聚丙烯酸阻垢性能的评定_静态阻垢法

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结论
通过研究表明, 聚丙烯酸对碳酸钙具有良好的阻
垢性能。阻垢效果随溶液中聚丙烯酸用量的增加而 图 4 阻垢率与浓缩时间的关系 3. 2 正交实验结果 对于聚丙烯酸的阻垢性能是受温度 , 浓缩时间, 阻垢剂加入的量有关。综合以上各因素进行正交实 验, 结果见表 1。可知在加入 7 mL的阻垢剂贮备液, 即 1 85 ∀ 10- 5 浓缩时间为 10 h, 恒温温度为 60 阻垢效果最佳。
图 1 实验流程图
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结果与讨论
3. 1 单因素结果 3. 1. 1 浓度对聚丙烯酸阻垢性能的影响 在相同的水质中 , 当水浴温度控制在 ( 80 ! 1) , 浓缩倍数控制为 1 5 时, 随着阻垢剂加入量的增加 , 聚丙烯酸对碳酸钙垢的阻垢率也随之增加, 阻垢剂贮 备液的加入量在 1~ 5 mL之间阻垢率呈明显 增加趋 势。当阻垢剂贮备液的加入量达到 10 mL以上时, 阻 垢率不再有明显的变化。综合考虑环保等因素 , 水中 PAA 的含量应在 ( 1~ 2) ∀ 10- 5 当加入 7 mL的阻垢剂 的贮备液时约 1 85 ∀ 10 , 因此 此时的阻垢效 果较 好 , 见图 2。
, 是一种方便、 经济、 高效的防结垢措施。常见
[ 4]
的阻垢剂有聚羧酸类阻垢剂、 天然阻垢剂、 含磷阻垢 剂、 绿色阻垢剂 , 其中最经济且应用范围最广的是
收稿日期 : 2006- 02- 27 作者简介 : 曾建平 ( 1976~ ) , 男 , 硕士 , 讲师 , 主要从事工业循环冷却水的研究。E- mail : abczjp798472@ 163. com
颗粒碰撞积聚成长 , 而以微小颗粒 分散在水中。对 CaCO3 , Ca3 ( PO4 ) 2 等结晶具有晶格畸变作用。当阻垢 液加入后 , 它能被吸附在晶格表面上形成保护层 , 使 沉淀物晶格不易相互碰撞增大 , 只能形成外形不规则 的小晶体, 造成晶格畸变, 形成的小晶体疏松, 粘着力 弱 , 容易留在阻垢液中, 并影响垢的生长和溶解的动 态平衡 [ 10] 。
6] 8] 法 [ 5、 、 临界 pH 值法 [ 7、 , 静态 阻垢法、 极 限碳酸 盐
在工业循环冷却水中 , 结垢是普遍存在的困扰系 统正常运行的一大难题, 其主要原因是天然水中溶解 了各种盐类, 如重碳酸盐 , 碳酸盐, 硫酸盐, 氯化物 , 硅 酸盐等。它们通过化学或物理作用后形成难溶解的 沉积物附属在设备管道的表面上, 它会引起传热效率 的降低、 管道堵塞等 , 造成资源浪费、 效率低下、 成本 增大等, 严重影响正常的生产运行
摘要 在工业循环冷却水中 , 结垢是普遍存在的 困扰系统正常运行的一 大难题。使用 阻垢剂已成 为目前控 制结垢最
常用 的方法之一。准确、 快速地评定阻垢剂的阻垢性能 对阻垢 剂的开发 和合理 利用十 分重要。通 过聚丙 烯酸 ( PAA ) 对碳酸钙垢的静态阻垢法阻垢实验 , 结果表明 : 聚丙烯酸有良好的阻碳酸钙垢效果。 关键词 循环冷却水 阻垢剂 阻垢性能
[ 1]
法、 称垢重法[ 9] , 其中静态阻垢法最常见 , 操作简单快 捷。模拟工业循环冷却水系统自配水样 , 采取静态阻 垢法评定聚丙烯酸阻碳酸钙垢性能 , 进行单因素和正 交实验 , 得出最佳阻垢效果时的工艺条件。
。因此在工业生
产中应及时除垢 , 所以生产中最大限度的阻止结垢成 为一个非常重要的问题。目前 , 工业上循环冷却水系 统主 要 采用 阻 垢 剂 来 防 治 换 热 表 面 的 结 垢 和 缓 蚀
[ 2、 3]
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原理
根据试验目的选定试验用水, 加入所下蒸发浓缩至 1 5~ 2 倍, 达到 pH 值升高和钙离子及碳酸氢根离子浓 度增至 300 mg/ L 以上的目的 , 恒温静置 10 h 后, 分析测定澄 清液中钙离子的含量 , 以评定阻垢剂的阻垢性能。
表1 实验 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 聚丙烯酸阻垢性能正交实验结果 温度 / 40 40 40 60 60 60 80 80 80 浓缩时间 /h 8 10 12 10 8 12 12 10 8 阻垢剂 / mL 3 5 7 7 5 3 5 7 3 阻垢率 /( %) 25. 87 45. 54 48. 04 52. 95 43. 75 20. 97 33. 67 42. 49 28. 01
增加, 同时 , 其阻垢性能还与温度, 浓缩时间有关。 在具体实验操作中, 浓缩时间, 反应温度控制是 否准确会对实验结果造成一定的影响。 ( 1) 当温度为 60 浓缩时间为 10 h, 水样中阻垢 剂的浓度为 1 85 ∀ 10- 5 时, 聚丙 烯酸的阻垢率 达到 52 95% ; ( 2) 聚丙烯酸的阻垢率并不是随着阻垢剂的用量 增大而增大, 而是增大到一定值后 , 阻垢率相对稳定 在一水平线上。
