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中央空调循环冷却水绿色水处理剂的筛选及性能研究

代陈林  
【摘要】:为了解决中央空调循环冷却水系统结垢、铜铁共用体系的腐蚀问题,并克服现有水处理剂存在的含磷量高,会引起水体富营养化等缺点,本文通过单因素试验、复配试验和正交试验筛选与优化得到了一种环保无磷、不含重金属的复合型阻垢缓蚀剂。采用静态阻垢法、旋转挂片法及电化学方法对该复合型水处理剂的阻垢缓蚀性能进行了研究;考察了复合型水处理剂对不同水质条件(pH、温度、硬度、碱度、Cl~-浓度)的适应性;通过X射线衍射分析、扫描电子显微镜分析、能谱分析,以及电化学测试等技术探讨了复合药剂的阻垢缓蚀机理;最后对该环保复合型水处理剂的环境和经济效益进行了分析。得到的主要研究结论如下:(1)经考察可选用的绿色阻垢剂有HPMA、PASP、PESA、POCA、ATMP,通过对比试验得出它们阻碳酸钙垢效果的优劣顺序为HPMAATMPPOCAPESAPASP;阻垢剂的复配试验结果表明HPMA与ATMP、POCA间均没有阻垢协同效应,而HPMA与低浓度的表面活性剂STA具有良好的阻垢协同效应。(2)经考察可选用的绿色缓蚀剂有月桂酰基肌氨酸钠、钨酸钠、钼酸钠、葡萄糖酸钠、柠檬酸钠、腐植酸钠,对比试验表明,只有月桂酰基肌氨酸钠能同时对A3和T2起到良好的缓蚀效果;缓蚀剂间的复配试验结果表明,月桂酰基肌氨酸钠与钨酸钠、钼酸钠间均没有缓蚀协同效应,而月桂酰基肌氨酸钠与低剂量的ATC对T2紫铜具有良好的缓蚀协同效应。(3)系列试验优化得到最佳复合型阻垢缓蚀配方的组成为HPMA 16mg/L+STA1.5mg/L+月桂酰基肌氨酸钠75mg/L+ATC 2.0mg/L。(4)各项水质指标(pH、温度、硬度、碱度、Cl~-浓度)对最佳复合配方的阻垢缓蚀性能影响较大,但即使是在水质恶化的条件下,阻垢缓蚀率依然能维持在80%左右,说明筛选得到的最佳复合配方对运行水质具有良好的适应性,能有效解决中央空调系统结垢和铜铁共用体系的腐蚀问题。(5)最佳复合配方的阻垢缓蚀机理为:复合药剂通过吸附在CaCO_3特定晶面的活性生长点,导致晶格发生畸变,从而阻碍晶体的进一步生长;同时在金属表面形成一层致密的吸附膜,阻碍了金属与介质中侵蚀性离子的接触,从而对金属起到缓蚀作用。电化学测试结果表明复合药剂对A3是一种抑制阳极反应为主的混合型缓蚀剂,对T2是一种阳极型缓蚀剂。(6)筛选得到的最佳复合配方具有良好的环境效益和经济效益,有望推广应用于中央空调循环冷却水处理中。


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