一种新型无磷缓蚀阻垢剂的实验研究

关键词：水处理药剂；无磷；阻垢；缓蚀20世纪20年代初，水处理药剂开始在工业中使用，循环冷却水处理技术已得到将近100年的发展，在技术上已经形成了较成熟的磷系水处理技术。

然而随着环境问题的突出，国家对磷排放标准的限制越来越严格，水处理药剂的无磷化已成为必然趋势。

以钼酸盐、钨酸盐、新型合成药剂以及硅酸盐为主缓蚀剂的水处理配方取得了一定进展，但由于药剂成本太高或者只能适用于特殊条件，这些技术中的大多数未获得大规模应用[1]，因此开发低成本的高效无磷水处理药剂，已成为科研院所和应用企业所面临的迫切需求。

天津某化工企业是我国综合性大型氯碱企业之一，处于行业领先地位。

为了实现企业的可持续发展，开发无磷缓蚀阻垢剂已成为企业发展的必然要求。

该公司某分厂循环水系统有3套独立循环冷却水系统，循环水总量20000m3•h-1，率先采用了新开发的系列无磷水处理药剂，并在现场应用中取得了非常好的效果。

1循环冷却水系统工况循环冷却水采用中水回用水作为循环冷却水系统的补充水，其水质主要指标如表1所示。

可以看出，补充水的总硬度（钙与镁之和）只有4.19mg•L-1，相对于高硬度水质，结垢的问题有一定的改善，但由于循环冷却水是在系统中循环利用，尤其是在高浓缩倍数条件下，结垢问题仍然不可忽视。

由于循环水与空气接触后，会带入空气中的一些杂质，因此对水处理药剂的分散作用提出了更高的要求。

与此同时，补充水中的腐蚀性离子如氯离子的含量相对较高，在高浓缩倍数运行的情况下，根据水质RSI指数可以判定，该水质有严重的腐蚀倾向，我们称之为“低硬高氯严重腐蚀性水”。

