，尤其对于高温、高硬及高碱水质条件，阻垢与缓蚀效果并不能令人满意.因此，将PASP与其他药剂进行复配，利用它们之间的协同效应来提高药剂使用效率、扩大适用范围已经成为当今研究的一个热点课题［22-26］.本文主要是针对不同水质条件下PASP的阻垢和缓蚀性能分别进行研究，通过正交试验得到PSAP四元复合配方，并利用静态阻垢试验、旋转挂片试验、小型动态模拟试验、扫描电镜分析、电化学试验和生物降解试验对该配方阻垢缓蚀性能进行综合评定.1 实验部分1.1 静态阻垢试验1.1.1 试剂试验所用的无水氯化钙、七水硫酸镁、碳酸氢钠、氢氧化钠、硼砂、钙-羧酸、甲基红、溴甲基酚绿、95%乙醇等试剂均为分析纯；盐酸为标准滴定液；EDTA为优级纯；聚天冬氨酸（PASP）为市售工业品.1.1.2 试验方法①按照GB/T 16632—1996《水处理剂阻垢性能的测定—碳酸钙沉积法》进行.配制水中Ca2+的浓度为6 mmol/L，HCO3-浓度为12 mmol/L；试验温度为（80±1）℃（恒温水浴保温，下同）；试验时间10 h.②硬度大于碱度的试验用水.Ca2+的浓度为12 mmol/L，HCO3-浓度为12 mmol/L，Mg2+浓度为4 mmol/L，SO42-浓度为4 mmol/L，温度控制在（55±1）℃；试验时间10 h.③硬度小于碱度的试验用水.Ca2+的浓度为5.5 mmol/L，HCO3-浓度为20 mmol/L，Mg2+浓度为2 mmol/L，SO42-浓度为2 mmol/L；温度控制在（55±1）℃；试验时间10 h.以百分率表示的水处理剂的阻垢性能η按公式（1）计算：式中：X为加入水处理剂的试液试验后的Ca2+浓度，mg/mL；X0为未加入水处理剂的空白试液试验后的Ca2+浓度，mg/mL；A为试验前配置好的试液中Ca2+浓度，mg/mL.注：国标方法A=0.240 mg/mL，配制试液硬度大于碱度时A=0.401 mg/mL；配制试液硬度小于碱度时A=0.216 mg/mL.1.2 旋转挂片试验1.2.1 试剂、试片与试验仪器试验所用无水氯化钙、七水硫酸镁、碳酸氢钠、氢氧化钠、丙酮、无水乙醇、D-葡萄糖酸钠、BTA、钨酸钠等均为分析纯，聚天冬氨酸为市售工业品；试片为HSN-70A型铜片；试验仪器为RCC-1型旋转挂片腐蚀试验仪.1.2.2 试验方法试验采用GB/T 18175—2000《水处理剂缓蚀性能的测定—旋转挂片法》.试液采用国标推荐的配制水质（表1）；试验温度为（45±1）℃；试验时间72 h.表1 试液的配制Tab.1 Preparation of test liquidCa2+Mg2+试液所含离子浓度/（mg·L-1）20048 SO42-192 Cl-754 HCO3-122腐蚀率和缓蚀率的计算见公式（2）和公式（3）：式中：m为待测试片损失质量，g；m0为酸洗空白试片损失质量，g；s为试片表面积，cm2；ρ为试片密度，g/cm3；t为测试时间，h.式中：X0为试片空白试验的腐蚀率，mm/a；X1为待测试片的腐蚀率，mm/a.1.3 四元复合配方协同效应试验采用四因素两水平正交试验，对PASP、BTA、钨酸钠、葡萄糖酸钠四元复合配方进行正交试验分析，研究它们之间的协同效应，得出最佳配方.1.4 小型动态模拟试验采用大连产的DRDT型水垢测定仪，试验用水采用郑州市自来水加入氯化钙溶液配制成试验水（总硬度为658 mg/L，Ca2+含量（以碳酸钙计）为482 mg/L，总碱度（以碳酸钙计）为343 mg/L.），试液体积为65 L，循环液温度40℃，循环液进出口温差5℃，循环水量200 L/h.定期取水样，检测Ca2+、Cl-的浓度.然后，根据Ca2+浓缩倍数和Cl-浓缩倍数之比计算阻垢率.1.5 扫描电镜分析用导电胶把碳钢试样贴在JSM-6510扫描电子显微镜（SEM）的样品台上，在加速电压为15 kV和放大倍数为1000倍的条件下，观察碳钢试样的腐蚀情况，并获得碳钢试样的腐蚀行为图片.1.6 生物降解试验1.6.1 实验方法采用CO2生成量法来测定缓蚀阻垢剂的生物降解性.1.6.2 参照标准 GB/T 20778—2006《水处理剂生物降解性能评价方法——CO2生成量法》.1.6.3 实验过程实验条件：弱光，（25±2）℃，pH 7，不含CO2的空气流量50～100 mL/min；培养液的制备：将8.50 g磷酸二氢钾、21.75 g磷酸氢二钾、33.40 g磷酸氢二钠、0.50 g氯化铵溶于水稀释至1 L（溶液a）；称取22.50 g硫酸镁溶于水中，稀释至1 L（溶液b）；36.4 g氯化钙溶于水稀释至1 L（溶液c）；0.25 g氯化铁溶于水稀释至1 L（溶液d），此溶液用前现配；1 L培养液，需要加水约800 mL，溶液a 10 mL，溶液b～d各1 mL，稀释至1 L；接种物的制备：取污水处理厂的活性污泥使用前用培养液冲洗并曝气1～7 d.