复配型水处理剂的阻垢缓蚀性能初步研究
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油田污水用阻垢缓蚀剂的室内复配及筛选试验油田是我国的重要能源基地,但在油田开采过程中会产生大量的污水,其中含有大量的油脂、重金属离子、有机物等有害物质。
为了减少油田污水对环境的影响,需要对油田污水进行处理,其中阻垢缓蚀剂是油田污水处理的重要辅助剂之一。
本文通过室内复配及筛选试验,对油田污水用阻垢缓蚀剂进行研究,以期为油田污水处理提供科学依据。
一、研究背景油田开采过程中产生的污水中含有大量的沉积物,容易在管道和设备表面形成结垢,影响设备的正常运行,增加维护成本。
油田污水中也含有大量的金属离子,对设备和管道的腐蚀性很大,导致设备寿命缩短。
开发一种既能防止结垢又能减少腐蚀的阻垢缓蚀剂对于油田污水处理至关重要。
二、原料准备1. 阻垢剂原料:主要有聚合物、磷酸盐类、聚羧酸类等。
2. 缓蚀剂原料:主要有有机磷酸盐、草酸及其盐类、硝基酚类等。
3. 污水样品:从实际油田污水中采集。
三、实验步骤1. 污水样品的基本性质分析:对采集的油田污水进行基本性质分析,包括pH值、溶解氧含量、悬浮物质含量等。
2. 阻垢缓蚀剂复配试验:按照一定比例将不同种类的阻垢剂原料和缓蚀剂原料进行配比,在实验室条件下进行复配试验。
3. 筛选试验:将复配后的阻垢缓蚀剂与实际油田污水混合,通过沉淀、滤液透明度、颜色变化等指标来评价阻垢缓蚀剂的性能。
4. 最佳处方确定:根据筛选试验的结果,确定最佳的阻垢缓蚀剂处方。
五、结论与展望本文通过室内复配及筛选试验,对油田污水用阻垢缓蚀剂进行了研究,初步确定了一种较为优秀的阻垢缓蚀剂处方。
由于实验条件的限制,本文的试验结果尚需进一步验证。
未来研究将在以上结果的基础上展开,不断完善阻垢缓蚀剂的处方,提高其在油田污水处理中的应用效果,为油田污水处理提供更为科学的依据。
一种无磷缓蚀阻垢剂的研制及其性能研究无磷缓蚀阻垢剂是一种环保型的水处理剂,广泛应用于工业生产和日常生活中的水处理过程中,用于防止水系统中的金属管道和设备产生腐蚀和垢积。
本文将介绍一种基于多种复合缓蚀剂的无磷缓蚀阻垢剂的研制及其性能研究。
研制无磷缓蚀阻垢剂的关键是选择合适的复合缓蚀剂。
在实验中,可以选择硫酸盐、羟基膦酸盐、硫酮酸盐和有机胺类等多种化合物进行测试。
首先,通过文献研究和实验室测试,确定适合项目的化合物。
然后,根据化合物的性质和相容性,进行合理的配比实验,找到最佳的复合缓蚀剂配方。
在选择缓蚀剂时,需要考虑其缓蚀性能和抗垢性能。
可以通过失重法和电化学方法测定缓蚀性能,通过透射电子显微镜和能谱仪观察阻垢性能。
根据实验结果,选择缓蚀性能和抗垢性能较好的复合缓蚀剂作为无磷缓蚀阻垢剂的成分。
在实验中,还可以考虑添加辅助剂来提高无磷缓蚀阻垢剂的性能。
例如,可以添加表面活性剂来提高复合缓蚀剂的溶解度,添加螯合剂来增强缓蚀剂与金属之间的结合力,添加分散剂来阻止垢层形成。
选取合适的实验条件,进行一系列实验,比如不同温度、不同浓度的实验。
考察无磷缓蚀阻垢剂的缓蚀性能和抗垢性能,并与传统磷酸盐缓蚀剂进行对比。
实验结果显示,无磷缓蚀阻垢剂具有良好的缓蚀性能和抗垢性能。
同时,还需要对无磷缓蚀阻垢剂的稳定性进行研究,考察其在不同pH值、不同浓度和不同温度下的稳定性,以确保其在实际应用中的稳定性。
在实际应用中,无磷缓蚀阻垢剂可以用于各种水处理系统,如中央空调系统、锅炉系统和循环冷却系统等。
通过使用无磷缓蚀阻垢剂,可以减少系统的腐蚀和垢积问题,延长设备的使用寿命,提高系统的运行效率和安全性。
总之,通过研制一种基于多种复合缓蚀剂的无磷缓蚀阻垢剂,并对其性能进行研究,可以得出无磷缓蚀阻垢剂具有良好的缓蚀性能和抗垢性能的结论。
无磷缓蚀阻垢剂的研制和应用对于环境保护和水处理工业的可持续发展具有重要意义。
一种高效环保型阻垢缓蚀剂的制备及性能研究摘要:以无水马来酸酐和β-巯基丙酸为主要原料、铬酸钾为催化剂合成出S-羧乙基硫代琥珀酸(CETSA>,并对其阻垢缓蚀效果进行了研究。
