再生水回用循环冷却系统药剂HJ-01阻垢机理

Posted 2023-01-13 机理

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摘要：针对再生水回用于循环冷却系统中引起的结垢问题，进行了碳酸钙沉积实验和旋转挂片腐蚀实验，对所得的结垢产物的微观形态、元素组成以及化合物构成，分别采用扫描电子显微镜、X射线能谱仪和X射线衍射仪进行分析，探究复配药剂HJ-01在阻垢过程中的机理，并深入分析该药剂结构中官能团的阻垢特性。

实验结果表明，药剂HJ-01可以通过在挂片表面形成具有保护作用的薄膜而阻垢，其阻垢机理包括晶格畸变、螯合增溶和分散作用；其中膦酸基（—PO3H2）和羟基（—OH）官能团引起晶格畸变作用；羧基（—COOH）官能团引起螯合增溶作用；而阻垢剂中的链状结构导致分散作用的产生。

循环冷却系统用水量占工业用水总量的７０％左右，是工业用水的主要方面。为实现水资源综合利用、解决缺水国家水资源供需矛盾，将城市再生水回用于工业循环冷却系统已逐渐成为污水再生利用的趋势。但是再生水水质复杂，回用后是否会引起结垢加重、并间接引起腐蚀和微生物繁殖等问题尚需深入研究。

目前，常采用投加阻垢剂的化学方法抑制结垢，阻垢剂分为阻垢分散剂和阻垢缓蚀剂，其阻垢机理包括晶格畸变、螯合增溶、凝聚分散、再生自脱膜假说以及双电层作用等。目前关于再生水回用循环冷却系统时阻垢机理的研究并不多见，本文对研发的缓蚀阻垢药剂ＨＪ-01在系统中使用前后结垢产物形貌变化以及成分进行分析，研究该药剂的阻垢机理。

1材料与方法

1.1再生水水质及稳定性分析

天津某再生水厂出水为循环水补充水，水质情况：浊度为２.８１ＮＴＵ、ｐＨ为６.８３、氯化物１８５mg/L、硫酸盐２７２.７mg/L、ＴＤＳ（total，dissolved sol-ids）为７９８mg/L、总硬度（以ＣａＣＯ３计）为２８４.２mg/L，其中钙硬度１２４.６mg/L，总碱度（以ＣａＣＯ３计）为８５.３mg/L，实验用水是浓缩倍数为４的再生水，利用常规稳定性指数对补充水和４倍水稳定性做初步判定，结果见表１。。

再生水原水有腐蚀性，浓缩后会结垢。循环冷却系统中多为浓缩水，故向浓缩水投药进行实验。通过初期药剂筛选实验，选择阻垢率高达９８.2％、碳钢缓蚀率达９６.９％，兼具缓蚀阻垢作用且药剂成分协同性好的药剂ＨＪ-０１，其成分中的钼酸钠绿色无污染，在成品药剂中应用较少；成分中的ＰＢＴＣＡ为低磷配方、ＨＰＭＡ为无磷配方，水体中投加不会引起环境问题，故选用该高效环境友好型药剂进行本实验。循环冷却系统的凝汽器管材多为黄铜和不锈钢，其中也存在易腐蚀的碳钢材质零件，其腐蚀结垢产物随水流动会对凝汽器材质产生影响，故实验模拟了３种材质同时存在时，碳钢材质对凝汽器材质的影响。

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