接种量（以MLSS计）为50～100 mg/L；实验装置：试验装置如图1所示.图1 生物降解实验装置Fig.1 Experimental device for biodegradation1.6.4 分析步骤在试验过程中，当装置图中8号瓶中由于吸收了CO2而产生BaCO3沉淀使溶液变浑浊，而9号瓶尚未浑浊时，拆下离生化反应瓶最近的8号吸收瓶，用盐酸标准溶液滴定.吸收瓶拆下后，立即用塞子密封以避免吸收空气中的CO2.顺次前移剩余两个吸收瓶，并在最后再新连接一个装有Ba（OH）2标准溶液的吸收瓶.以完全相同的方法处理装有待测物、参比物和空白的试验瓶.1.6.5 计算公式吸收瓶拆下后，立即用盐酸标准溶液滴定全部（100 mL）体积的Ba（OH）2标准溶液，并记录中和所需的盐酸标准滴定溶液的体积，计算吸收瓶所吸收的CO2的质量mt（mg），见公式（4）：式中：V0为实验开始时Ba（OH）2标准溶液所耗盐酸标准滴定溶液体积，mL；Vt为t时刻时Ba（OH）2标准溶液所耗盐酸标准滴定溶液的体积值，mL；c为盐酸标准滴定溶液的实际浓度值，mol/L；M为CO2摩尔质量的数值，g/mol （M=44.0）.实验容器产生的CO2理论值Th CO2（mg）按公式（5）计算：式中：ρC为实验容器中待测物有机碳质量浓度值（由待测物储备液计算出），mg/L；VL为实验容器中待测溶液体积值，mL；M1为CO2的相对分子质量M1=44.0；M2为C的相对原子质量M2=12.0.参比物溶液的Th CO2计算方法同上.生物降解率Dm（%）由公式（6）得出：式中：∑mTt为从实验开始至t时刻待测物容器中所产生的CO2质量总值，mg；∑mBt为从实验开始至t时刻空白容器中所产生的CO2质量总值，mg.2 结果与讨论2.1 聚天冬氨酸的阻垢性能测定2.1.1 试验1 按照GB/T 16632—1996《水处理剂阻垢性能的测定—碳酸钙沉积法》测定不同加药量下PASP的阻垢率（试验条件见1.1.2中①），试验结果见图2所示.图2 80℃时，PSAP用量与阻垢率的关系曲线Fig.2 The relationship between the dosage of PSAP and the rate of scale inhibition at 80℃由图2可见，PASP的阻垢率随其浓度的提高呈逐渐上升的趋势.在PASP低浓度（≤2 mg/L）时，阻垢率曲线斜率较大，阻垢率随PASP含量的增加而迅速增大，在PASP浓度大于2 mg/L时，阻垢率随PASP含量的增加而增长缓慢，直至10 mg/L时，阻垢率才达到55.8%.很明显，在80℃条件下，PASP阻垢率不高，阻垢效果不理想.考虑到实际循环水温度在45℃以内，适当降低温度，进行了PASP在55℃的阻垢试验（见试验2和试验3）.2.1.2 试验2 采用硬度大于碱度的模拟循环冷却水.不同加药量下PASP的阻垢效果（试验条件见1.1.2中②），结果如图3所示.2.1.3 试验3 采用硬度小于碱度的模拟循环冷却水.不同加药量下PASP的阻垢效果（试验条件见1.1.2中③），结果如图4所示.由图3和图4可以看出：PASP在55℃时的阻垢效果要比80℃时阻垢效果显著提高.在硬度大于碱度的试液中，当PASP用量为9 mg/L时，阻垢率达到100%；在硬度小于碱度的试液中，当PASP用量为8 mg/L时，阻垢率达到100%.试验2和试验3的结果表明，硬度对PASP阻垢率影响不大，温度对PASP阻垢效果影响很大，在温度相对较低（55℃）时PASP表现出了良好的阻垢性能.图3 55℃时，PSAP用量与阻垢率的关系曲线Fig.3 The relationship between the dosage of psap and t he rate of scale inhibition at 55℃图4 55℃时，PSAP用量与阻垢率关系曲线Fig.4 The relationship between the dosage of PSAP and the rate of scale inhibition at 55℃2.2 旋转挂片试验对聚天冬氨酸的缓蚀性能测定在试液（成分见表1）中添加不同浓度的聚天冬氨酸，测定其中铜试片（HSN-70A）的缓蚀率，试验方法按照1.2进行，结果如图5所示.图5 不同用量PASP缓蚀效果Fig.5 Effect of different dosages of PASP on corrosion inhibition由图5可见，HSN-70A铜试片的缓蚀率随着聚天冬氨酸浓度的提高呈逐渐上升的趋势，但要达到较好的缓蚀效果，所需PASP的浓度很高.