结果表明:S-羧乙基硫代琥珀酸具有良好的水溶性和生物降解性,在宽pH范围内具有较好的缓蚀阻垢性能,尤其将其与葡萄糖酸钠、丙烯酸羟丙酯<HPA)及Zn盐等物质复配后<无磷1#),其缓蚀率得到大幅度提高。
它在45℃和投加浓度为20ppm条件下,其缓蚀率可达93.2%、阻垢率达98.5%,且无磷环保,具有更高的性价比。
关键词:无磷环保型;缓蚀阻垢剂; S-羧乙基硫代琥珀酸;合成中图文分类号:TQ085 文献标识码:APreparation and Study of a New kind of Phosphorus-freeCorrosionand Scale InhibitorZeng De-fang, Xiao Jian-guo(School of Resource and Environmental Engineering, WuhanUniversityof Technology。
HubeiKey Lab of Mineral Resource Processing and Environment。
Wuhan, Hubei430070, P.R.China>Abstract:Experimental process of preparing S-carboxymethyl thiosuccinate acid<CETSA) is described, in which anhydrous maleic anhydride and β-mercaptopropionic acid are used as the main raw material and catalyst such as potassium chromate was used. Its scale and corrosion inhibition performance has been studied compound with other water treatment. Result shows that CETSA has a good water-soluble、bio-degradability, and has a good scale and corrosion inhibition ability within a wide range of pH values. When compound with sodium gluconate, hydroxypropyl acrylate (HPA> and Zn salt, the performance has obviously enhanced. Under the condition of 45℃,dosage of 20mg·L-1,the corrosion inhibition rate can reach up to 93.2% , and its scale inhibition rate can reach up to 98.5%. In addition, the formula is Phosphorus—Free,so it has a much more higher ratio of quality to value. Keywords:phosphorus-free and environmentally friendly type。
低磷缓蚀阻垢剂与水处理剂的配伍性研究水是人类生活中不可或缺的重要物质,而水质的处理和净化则是保障人们健康生活的关键环节。
在水质处理过程中,添加适当的缓蚀阻垢剂与水处理剂是一种常见的方法。
然而,这两者的配伍性问题一直以来都是一个重要的研究方向。
本文将围绕低磷缓蚀阻垢剂和水处理剂的配伍性进行探讨和研究。
首先,我们来了解一下低磷缓蚀阻垢剂的作用。
低磷缓蚀阻垢剂一般是一种具有缓蚀和阻垢性能的化学物质,其主要作用是减少金属设备在水中的腐蚀和垢积。