笔者根据该水质及工况条件，开发了新型的以羧酸类共聚物及PESA为主剂，包含了其他助剂的新型无磷环保水处理药剂。

该技术可以保证系统在高浓缩倍数（6~7倍）条件下运行，且排污量非常小，接近“零”排污。

2静态阻垢实验静态阻垢实验装置如图1所示。

实验用水采用厂方提供的原水，水浴锅的温度准确控制在(80±1)℃，锥形瓶的容积为500mL，装有橡胶塞，橡胶塞上配装了直径为5mm、长度约为200mm的玻璃管。

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。

工业水处理剂无磷缓蚀阻垢剂技术要求和
试验方法
工业水处理剂是一类具有重要作用的化学品，用于处理工业生产过程中的水质
问题。

其中，无磷缓蚀阻垢剂是一种常用的工业水处理剂。

它具有以下技术要求和试验方法。

1. 技术要求：
(1) 无磷含量要求：因为磷污染对环境造成负担，所以无磷缓蚀阻垢剂应该符合无磷化学品的要求，即无磷含量应低于一定限度。

(2) 缓蚀性能要求：缓蚀剂的主要功能是减少金属材料在水中的腐蚀速率。

因此，无磷缓蚀阻垢剂需具备良好的缓蚀性能，能够有效延长金属设备的使用寿命。

(3) 阻垢性能要求：无磷缓蚀阻垢剂应该能够有效地防止钙、镁等水硬度成分在工业水中的沉积，阻止水垢形成，并保持水系统的高效运行。

2. 试验方法：
(1) 无磷含量测定：通常使用化学分析方法来测定无磷缓蚀阻垢剂中的磷含量，如颜色反应法、重量法等。

(2) 缓蚀性能评估：可以通过循环腐蚀实验来评估无磷缓蚀阻垢剂的缓蚀性能。

实验中，将金属样品暴露在含有缓蚀剂的水溶液中，通过测定金属腐蚀速率来评估缓蚀性能。

(3) 阻垢性能评估：阻垢性能评估可以使用实验室模拟设备来模拟真实的工业水处理过程。

通过在试验设备中加入含有硬度成分的水溶液，并观察是否有水垢沉积以及水垢的程度来评估无磷缓蚀阻垢剂的阻垢性能。

综上所述，工业水处理剂中的无磷缓蚀阻垢剂应符合一定的技术要求，包括无磷含量要求、良好的缓蚀性能和阻垢性能。

这些要求可以通过特定的试验方法来评估和验证。

通过合理选择和使用无磷缓蚀阻垢剂，可以有效控制工业水处理过程中的水质问题，延长设备使用寿命，提高生产效率。

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。

122目前，工业循环冷却水中水处理剂主要仍为磷系产品，全国每年用于阻垢缓蚀剂生产的磷近100 kt [1]，由于含磷水处理剂的降解，引起系统磷酸钙的沉积问题，同时，生成的无机磷也引起周围水域的富营养化，促进菌藻的生长而形成“赤潮”，给水产养殖和自然生态带来巨大的危害[2]，山东、辽宁和江苏等省已对磷的排放进行了限制。

2005年国家发改委首次发布的《节水技术政策大纲》中提出：“在敞开式循环间接冷却水系统，推广浓缩倍数大于4的水处理运行技术；逐步淘汰浓缩倍数小于3的水处理运行技术；限制使用高磷锌水处理技术；开发应用环保型水处理药剂和配方。

”国内对无磷或低磷水处理方案也进行了研究，但多限于应用在pH值自然运行工艺，缓蚀较易控制，浓缩倍数相对较低；对于加酸水处理工艺，在较高浓缩倍数运行条件下，无磷缓蚀的锌盐浓度较高，效果难以保证。

因此，亟需研究适用于加酸水处理工艺条件下的高效无磷复合缓蚀阻垢剂，以解决循环冷却水系统高浓缩倍数运行下的腐蚀和结垢问题。

1 材料与试剂1.1 试剂HPMA、七水硫酸锌、苯并三氮唑、磺酸盐共聚物均为国产市售产品。

水质化学分析试剂均为分析纯。

1.2 仪器主要仪器包括：722型分光光度计，上海精密仪器公司；RCC-Ⅰ型旋转挂片腐蚀试验仪，高邮市秦邮仪器化工有限公司；ZK-1型自动恒温多孔水浴锅，江苏省高邮市仪器厂；电子扫描显微镜，型号为Quanta200。

2 试验方法缓蚀阻垢实验分别参照GB/T16632-2008[3]《水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法》和GB/T 18175-2000[4]进行。

水质分析方法参照工业循环冷却水水质分析国家标准[5]。

SEM测试取腐蚀失重试验后的试片，用去离子水冲洗，无水乙醇清洗后吹干，用Quanta200扫描电子显微镜观察试片腐蚀及成膜情况，进行表面形貌分析。

3 结果与讨论3.1 无磷缓蚀阻垢剂配方研制以HPMA、Zn 2+为主缓蚀组分，与BTA和磺酸盐共聚物复配，设计正交试验，确立最佳浓度配比，其中磺酸盐无磷共聚物的浓度为9mg/L。

矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。

如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。

㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。

(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。

如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。

对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。

二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。

2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。

㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。

2、矿产品价格稳定性及变化趋势。

三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。

2、矿区矿产资源概况。

3、该设计与矿区总体开发的关系。

㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。

2、矿床开采技术条件及水文地质条件。

矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。

如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。

㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。

(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。

如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。

对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。

二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。

2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。

㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。

2、矿产品价格稳定性及变化趋势。

三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。

2、矿区矿产资源概况。

3、该设计与矿区总体开发的关系。

㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。

2、矿床开采技术条件及水文地质条件。

矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。

如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。

㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。

(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。

如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。

对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。

二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。

2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。

㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。

2、矿产品价格稳定性及变化趋势。

三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。

2、矿区矿产资源概况。

3、该设计与矿区总体开发的关系。

㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。

2、矿床开采技术条件及水文地质条件。