曾新平　唐文偉　李義久　倪亞明
（1. 何濟大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，上海 200092；2.同濟大學(xué) 化學(xué)系，上海200092）

　　摘要：TJ—301是一種多元有機增共聚物，進行TJ—301 在不同水質(zhì)條件下的阻垢性能研究。結(jié)果表明：當(dāng)TJ－301投加量為 50 mgh時，在硬度為 350 t，成度為 700 dL時，阻垢率為 70.6％；在硬度和成度分別為250 mg/L，pH值為9.0時的阻垢年可達(dá)77.3％。
　　關(guān)鍵詞：共聚物；冷卻水處理；阻垢；硬度；堿度；濃縮倍數(shù)
　　中圖分類號：TU 991.27 　　文獻標(biāo)識碼：B 　　文章編號：1009—2455（2003）06—0032—03

A Study of scale—Inhibiting Performance of TJ-301
under Different Water Quality Condit
ZENG Xin－ping，TANG Wen－wei， LI Yi-jiu, NI ya-ming
（1.School of Life Science and Technology,Tongji University,Shanghai 200092， China;
2.Department of Chemistry,Tongji University,Shanghai 200092,China）

Abstract:TJ－30l is a co-polymer of multiple organic phosphine.Its scale－inhlblting performance was stud－ied under different Water quality conditions，the results of which showed that when the dose of TJ－301 was 50mg/L,the hardness was 350 mg/L and the alkalinity was 700 mg/L，the scale－inhibiting efficiency was 70.6％；and when　the hardness and alkalinity were both 250 mg/L with pH＝9.0, the scale-inhibiting efficiency was 77.3％.
　　Key words：co－polymer；cooling water treatment；scale inhibihon；hardness；alkalinity；cycles of concen-tration

　　我國在大部分循環(huán)冷卻水系統(tǒng)所用藥劑的磷含量相對來說還比較高，開發(fā)低磷和無磷的全有機配方水處理藥劑是我國循環(huán)冷卻水處理研究的發(fā)展趨勢。
　　同濟大學(xué)微量元素研究所經(jīng)過多年的研究與實驗，研制出TJ—301型水質(zhì)穩(wěn)定劑，該藥劑是一種合馬來酸基、丙烯酸基、磷酸亞基、氧乙烯基等多元基團的有機磷共聚物。該水質(zhì)穩(wěn)定劑突破了傳統(tǒng)的有機相合成方法，采用特殊的催化劑，實現(xiàn)了在常溫常壓下用水相合成法生產(chǎn)多元低磷共聚物。目前TJ-301水質(zhì)穩(wěn)定劑在寶鋼集團、儀征化纖公司、四川川化（集團）、合鋼集團等單位廣泛使用，應(yīng)用表明TJ－301水質(zhì)穩(wěn)定劑的各項性能指標(biāo)均達(dá)到或超過國內(nèi)外的同類藥劑水平。
　　為進一步拓寬TJ-301水質(zhì)穩(wěn)定劑的應(yīng)用范圍，本文通過強化水質(zhì)條件，探討了TJ－301水質(zhì)穩(wěn)定劑在不同水質(zhì)條件下的阻垢性能。

1 實驗部分

　　采用靜態(tài)阻垢和動態(tài)模擬進行不同水質(zhì)條件下的阻垢試驗。
　　靜態(tài)阻碳酸鈣垢的試驗方法參照中國石化總公司《冷卻水分析和試驗方法》中的401“碳酸鈣沉積試驗法”，試驗溫度為80±l℃，濃縮倍數(shù)為l.5，恒溫 10 h。
　　動態(tài)模擬試驗的冷卻水流速為1.0 m ／s，進出水溫度分別為30℃和38℃。

2　結(jié)果與討論

2.l pH值對阻碳酸鈣垢性能的影響
　　固定鈣硬與 HCO₃^-堿度分別為 250 mg/L（鈣硬和HCO₃^-堿度均以CaCO₃ 計），當(dāng)TJ－301水質(zhì)穩(wěn)定劑的投加范圍為 20－60 mg／L時，pH值對阻碳酸鈣垢性能的影響見表1。

表l pH值對阻垢性能的影響 ％

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TJ—301投加量／（mg·L-1） pH值

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7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0

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20 78.6 78.5 77.5 64.5 60.6 42.4 30 84.4 82.9 83.0 69.8 62.8 46.1 40 88.7 87.0 86.6 74.7 65.4 51.7 50 93.3 90.1 89.4 77.3 67.8 53.1 60 96.3 94.8 92.7 80.1 69.1 54.3

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　　從表 1中可看出：TJ－301投加量為 50 mg／L時，pH值低于9.0時，碳酸鈣阻垢率較好，在90％左右；當(dāng) pH為 9.0時，碳酸鈣阻垢率雖然降低較多，但阻垢率還有77.3％，說明在此投加濃度下，TJ－301水質(zhì)穩(wěn)定劑適合用于較寬pH值范圍的水質(zhì)。
2.2 鈣硬對碳酸鈣阻垢性能的影響
　　不調(diào)水樣pH值，固定HCO₃ ^-堿度為250mg／L，當(dāng) TJ－301水質(zhì)穩(wěn)定劑的投加范圍為 30－70mg／L時，鈣硬對阻碳酸鈣垢性能的影響見表2。

表2 鈣硬對阻垢性能的影響 ％

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TJ—301投加量／（mg·Lp-1） 鈣硬／（m·L-1）

