新型阻垢剂BHMTPMPA阻垢性能的实验研究

（1.
）
1阻垢技术现状及发展趋势
有机膦酸自20世纪60年代引入国内循环水处理领域，由于其热稳定性好、耐水解、阻垢性能优异而被广泛应用[1].目前有机膦酸(ATMP、HEDP)及其盐仍然是最广泛应用的阻垢剂，但其不能有效抑制膦酸钙垢、锌垢以及氧化铁沉淀等。

含磷化合物是微生物的营养源之一，易滋养菌藻，使环境水体营养化，从而造成水体污染
[2]。

有机膦系列阻垢剂在火电厂循环水系统使用，系统易滋生菌藻，产生粘泥，引发对铜合金、不锈钢等凝汽
器管的腐蚀。

目前对循环水系统排污水已限制磷的排放，因此开发和应用低磷或无磷、环境友好型的绿色阻垢剂已成为国内外研究和发展的方向。

为控制低pH值下循环水系统的腐蚀，目前普遍采用碱性冷却水处理法[3]。

在碱性处理条件下循环水及其处理技术有以下发展趋势。

（1） 为节约用水，循环水向高浓缩倍率技术发展，循环水水质一般具有高硬度、高pH值得特点。

（2） 为节约洁净水源，中水会用于循环水系统成为当前循环水用水的发展方向，新建大容量火力发电厂将使用中水作为电厂建设立项的必要条件。

中水作为补充水时，微生物及有机类物质含量高，宜采用低
磷阻垢剂。

2新型阻垢剂BHMTPMPA结构特点
根据国内外对有机膦阻垢剂结构和阻垢机理的研究，并按目前循环水技术发展的特点，国内外相继开发出了大分子有机膦酸，其分子式为C17H14O15N3P5，分子量为685.00。

大分子有机膦阻垢剂分子结构中，由于增加了-CH2-，分子量随之增大，相对磷含量明显降低；在-CH2-增加的同时，分子结构中起关键阻垢作用的-PO（CH）2基团数量增加，阻垢性能得到显著增强。

不同有机膦阻垢剂分子机构中磷含量见表1。

表1不同有机膦阻垢剂分子结构中磷含量[4]
名称分子式分子量磷含量
（以PO43-计）/% 氨基三甲叉膦酸（ATMP）N（CH2PO3H2）3299.0 95.32
羟基亚乙基二膦酸（HEDP）C2H8O7P2206.03 92.22
乙二胺四甲叉膦酸(EDTMP) C6H20O12N2P4436.00 87.16
二乙烯三胺五甲叉膦酸（DTPMP）C9H28O15P5573.00 82.09
双1，6-亚己基三胺五亚甲基膦酸C17H14O15N3P5685.00 69.34
（BHMTPMPA）
BHMT独特的分子结构使其能和多种金属离子形成稳定的络合物。

在水用也种，BHMT能离解成10对正负离子，可以和2个或多个金属离子鳌合，形成2个或多个立体结构大分子络合物，松散于水中，破坏水
3
（1[4]；试
1。

），直到
pH值突变法测定
氯化物（以Cl-计）含量/% ≤8.0 硝酸根摩尔法
pH值（1%水溶液） ≤2.0
密度（20℃）/g·cm-3 ≥1.20
4 BHMT阻垢性能试验内容及结果
4.1BHMT单体阻垢性能
分别在选用的两水样中加入BHMT单体6mg/L（按产品计）进行阻垢性能试验，试验用水水质及试验结
果见表3。

图1 动态模拟试验装置
表3 BHMT单体阻垢性能试验
试验水质/mmo l·L-1 极限
项目碱度 极限 极限浓
/mmo l·L-1 硬度 缩倍率
P M 1/2Ca cl
、PESA）
阻垢剂（按产品计） /mmo l·L-1/mmo l·L-1 cl- 备注
/mg·L-1
ATMP 6 8.15 13.18 2.62
HEDP 6 7.38 11.90 2.45 水样取
PAPEMP 6 8.57 14.05 2.81 自电厂
HPMA 6 5.32 8.18 1.79 1，水质
BHMT 6 9.01 14.68 3.08 见表3
EDTMPS 6 6.52 10.49 2.45
DTPMP 6 7.22 11.02 2.70 水样取
PBTCA 6 8.58 14.20 3.13 自电厂
PASP 6 4.78 8.48 1.90 2，水质
PESA 6 5.05 8.80 1.95 见表3
PAA 6 7.70 12.16 2.71
BHMT 6 11.94 19.29 4.32
○1所选用阻垢剂除PAA有效含量为48%，HEDP活性组分为60%的产品外，其他均为符合相关
国家或行业标准的产品。