由于PASP价格较高，使用单一药剂作为缓蚀剂是不经济的，因此需要开发复合配方，力求减少PASP 用量的同时提高缓蚀率，使其广泛应用.2.3 复合配方协同效应的研究聚天冬氨酸（PASP）是一种新型可生物降解的水处理剂；BTA是公认的高效铜缓蚀剂，以化学吸附成膜，用量少，缓蚀效果好；葡萄糖酸钠成本低廉，并且是可以对复配药剂具有良好的协同效应的缓蚀剂；钨酸钠对铜的缓蚀作用主要是由于弱氧化性的钨酸钠与铜发生作用，在铜的表面形成氧化亚铜或氧化铜的保护膜，从而起到缓蚀作用，但这种膜存在缺陷和孔隙，与溶液中的二价铜离子或一价亚铜离子行成盐，起到了填充孔隙和修补缺陷的作用.采用四因素两水平正交试验，BTA、PASP、钨酸钠、葡萄糖酸钠复配方案正交试验分析如表2所示.表2 PASP复配方案正交试验结果Tab.2 Orthogonal test results of PASP compound scheme试验方案1 2 3 4 5 6 7 8 9 BTA/（mg·L-1）0.5 0.5 1 1 0.5 0.5 1 1 ——腐蚀率/（mm·a-1）0.002 3 0.003 1 0.001 5 0.001 9 0.002 40.001 6 0.003 5 0.003 9 0.052 3缓蚀率/%94.56 91.87 98.02 96.13 94.4797.14 91.98 91.25均值1均值2极差PASP/（mg·L-1）10 10 10 10 20 20 20 20——95.145 93.710 1.435 94.510 94.345 0.165钨酸钠/（mg·L-1）10 10 20 20 20 20 10 10——92.415 96.440 4.025葡萄糖酸钠/（mg·L-1）10 20 10 20 10 20 10 20——94.757 94.097 0.660由表2可以看出，在这8个复配方案中，铜的腐蚀率均小于0.005 mm/a，达到了GB/50050—2007《工业循环冷却水处理设计规范》的要求.由于PASP、BTA、钨酸钠、葡萄糖酸钠组成的四元复配方案充分发挥了它们之间的缓蚀协同效应，使得用较低浓度水平的缓蚀剂即可达到较好的缓蚀效果.表2所列出的复配方案中缓蚀效果最好的为方案3，即10mg/L PASP+1mg/L BTA+20mg/L钨酸钠+10mg/L葡萄糖酸钠，腐蚀率为0.001 5 mm/a，缓蚀率达到了98.02%.分析各因素的均值和极差，可得缓蚀效果最好的配方应为10mg/L PASP+0.5mg/L BTA+20mg/L钨酸钠+10mg/L葡萄糖酸钠.对此进行了补充实验，所得铜片腐蚀率为0.000 6 mm/a，缓蚀率为99.22%，与正交试验结果相吻合.因此，将最终补充实验配方确定为最优复合配方.2.4 小型动态模拟试验由于水处理药剂在循环冷却水中都是以流动的形式存在，所以采用1.3的实验方法对四元复合配方进行小型动态模拟试验，结果见表3.表3表明，采用硬度为658 mg/L的高硬水，40℃时，四元复合配方阻垢效果非常优良.在高浓缩倍数下也能达到90%以上，说明该四元复合配方可以用在高硬度、高浓缩倍数的循环水中.表3 小型动态模拟试验结果Tab.3 The result of small dynamic simulation testCa2+浓缩倍数1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 Cl-浓缩倍数1.0 1.5 2.09 2.71 3.32阻垢率/%100 100 95.7 92.3 90.42.5 扫描电镜分析两个碳钢试片分别放入空白溶液和配方溶液中进行旋转挂片试验后，用扫描电镜进行分析，结果如图6（a）和（b）所示.图6（a）显示的是空白溶液中碳钢试片的测试结果，其表面存在点蚀和间隙，且不平整不光滑，腐蚀严重；而图6（b）配方溶液中碳钢试片表面光滑，基本上没有腐蚀.很明显，最佳的复合配方可以保护碳钢样品不受腐蚀.2.6 生物降解试验甘氨酸（Gly）是一种极易生物降解的氨基酸，在相同条件下根据GB/T 20778—2006方法得到其28 d生物降解率达到85%.以甘氨酸为参比物评价了复合缓蚀阻垢剂的生物降解性能（图7）.由图7可以看出，随着时间的逐渐延长，复合药剂的降解率（以聚天冬氨酸计）在逐渐增大，第7 d的降解率为32.8%，第14 d的降解率为55.9%，第21 d的降解率为68.3%，第28 d的降解率达到了71.2%，说明阻垢缓蚀剂聚天冬氨酸复配物是易生物降解的水处理剂.