这些剂可以通过与金属表面的化学反应形成保护膜,以防止金属的继续腐蚀。
此外,低磷缓蚀阻垢剂还能够减少水中的硬度,降低水垢的生成。
然而,低磷缓蚀阻垢剂并不能单独进行水质处理,通常需要与其他水处理剂进行配伍使用。
常见的水处理剂包括清洁剂、消毒剂和絮凝剂等。
这些剂可以有效地去除水中的杂质和微生物,保证水质的安全和卫生。
但是,在实际应用中,低磷缓蚀阻垢剂与水处理剂的配伍性问题经常引起科研人员和工程师的关注。
不同的化学物质之间可能会发生不同的化学反应,导致剂的性能发生变化甚至失效。
因此,合理选择和搭配水处理剂是确保水质处理效果的关键。
配伍性研究的目的是要找出适合相互配合的低磷缓蚀阻垢剂和水处理剂的组合,以提高水质处理的效果。
这种研究一般包括实验和理论两个方面。
在实验上,可以通过对不同化学物质的混合溶液进行观察和分析来评估它们之间的反应情况。
此外,还可以测试不同配方对不同金属和水质的处理效果。
理论上,可以通过计算和仿真模拟的方法来预测不同剂之间的反应和相容性。
在低磷缓蚀阻垢剂与水处理剂的配伍性研究中,需要考虑以下几个方面:首先,需要了解低磷缓蚀阻垢剂的成分和性质,并与水处理剂进行对比。
其次,需要对低磷缓蚀阻垢剂和水处理剂之间可能发生的化学反应进行分析和研究,以确定它们是否可以相互配伍。
此外,还需考虑不同环境条件下的剂配伍性能,比如温度、水质和金属种类等。
最后,还需要从经济和环境角度综合考虑,选择适合实际应用的剂配方。
阻垢缓蚀剂研究报告1. 引言阻垢缓蚀剂是一种广泛应用于工业领域的化学品,用于防止金属设备表面产生垢垢和腐蚀。
本报告旨在全面探讨阻垢缓蚀剂的研究状况和应用前景,包括其作用原理、种类、应用领域等方面的内容。
2. 阻垢缓蚀剂的作用原理2.1 化学原理阻垢缓蚀剂通过添加特定的化学物质,干扰或阻断金属表面与水或其他介质中的化学反应,从而减少或防止垢垢的生成和腐蚀的发生。
这些化学物质可以与金属表面形成保护膜,改善金属的耐蚀性能。
2.2 物理原理阻垢缓蚀剂还可通过改变系统的物理条件,如温度、压力等来减少或阻止垢垢和腐蚀的产生。
例如,通过调节水的pH值,可以改变金属表面的电位,从而减少腐蚀的发生。
3. 阻垢缓蚀剂的分类与种类3.1 阻垢剂 3.1.1 磷酸盐类阻垢剂 - 亚磷酸盐 - 聚磷酸盐 - 有机磷酸盐3.1.2 螯合剂- 有机螯合剂- 无机螯合剂3.1.3 表面活性剂- 阳离子表面活性剂- 阴离子表面活性剂- 非离子表面活性剂- 天然表面活性剂3.2 缓蚀剂 3.2.1 有机缓蚀剂 - 有机酸 - 有机酮 - 有机胺 - 有机酯3.2.2 无机缓蚀剂- 无机酸- 无机盐- 溶剂4. 阻垢缓蚀剂的应用领域4.1 石油化工行业 4.1.1 炼油装置 4.1.2 石油储运设备4.2 发电行业 4.2.1 火电厂 4.2.2 核电厂4.3 钢铁冶炼行业 4.3.1 炼铁厂 4.3.2 钢铁车间4.4 再生水处理 4.4.1 工业废水处理 4.4.2 生活污水处理4.5 其他应用领域 4.5.1 制药工业 4.5.2 纺织印染行业 4.5.3 食品加工行业5. 阻垢缓蚀剂研究进展阻垢缓蚀剂的研究一直是工业界的热点,近年来,随着新材料和新技术的不断涌现,阻垢缓蚀剂的研究进展也日益迅速。
目前的研究重点主要集中在以下几个方面: 1. 绿色环保型阻垢缓蚀剂的研发 2. 针对特定垢垢和腐蚀类型的定制化阻垢缓蚀剂 3. 阻垢缓蚀剂在不同应用领域的工程应用效果研究 4. 阻垢缓蚀剂与其他化学品的协同作用机制的研究6. 结论阻垢缓蚀剂作为一种重要的工业化学品,在许多领域中起到了不可替代的作用。
油田污水用阻垢缓蚀剂的室内复配及筛选试验摘要:本文基于油田污水处理的需求,进行了不同阻垢缓蚀剂的筛选和室内复配试验,以寻找性能适宜、成本低廉的阻垢缓蚀剂。
试验结果显示:采用某种缓蚀剂可以有效防止油田污水管道的腐蚀和结垢,且表现出较好的缓蚀效果和阻垢效果;此外,在缓蚀剂中添加一定浓度的阻垢剂,能够进一步提高阻垢效果,达到更好的处理效果。
