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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。
电厂循环水绿色水处理剂阻垢缓蚀性能的研究王钢1杨道武1 梅其政袁曹龙（1长沙理工大学化学与生物工程学院湖南长沙410114）摘要：采用静态阻垢法、静态挂片法、极化曲线法对绿色水处理剂聚天冬氨酸和聚环氧琥珀酸的缓蚀阻垢性能进行了研究，初步探讨了其缓蚀阻垢机理。
通过静态阻垢实验结果可知聚环氧琥珀酸的阻垢性能好于聚天冬氨酸（PASP），当聚环氧琥珀酸（PESA）和PASP 浓度达到8mg/L之后阻垢率基本维持在一个水平；通过静态挂片实验结果可以看出PASP 的最佳浓度为50mg/L，PESA的最佳浓度为40mg/L；通过极化曲线法可知PASP和PESA 均属于抑制阳极型水处理剂。
PASP和PESA都是绿色水处理剂。
关键词：绿色水处理剂；聚天冬氨酸；聚环氧琥珀酸；极化曲线；缓蚀阻垢THE STUDY OF THE GREEN WATER TREA TMENT AGENTS OF THE PLANTS’ RECYCLED WA T ERFOR INHIBITING CORROSION AND SCALINGW ANG Gang, YANG Dao-wu, MEI Qi-zheng, YUAN Cao-long ( School of Chemistry and Biology Engineering Changsha University of Science andT echnology, Hunan Changsha, 410114 )Abstract: Through scale static method, static hanging method and polarization curves ,the inhibiting corrosion and scaling of the two kinds of green water treatment agents, polyepoxysuccinic acid and polyaspartic acid, have been studied. The mechanism of inhibition and antiscale is discussed primarily.The experimental results show that the performance of the scale polyepoxysuecinic acid is better than that of polyaspartic acid,and when the concentration of polyepoxysuccinic acid and polyaspartic acid are 8mg / L the inhibition rate maintained at a level of basic ; The static hanging experimental results show that the best concentration of PASP is 50mg / L, the best concentration of PESA is 40mg / L; Polyaspartic acid and polyepoxysuecinic acid are the agents that have inhibition effect on anodic reaction and are both the green water treatment agents.Key words:Green water treatment agents; Polyspartic acid; Polyepoxysuecinic acid; Polarization curves; Inhibiting corrosion and scaling1 引言电厂循环冷却水处理的好坏，对火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。
与其他工业比较，火电厂循环冷却水系统具有以下特点：（1）冷却水量大；（2）冷却水温低；（3）冷却系统简单；（4）冷却系统容积与小时循环水量的比值大；（5）无工艺泄露污染冷却水质的情况。
GB50050《工业循环水冷却水处理设计规范》指出：“敞开式循环冷却水的容积宜小于小时循环水量的三分之一。
”而火电机组此比值达到（2～1.5）：1。
对300MW机组，此比值为1：1。
对600MW机组，才接近1：3。
这些特点有利于对循环冷却水采取药剂处理，控制循环冷却水水质，提高其浓缩倍数，节水节能。
1980年前，我国火电厂循环冷却水的稳定处理，主要是添加磷酸三钠和六偏磷酸钠，由于原水水质恶化，一些电厂凝汽器结构严重，系统腐蚀严重。
1977年，西安热工所协助坝桥热电厂，天津电力试验研究所协助杨柳青电厂，进行了三聚磷酸钠处理循环水的工业试验，取得了良好的防腐防垢效果，并具有明显经济效益。
[1]此后，磷系水处理剂及其复配药剂在我国火电厂循环水处理中得到广泛使用。