图6 碳钢试片的扫描电镜分析Fig.6 Scanning electron microscope analysis on carbon steel specimen图7 药剂生物降解率随时间的变化曲线Fig.7 The change curve of biodegradability with time3 结论1）PASP阻垢效果优良，在高碱度、高硬度水质条件下55℃恒温10 h，添加8～9 mg/L PASP即可完全阻止碳酸钙垢的生成，阻垢率为100%.PASP对铜试片（HSN-70A）的缓蚀性能是随着PASP浓度的提高呈逐渐上升的趋势，但要达到较好的缓蚀效果，所需PASP的浓度很高，PASP用量为100 mg/L时，缓蚀率为96.5%，因此，PASP与其他缓蚀剂进行复配在高缓蚀率下减少PASP的用量，是很有必要的.2）PASP四元复合最佳配方为10 mg/L PASP+0.5 mg/L BTA+20 mg/L钨酸钠+10 mg/L葡萄糖酸钠，该配方充分发挥了各缓蚀剂之间的缓蚀协同效应，对HSN-70A铜的腐蚀率仅为0.000 6 mm/a，缓蚀率高达99.22%.3）通过小型动态模拟试验，该四元复合配方阻垢效果非常优良.在高浓缩倍数下也能达到90%以上，证明该四元复合配方可以在高硬度、高浓缩倍数的循环水中使用.4）通过扫描电镜分析，该四元复合配方对碳钢不产生点蚀或间隙，且表面光滑平整，证明该配方具有较好的缓蚀作用.5）通过生物降解试验，该配方溶液在第28 d时，降解率达到了71.2%，证明该水处理剂具有良好的生物降解性，属于环境友好型水处理剂范畴.【相关文献】［1］MIGAHED M A，RASHWAN S M，KAMEL M M，et al.Synthesis，characterization of polyaspartic acid-glycine adduct and evaluation oftheirperformanceasscaleandcorrosioninhibitorin desalination water plants［J］.Journal of Molecular Liquids，2016，224：849-858.［2］魏静，钟汉斌.聚天冬氨酸的改性研究进展［J］.广东化工，2015，42（12）：118.［3］耿存珍，唐美如.绿色水处理剂聚天冬氨酸及其衍生物的研究进展［J］.应用化工，2015（7）：1350-1353.［4］冯亚莉.绿色水处理剂聚天冬氨酸的研究进展［J］.化工设计通讯，2017，43（10）：1-2. 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火电厂闭式循环水系统阻垢缓蚀处理试验研究3research on Scale Prevention and corrosion Decelerationin closed w ater circulating system of thermal pow er plant.彭泉光1,凌浩翔2,张　珂1,侯露霞1;卿钟意2(1.广西电力试验研究院,广西　南宁　530023;2.桂林虹源发电有限责任公司,广西　桂林　541002) 摘要:系统地总结了循环水阻垢、缓蚀试验及现场应用的结果。

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关键词:循环水;阻垢;缓蚀Abstract:The results of experiment and field test to prevent scale and decelerate corrosion are summarized comprehensively.Scale and corrosion can be restrained effectively by treating circulating water by the reagent prescribed low phosphorus content and highly anti-scale and anti-corrosion components.Treating circulating water with1-2mg/L organic phosphorus contained in the reagent for the purpose to prevent scale and to decel2 erate corrosion is realized in Hongyuan thermal power plant.The reagent CN-1has a good performance.K ey w ords:circulating water;anti-scale;anti-corrosion中图分类号:TM621.8　文献标识码:A　文章编号:1671-8380(2003)01-0021-041　引言汽轮机凝结器的腐蚀结垢直接影响着电厂的安全、经济运行。