1.引言随着能源需求的不断增加,油田的开发和生产也越来越普遍。
然而,油田开采生产过程中形成的污水,包含大量的沉淀物、矿物质等废物,对环境造成严重污染,同时也会对管道系统造成严重的腐蚀和结垢问题。
因此,对油田污水进行有效的处理和控制是必不可少的。
使用阻垢缓蚀剂处理油田污水是一种常见的方法。
阻垢缓蚀剂能够起到阻碍管道内结垢和腐蚀的作用,能够延长管道的使用寿命,并降低维护成本。
然而,在使用阻垢缓蚀剂时,需要考虑其性能、成本等问题。
因此,本研究旨在寻找在成本、性能等方面都比较适宜的阻垢缓蚀剂。
2.试验方法在本试验中,选取了市场上常用的几种缓蚀剂,并进行了室内复配试验,以筛选出最佳的防垢缓蚀剂。
具体试验流程如下:(1)试剂准备:准备所需的试剂和溶剂,并按照一定比例进行复配。
(2)检测:检测所制备的阻垢缓蚀剂的性能,包括其防腐蚀和防结垢效果。
(3)评估:评估所制备的阻垢缓蚀剂的性能。
具体评估指标包括缓蚀效果、阻垢效果、成本等。
3.试验结果经过试验,得到了以下结论:(1)在多种缓蚀剂中,选择了一种适宜的缓蚀剂,能够有效防止油田污水管道腐蚀和结垢,并且具有较好的缓蚀效果和阻垢效果。
(2)在该缓蚀剂中添加适量的阻垢剂能够起到进一步的阻垢效果,达到更好的防垢效果。
(3)经过对成本的评估,所选取的阻垢缓蚀剂的成本较低,使用成本也相对较低,更加适合大规模使用。
4.结论。
化学工程学院新产品开发训练报告2010-12课题名称:羟基乙叉二膦酸阻垢复配性能的研究课题类型:班级:姓名:学号:指导教师:成绩:评语:第一部分文献综述1.1 水处理药剂的研究目的和意义随着现代社会的发展和进步,世界人口的增长,水污染等问题的出现,使得水资源的缺乏越来越显著。
然而目前,我国的节水水平还很低,可挖掘的潜力是很大的[1]。
现在80%的用水来自工业用水,所以为了节约用水、合理用水,水处理药剂及其应用方法是重要的环境保护材料和方法。
而在工业生产中为了更合理的利用水资源,大都是采用的循环水冷却法(占到总工业用水的70%)[2],冷却水在长期的循环中,盐类物质会随着水分的蒸发而浓缩,导致结垢、腐蚀、微生物滋生等问题,影响循环水系统的正常运行,减少设备的使用寿命。
添加阻垢剂是防止循环冷却水结垢的最重要方法之一,用量少、阻垢效果好,同时还能抑制腐蚀的作用因此它广泛应用于水处理中[3]。
但是许多缓蚀、阻垢剂单一使用效果比较有限,不能而对工业循环水中比较恶劣的水质产生好的效果,所以复配药剂的使用就变得尤为重要,再根据系统情况设定方案,投加专用的缓蚀阻垢剂。
水垢的形成主要有两种,一种是水受热后从中沉淀出的化合物和杂质的混合物;另外一种是由水中难容或微溶的无机盐组成,附着在结垢材料容器表面,降低其热交换能力和反映效率的物质。
水垢通常产生于容器或者管道表面。
水垢的导热性很差,会导致受热面传热情况恶化,从而浪费燃料或电力。
其次,水垢在管道或者热水器中胶结的量大的时候还会因为热胀冷缩和受力不均极大的增加热水器和锅炉爆炸甚至爆炸的危险性。
水处理药剂是应用于水处理,包括水与废水的各类水处理剂,主要有混凝剂、缓蚀剂、杀菌剂和清洗剂等。
自开发阻垢剂以来,其发展经历了无机盐、聚合电解质、天然高分子、有机膦酸、聚羧酸类共聚物等阶段,正趋于结构复杂化。
逐渐向高效、多功能、复合化、低毒化方向发展。
1.2 阻垢剂的定义和分类阻垢剂(scale inhibitor)是指具有能分散水中的难溶性无机盐、阻止或干扰难溶性无机盐在金属表面的沉淀、结垢功能,并维持金属设备有良好的传热效果的一类药剂阻垢剂的分类[3](1) 聚磷酸盐聚膦酸盐是使用得比较早的阻垢剂,在20世纪40年代,据膦酸盐开始用于水处理领域,但当时主要是缓蚀,其次才是阻垢。
关于复配阻垢缓蚀剂认识复配阻垢缓蚀剂用单体复配阻垢缓蚀剂一般由有机膦酸、分散剂及特殊缓蚀剂组成。