目前，磷系水处理剂因其无毒、低价、具有较好的缓蚀、阻垢等多种功能，占当今水处理剂的70～80%以上，[2]但是磷的排放存在着引起水体富营养化，产生“赤潮”公害的弊端。
近年来，我国近海海域、内陆湖泊如云南滇池、江苏太湖等均发生大面积赤潮现象，严重影响生态环境。
对此，国际上限磷和禁磷呼声越来越高，且有国家采取了限磷和禁磷措施，如德国等提出排放水中P＜1mg/L等，我国虽然没有明确规定，但是随着人类保护意识的增强和经济发展的需要，今后必然需要加以控制，并会开发出新型环境友好型水处理剂。
聚天冬氨酸（PASP）制造工艺清洁，且利用后的聚天冬氨酸酯最终能被微生物或真菌高效稳定的降解为对环境无害的物质，具有很好的缓蚀阻垢性能。
其生产工艺的研究，曾获得1999年美国“总统绿色化学挑战奖”。
[3]聚环氧琥珀酸（PESA）也是一种无磷的具有较好的生物降解性能的循环水处理剂。
[4]碳钢作为研究对象，通过静态阻垢法、静态挂片本文以模拟循环水作为研究介质，A20法、极化曲线法对绿色水处理剂聚天冬氨酸和聚环氧琥珀酸的缓蚀阻垢性能进行了研究，初步探讨了其缓蚀阻垢机理。
2 实验部分实验采用模拟循环水，其配制方法如下：称取7.35g二水氯化钙、4.93g七水硫酸镁、6.58g氯化钠溶于约7L水中，完全溶解后，混匀；另称取1.68g碳酸氢钠溶于1L水中，完全溶解后，混匀，转移到上述溶液中，用水稀释到10.0L混匀。
2.1 实验所需的主要药品与仪器药品：无水氯化钙（分析纯，广东汕头市西陇化工厂）碳酸氢钠（分析纯，天津市博迪化工有限公司）氯化钠（分析纯，焦作鑫安科技有限公司试剂厂）乙二胺四乙酸二钠（分析纯，国药集团化学药剂有限公司）聚天冬氨酸（分析纯，山东泰和水处理有限公司）聚环氧琥珀酸（分析纯，山东泰和水处理有限公司）盐酸（分析纯，安徽安特生物化学有限公司）无水乙醇（分析纯，衡阳市凯信化工试剂有限公司）丙酮（分析纯，衡阳市凯信化工试剂有限公司）六次甲基四胺（分析纯，湘中精细化学品厂）氢氧化钠(分析纯，焦作鑫安科技有限公司试剂厂) 氨缓冲溶液，三乙醇胺，EBT指示剂等仪器：HH-S型恒温水浴锅（金坛市恒丰仪器厂）分析天平A20碳钢试片若干50mL酸式滴定管和铁架台烧杯（1000mL，500 mL，250 mL若干）容量瓶（1L，250 mL若干）移液管（1 mL，2 mL，5 mL，10 mL各一只）干燥器洗耳球镊子等2.2 实验原理及方法2.2.1 静态阻垢法研究阻垢性能2.2.1.1 实验原理水中的结垢，通常是由于水中的钙离子发生以下反应：Ca2++2HCO3-→CaCO3↓+CO2↑+H2O从而生成难溶的碳酸钙在传热面上结晶出来。
静态阻垢法是目前广泛使用的研究阻垢性能的方法， 其原理为： 配制一定体积、浓度的含Ca 、Mg 硬水，加入等当量的CO 32-或SO 42-溶液。
在一定温度和pH 条件下，经过一定时间，使碳酸钙或硫酸钙沉淀完全。
然后，用已知浓度的EDTA 溶液测定水中的剩余硬度，得到用作比较的空白试验值。
在同样组成的溶液中，加入一定量的阻垢剂，测定其剩余硬度值。
所得数值与空白值相比即为阻垢率。
水中剩余硬度值越大，则阻垢效果越好。
2.2.1.2 实验方法配置无水氯化钙和碳酸氢钠配制的含钙离子和碳酸氢根离子均为250mg/L 的实验室用水，加入所要评定的阻垢剂，在80℃实验温度下，蒸发1.5-2倍，达到pH 值升高和钙离子以及碳酸氢根离子浓度增加至300mg/L 以上的目的，恒温静置10小时，用已知浓度的EDTA 滴定，使溶液颜色由酒红变为蓝色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： %10022022212⨯--=++++CaCaCa Ca r (3-1)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。
2.2.2 静态挂片实验2.2.2.1 实验原理静态挂片腐蚀实验方法是在实验室给定条件下，将碳钢片挂在配制好的阻垢缓蚀剂溶液中，然后放在调好温度的恒温水浴锅中一定时间。
由于缓蚀阻垢剂通过物理和化学吸附在金属表面，减小了介质与金属表面接触的可能性，从而达到缓蚀的效果。
实验结束后处理碳钢片，干燥，称量，然后用试片的质量损失计算出腐蚀率和缓蚀率来评定水处理剂的缓蚀性能。
以g/m 2·h 表示的腐蚀速率X1按式（1）计算t s m1⋅=X (1)式中：m －试片质量损失，g ；s －试片总面积，cm 2； t —试验时间，h ；以百分数表示的缓蚀率X2按式（2）计算：()100%0102⨯-=XX XX (2)式中：X0－试片空白试验的质量损失，g；X1－试片的质量损失，g；2.2.2.2实验方法首先用0～6号金相砂纸将A20碳钢试片打磨光滑，直到试片表面呈镜面光亮。
依次用蒸馏水、无水乙醇、丙酮清洗干净，除去试片表面油污，放在干燥器中备用。
按试验方案配制好阻垢缓蚀剂溶液，调节好恒温水浴锅的温度，用细线将碳钢试片悬挂在配制液中，距离上液面2cm。
并且做一份空白样。
试验结束后，观察并记录碳钢试片表面状况，然后将试片用毛刷刷洗干净，然后在酸洗溶液中浸泡3min～5min，取出，迅速用自来水冲洗后，立即浸入氢氧化钠溶液中约30s，取出，用蒸馏水冲洗，用滤纸擦拭并吸干，在无水乙醇中浸泡约3min，置于干净滤纸上，用滤纸吸干，置于干燥器中4h以上，称量（精确至0.0002g）。
并且运用失重法计算缓蚀率。