参考文献 [ 1] [ 2] [ 3] [ 4] [ 5] [ 6] [ 7] [ 8] [ 9] [ 10] 龙荷云 . 循环冷却水处理 . 南京 : 江苏科学技术出版社 , 2000 N ancollas G H, Thomas F Kazmierczak. , et al. Corrosion, 2001, 17( 10) : 18~ 21 Amjad Z. Materperform, 1989, 28( 11) : 52~ 55 周本省 . 工业水处理技术 ( 第二版 ) . 北京 : 化学工业出版社 , 2002 王风云 , 夏明珠, 雷武 . 工业水处理 , 2002, 28( 1) : 57~ 59 雷武 , 夏明珠 , 王风云 . 化工进展 , 2002, 3: 128~ 132 张青 , 吴文辉 . 工业水处理 , 1997, 17( 1) : 33~ 36 雷武 , 赵志仁 , 夏明珠 . 理化检验 ( 化学分册 ) , 2002, 38( 3) : 125 张小霓 , 于萍 , 罗运柏 . 工业水处理 2003, 28( 7) : 13~ 15 张曙光 , 石文艳 , 雷武 , 等 . 物理化学学报 , 2005, ( 11) : 6~ 12
Evaluation on the Scale Inhibitive Performance of PAA Static Anti - Scaling Method
Zeng Jianping Wang Fengyun
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Xia Mingzhu
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Lei Wu
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( School of Chemical and Biological Engineering of Yancheng Institute of Technology, Jiangsu Yancheng 224003) ( * Industrial Chemical lnstitute of Nanjing University of Science & Technology, Jiangsu Nanjing 210094) Abstract Scaling is an ubiquitous phenomenon in cooling water system. At present scale inhibitors have already been
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化工时刊
2006 Vol 20, No 4
科技进展#Advances Science & Technology∃ 若液面低于刻度线, 可用去离子水补足至刻度线 , 摇 荡均匀 , 澄清或过滤后再进行分析, 见图 1。
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实验
2. 1 实验仪器和药品 仪器 : 多 孔恒温 水浴锅 ( HHS 上 海医 疗器械 五 厂) ; PHS 3C 酸度仪。 药品: 聚丙烯酸 , 氢氧化钾, 碳酸氢钠 , 无水氯化 钙, 乙二胺四乙酸二钠 , 盐酸 , 以上试剂均为 AR; ED TA 标准溶液 ( 0 01 mol/ L) , 钙黄绿素 酚酞 甲基百 里香酚蓝混和指示剂等。 2. 2 自配水样 2. 2. 1 试验贮备液的配制 ( 1) 钙盐贮备液 酸钙计) ; ( 2) 碳酸盐贮备液 钙计 ) ; ( 3) 阻垢剂贮备液 稀释液。 2. 2. 2 水样的配制 取 1 000 mL 容量瓶, 依次加入 10 mL 钙 盐贮备 液, 向 容量 瓶 中 加 入 900 mL 的 去 离 子 水 , 再 加 入 10 mL的碳酸盐贮备液 , 补加去离子水至容量瓶刻度 线, 盖紧瓶盖, 并摇荡均匀。该液含 Ca2+ 和 HCO3- 浓 度均为 250 mg/ L。 2. 2. 3 实验流程 取 1 000 mL 的有刻度烧杯 , 准 确加入试验所需 的阻垢剂贮备液 , 再量取 75 mL的试液加入烧 杯, 将 烧杯放入已加热至 50 的恒温水浴锅中进行蒸发浓 缩, 温度升至 80 时开始记时, 蒸发过程中要注意给 水浴锅中补水, 当试液蒸发浓缩至 500 mL刻度线时, 取出烧杯。将试液移至 500 mL 的容量瓶中 , 由于试 液受热体积膨胀液面应高出刻度线一定的高度, 试液 不足 时, 应 用去 离 子水 补 足, 摇 匀, 加盖 继 续放 入 80 的恒温水浴锅中, 从记时开始 , 恒温 10 h, 与此同 时, 要进行空白实验 , 即不加阻垢剂贮备液, 其它步骤 一样。 试验满 10 h 后, 关闭电 源, 根据 分析 时间的 要 求, 可以进行自然冷却和放入凉水中冷却至室温。冷 却后观察液面与刻度线, 若液面在刻度线上, 切忌振 动, 吸取上层澄清试液进行分析测定钙离子的浓度; 16 图 3 阻垢率与温度的关系 加入 7 mL的阻垢剂贮备液在不同的温度下恒温 10 h 的情况, 见图 3。由图 3 可以看出, 温度对阻垢剂 的阻垢性能有较大的影响 , 阻垢率随温度的升高而降 低 , 当温度由 40 升至 60 时阻垢率下降了 2 87 个 百分点, 当恒温温度由 60 升至 80 时阻垢率下降 了 6 32 个百分点, 这些说明 PAA 阻碳酸钙垢性能随 图 2 阻垢率与所加入贮备液体积的关系 3. 1. 2 温度对聚丙烯酸阻垢性能的影响 配制含聚丙烯酸为 1 g/ L 的 用无水氯化钙配制成含氯化钙 55 5 g/ L 的水溶液, 该溶液含钙离子 25 mg/ mL ( 以碳 用碳酸氢钠配制成含碳酸氢