有机膦酸主要有氨基三亚甲基膦酸(ATMP)、羟基亚乙基二膦酸(HEDP)、羟基亚丙基二膦酸(HPDP)、乙二胺四亚甲基二膦酸(EDTMP)、二乙烯三胺五亚甲基二膦酸(DTPMP)、膦酰基丁烷-1,2,4三羧酸(PBTC)、羟基膦酰基乙酸(HPA)以及膦酰基羧酸共聚物(POCA)以及乙眯基亚乙基二膦酸(AEDP);分散剂主要有聚丙烯酸(PAA)、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物、丙烯酸-马来酸共聚物(AA-MA)、聚马来酸酐(PMA)、丙烯酸-磺酸共聚物(AA-SA)、马来酸-磺酸共聚物(MA-SA)、丙烯酸-丙稀酰胺共聚物(AA-MA)、聚天氡酸(TPA)、聚烷基环氧羧酸(AEC)以及苯乙烯磺酸-丙烯酸共聚物(SSA-AA);缓蚀剂主要有苯并三氮唑(BTA)和甲基苯并三氮唑(TTA)。
复配阻垢缓蚀剂中有机膦酸可用一种或几种,大量实验室试验和工业试验表明,几种有机膦酸合用比单用一种效果好,并且经济。
这主要是协同增效和配伍所致。
如ATMP+HEDP、HPA+EDTMP或ATMP+HEDP+PBTC等比单独用一种阻垢缓蚀好得多,具体应根据水质,通过相应试验筛选。
试验发现,复配阻垢缓蚀剂中分散剂的选择对阻垢效果影响很大,带磺酸基团(-SA)的共聚物已取代聚丙烯酸(PAA),效果明显。
同时聚天氡酸(TPA)和聚烷基环氧羧酸(AEC)对环境的友好性,已在无磷配方中开始应用。
铜缓蚀剂主要主要有苯并三氮唑(BTA)和甲基苯并三氮唑(TTA)。
从效果看,两者差别不大。
关键在于它们的溶解和稳定性,这对铜缓蚀剂的缓蚀效果具有很大的影响。
我们不主张用乙醇溶解,因为该方式溶解稳定性很差,BTA和TTA在水中析出会附着在铜管内壁,会诱发垢物的附着。
2.2 阻垢缓蚀剂性能评定试验阻垢缓蚀剂性能评定试验主要包括静态阻垢、缓蚀试验、半动态试验和动态试验。
油田污水用阻垢缓蚀剂的室内复配及筛选试验油田污水是指在油田开采生产过程中产生的含有油污、重金属、有机物等污染物的废水。
油田污水经过处理后可以得到可再利用的水资源,但是油田污水中含有的大量有机物和金属离子会对处理设备产生阻垢和腐蚀,降低设备的使用寿命和处理效率。
研究油田污水用阻垢缓蚀剂对设备进行保护,具有重要的意义。
为了解决这一问题,本研究进行了油田污水用阻垢缓蚀剂的室内复配及筛选试验。
通过复配试验,筛选出了适合油田污水处理的阻垢缓蚀剂,并对其性能进行了评价。
一、试剂及设备1、试剂:所选用的试剂分别包括螯合剂、缓蚀剂、表面活性剂等。
2、设备:研究中使用的设备包括离心机、PH计、电导率仪、紫外可见分光光度计等。
二、室内复配试验1、样品处理:收集油田污水样品,并在实验室条件下进行初步处理,去除悬浮物和颗粒物。
2、试剂复配:根据所选用的试剂种类和比例,进行阻垢缓蚀剂的复配。
3、性能评价:对复配得到的阻垢缓蚀剂进行性能评价,包括缓蚀率、阻垢效果、膜析出情况等指标的测试。
三、筛选试验1、不同配方试剂筛选:根据室内复配试验的结果,选取表现较好的复配试剂进行筛选试验。
3、最佳试剂确定:通过对比不同试剂的性能,确定最佳的油田污水用阻垢缓蚀剂。
四、试验结果与分析经过室内复配试验和筛选试验,最终确定了适合油田污水处理的阻垢缓蚀剂。
该阻垢缓蚀剂具有很好的缓蚀效果和阻垢效果,可以有效保护处理设备,并减少设备维护成本。
五、结论与展望未来的研究方向可以在该阻垢缓蚀剂的配方优化和工业应用方面进行深入研究,进一步提高其在油田污水处理方面的应用效果。
还可以针对不同类型的油田污水进行进一步研究,开发出更多种类的阻垢缓蚀剂,为油田污水处理提供更多的选择。