从表4可看出，在2种试验水质及相同阻垢剂加入剂量条件下，BHMT单体阻垢性能明显优于传统有机膦阻垢剂ATMP、HEDP、DTPMP及环保型阻垢剂PESA、PASP，并优于羧基膦酸阻垢剂PBTCA，略优于大分子阻垢剂PAPEMP。

4.3BHMT复配配方阻垢性能
BHMT符合配方是以BHMT为主要成分，辅以其它成分复配而德/这些成分包括：目前循环水处理普遍使用的有机膦类阻垢剂（ATMP、HEDP）、羧基磷酸阻垢剂（PBTCA）、聚合物分散剂、共聚物分散剂中的一种或多种阻垢剂。

3个符合配方（以下简称BHMT-1，BHMT-2，BHMT-3）的BHMT-1中BHMT 含量较高，约为50%（质量百分比，下同）；BHMT-2、BHMT-3中BHMT含量较低，为20%～30%；BHMT-1，BHMT-2，BHMT-3中其它阻垢剂共20%～50%；BHMT-1、BHMT-2、BHMT-3固体含量相同，均约为35%。

试验用水仍取自所选的2个火电厂，但由于季节影响，同一水源水质较表3、表4有所变化。

试验结见表5。

表5 BHMT复配配方阻垢性能试验结果
加入剂量 试验水质/mmol·L-1 极限碱度 极限硬度 极限浓缩倍率
配方 （按产品计） /mmol·L-1 /mmol·L-1cl-
P M
磷（以PO43-计）/mg·L-1
加入剂量 极限浓 净增总磷 备注
cl-
/mg·L cl-
ATMP单体 6 2.62 6.24 0.58 5.66 5.98 2.28
HEDP 单体 6 2.45 7.05 0.60 6.45 6.81 2.78 加入阻垢剂前所用PAPEMP单体 6 2.81 3.42 0.31 3.11 3.16 1.12 试验水样总磷含量
BHMT单体 6 3.08 4.08 0.36 3.72 3.78 1.23 为0.098mg/L (以
BHMT复合配方-3 6 4.12 4.56 0.56 4.00 4.16 1.01 PO43-计)
EDTMPS单体 6 2.45 2.25 0.14 2.11 2.15 0.88
DTPMP单体 6 2.70 5.32 0.38 4.94 4.99 1.85 加入阻垢剂前所用
PBTCA单体 6 3.13 2.65 0.22 2.43 2.27 0.73 试验水样总磷含量
BHMT复合配方-1 6 4.40 4.22 0.48 3.74 3.68 0.84 为0.122mg/L (以
BHMT复合配方-2 6 4.89 5.34 0.52 5.02 4.74 0.97 PO43-计)
传统符合配方 6 3.86 5.49 0.54 4.95 5.02 1.30
注：○1所选用阻垢剂除HEDP活性组分含量为60%的产品外，其他均为符合相关国家或行业标准的产品；
○2传统复合配方由有机膦、聚合物分散剂等复配而成，总固体含量为35%。

从表6可得出，在相同加入剂量下，BHMT单体浓缩倍率每提高 1.0时磷含量增加值较低，为
1.23mg/L(以PO43-计），与低磷阻垢剂PAPEMP相当，约为传统有机膦阻垢剂ATMP、HEDP的50%。

复配配方中
采用BHMT，浓缩倍率每提高1.0磷含量增加值较传统有机膦复配配方降低30%～50%。

5 结 论
（1） 在试验水质条件下，单体使用及在符合配方中使用，BHMT均具有较好的阻垢效果。

（2） 在试验水质条件下，BHMT单体阻垢性能明显优于传统有机膦阻垢剂ATMP、HEDP、DTPMP及环保型阻垢剂PESA、PASP，且优于羧基膦酸阻垢剂PBTCA，略优于大分子阻垢剂PAPEMP。

（3） 在试验水质条件下，BHMT复合配方阻垢性能优于传统有机膦配方。

（4） 使用BHMT可明显降低磷含量。

使用单体BHMT，达到极限浓缩倍率时试验水样中磷含量与低磷阻垢剂PAPEMP相当，约为传统有机膦阻垢剂ATMP、HEDP的50%；复配配方中采用BHMT，达到极限浓缩倍率
时试验水样中磷含量较传统有机膦复配配方可降低30%～50%。

（5） BHMT用于循环水，可有效提高循环水浓缩倍率，降低循环水的耗水率。

（6） BHMT的使用可有效降低循环水排污水磷含量，有力环保；同时，可减轻磷系阻垢剂造成微生物增殖而引起的腐蚀。

[参 考 文 献]
].天津电力技术，2002，（1）.
].工业水处理，2005，25（9）.。