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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聚天冬氨酸及其复配物阻垢缓蚀性能的研究邹鹏;王琼【摘要】研究配制了一种高效的绿色阻垢缓蚀剂,其组成为聚天冬氨酸(PASP)、聚丙烯酸(PAA)和2-磷酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA).通过碳酸钙沉积法对PASP及其复配物的阻垢性能进行了实验,得到其最优配方为m(PASP)∶m(PAA)∶m(PBTCA)=6∶1∶1.用旋转挂片法对复配物最优配方的缓蚀性能进行了测试.在测试条件下,该复配物阻垢率能达到91.71%,对碳钢的缓蚀率可达到92.23%,是一种性能优良的阻垢缓蚀剂.【期刊名称】《全面腐蚀控制》【年(卷),期】2012(026)006【总页数】4页(P39-41,51)【关键词】聚天冬氨酸;复配物;循环冷却水;阻垢;缓蚀【作者】邹鹏;王琼【作者单位】广州粤能电力科技开发有限公司,广东广州510800;长沙理工大学化学与生物工程学院,湖南长沙410004【正文语种】中文【中图分类】TQ310 前言电力、石油、化工及相关工业企业通常在循环水系统中添加水质稳定剂,以减少设备结垢和腐蚀的发生,有效保证企业的安全运行。
现在广泛应用的阻垢缓蚀剂多为含磷阻垢剂,例如:聚磷酸盐、磷酸酯和有机含磷聚合物等。
它们使用后最终将随废水排放到自然水体中,会使得水体富营养化,造成“赤潮”等水体污染。
聚天冬氨酸(PASP)是目前国际公认的无毒、可生物降解、对环境无害的具备阻垢缓蚀性能的绿色水处理剂[1-7]。
作者主要研究了PASP在不同条件下的阻垢性能,并且获得一种以聚天冬氨酸为主体的绿色环保型复合水质稳定剂(PASP+PAA+PBTCA),并研究了该复配物在不同条件下的缓蚀性能。
1 实验部分1.1 静态阻垢实验1.1.1 实验试剂、仪器实验试剂有:碳酸氢钠、氢氧化钾、氢氧化钠、无水氯化钙、乙二胺四乙酸二钠、十水四硼酸钠、钙-羧酸、溴甲酚绿、甲基红、95%乙醇均为分析纯,HC1为标准滴定溶液、聚天冬氨酸(PASP)、聚丙烯酸(PAA)、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA)为市售工业品。
油田污水用阻垢缓蚀剂的室内复配及筛选试验油田污水是由于油田开采、生产和处理过程中产生的废水。
其中含有大量的油脂、重金属离子和有机物质,对环境造成严重污染。
油田污水的处理成为了一个亟待解决的环境问题。
在对油田污水进行处理过程中,阻垢缓蚀剂的使用对于延长设备的使用寿命、提高环保效果、减少能源消耗等方面具有重要意义。
本文将从实际出发,对油田污水用阻垢缓蚀剂的室内复配及筛选试验进行研究。
一、研究目的1. 研究油田污水的成分和特性,寻找适用的阻垢缓蚀剂。
2. 设计并进行室内复配试验,优化配方,提高阻垢缓蚀剂的效果。
3. 对比不同阻垢缓蚀剂在油田污水处理中的效果,筛选出最佳的阻垢缓蚀剂。
二、研究方法1. 收集油田污水样品,并对其进行分析测试,了解其主要成分和特性。
三、实验步骤1. 油田污水的收集需要对油田污水进行采集并进行物理和化学性质的分析。
这包括污水的pH值、电导率、总溶解固体、COD、悬浮物、重金属等指标。
2. 阻垢缓蚀剂的选择选择具有阻垢缓蚀功能的化学试剂,进行初步筛选,并制定不同的浓度和配比方案。
3. 室内复配试验根据选定的阻垢缓蚀剂,进行室内复配试验。
通过调整试剂的种类、浓度和pH值等参数,不断优化配方,以提高阻垢缓蚀剂在油田污水中的效果。
4. 对比试验选择不同的阻垢缓蚀剂进行对比试验,通过评估其沉积物生成量的情况,筛选出最佳的阻垢缓蚀剂。
四、预期成果2. 筛选出最佳的阻垢缓蚀剂,为油田污水处理提供技术支持和实用指导。
3. 为油田污水处理提供新的解决方案,减少环境污染,提高资源利用率。
五、研究意义六、结论通过对油田污水用阻垢缓蚀剂的室内复配及筛选试验的研究,可以得出油田污水处理中阻垢缓蚀剂的最佳配方和使用方法。
这对于提高油田污水处理的效果,减少环境污染,有效利用资源具有重要的意义。
本文的研究成果也可以为相关领域的研究提供参考和借鉴。
希望本文的研究能够为油田污水处理技术的提升和推广做出一定的贡献。