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275 300 325 350 375 400

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30 78.8 71.0 66.8 62.9 58.6 49.2 40 81.1 76.4 74.4 70.9 59.7 54.2 50 82.8 80.3 77.6 72.1 60.0 57.7 60 84.9 82.6 79.0 76.7 62.3 60.0 70 87.3 85.7 79.8 80.4 68.3 62.0

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　　由表2可知：在相同的投加量下，阻垢率隨著鈣硬的增大而降低。當(dāng)投加量為 50 mg／L，鈣硬為 350 mg／L時，碳酸鈣阻垢率為 72.l％，說明TJ－301水質(zhì)穩(wěn)定劑對鈣硬具有較強的容忍度。
2.3 堿度對碳酸鈣阻垢性能的影響
　　不調(diào)水樣 pH值，固定鈣硬為250mg／L，當(dāng)TJ－301的投加范圍為 30－70 mg／L時，堿度對阻碳酸鈣垢性能的影響見表3。
　　 從表 3可知：當(dāng)水中鈣硬為 250 mg／L，HCO3-堿度為 650 mg／L，投加量為 50 mg／L時，該水質(zhì)穩(wěn)定劑的阻碳酸鈣垢率為71.2％，說明TJ－301對堿度也有較大的容忍度。

表3　堿度對阻垢性能的影響 ％

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TJ—301投加量／（mg·L-1） HCO3-堿度／（mg·L-1）

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550 600 650 700 750 800

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30 71.7 75.4 66.3 59.7 64.6 50.1 40 74.6 79.5 69.0 64.1 65.8 51.4 50 81.0 71.0 71.2 69.6 67.6 52.3 60 83.9 81.6 76.0 72.0 69.1 57.2 70 86.6 83.8 80.4 74.5 70.6 60.4

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2.4 硬度、堿度對阻碳酸鈣垢性能的共同影響
　　不調(diào)水樣pH值，當(dāng)鈣硬和HCO3- 堿度同時變化時，阻碳酸鈣垢性能變化見表4。

表4 硬度、堿度對阻垢性能的共同影響 ％

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TJ—301投加量／（mg·L-1） 水質(zhì)類型

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A B C D E F

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30 72.1 71.8 62.6 59.7 61.0 49.7 40 80.3 75.4 67.8 64.1 62.1 54.2 50 87.1 79.6 72.1 70.6 64.9 57.7 60 88.7 82.8 75.4 72.0 67.2 62.0 70 89.9 84.6 76.8 74.5 69.4 63.4

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注：水質(zhì) A-鈣硬　275 mg／L，HCO₃^-堿度 550 mg／L；水質(zhì)B-鈣硬　300mg/L，HCO₃^-堿度600 mg/L；水質(zhì)C-鈣硬　325 mg／L，HCO₃^-　堿度 650 mg／L；水質(zhì) D-鈣硬 350mg／L，HCO₃^－堿度 700 mg／L；水質(zhì)E-鈣硬 375 mg／L，
HCO₃^－堿度750 mg／L；水質(zhì)F－鈣硬400 mg/L，HCO₃^- 堿度 800 mg/L。

　　一般來說當(dāng)水質(zhì)中的硬度和堿度之和大于1000 mg/L時，如系統(tǒng)在該水質(zhì)條件下同時又需在低藥劑投加量的狀況下能較好地運行，那么冷卻水系統(tǒng)對藥劑的要求就比較高。
　　由表4可見：在D種水質(zhì)條件下，當(dāng)投加量為 50 mg／L時，TJ－301的碳酸鈣阻垢率為 70.6％，表明該水質(zhì)穩(wěn)定劑在較高硬度和堿度的水質(zhì)系統(tǒng)中也適用。
　　綜合表l－4，可以總結(jié)出TJ－301水質(zhì)穩(wěn)定劑適用于硬度、堿度及pH值均較高的水質(zhì)體系中。
2.5 動態(tài)模擬試驗結(jié)果
　　以上實驗中水質(zhì)均為強化水質(zhì)，結(jié)合現(xiàn)場實際應(yīng)用，以下動態(tài)模擬試驗采用寶鋼現(xiàn)場運行水。
　　試驗條件和試驗結(jié)果見表5。
　　在表5所示的試驗條件下，當(dāng)濃縮倍數(shù)為2±0.2時，粘附速率為 5.93 mcm，濃縮倍數(shù)為4±0.2時，粘附速率為 3.68 mcm，達(dá)到了中石化評價標(biāo)準(zhǔn)的“很好”級。

表4 硬度、堿度對阻垢性能的共同影響

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測試項目 分析值

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水質(zhì)指標(biāo) PH值 7.7 p（Ca²⁺）／（mg·L^-1） 84 總堿度／（nmol·L^-1） 1.09 總硬度／（mol·L^-1） 1.26 ρ（CL^-）／（mg·L^-1） 13.5 ρ（SO₄^2-）／（mg·L^-1） 22.5 電導(dǎo)率/（μS·cm-1） 208 試管 GB20＃鋼φ10×2 x 710 mm 運行條件 冷卻水流速/（m·S^-1） 1.0 ± O.1 進口溫度／℃ 30 ± 1 出口溫度／℃ 38 ± 1 運行時間／h 408（預(yù)膜 24） 預(yù)膜（熱態(tài)）藥劑及投量／（mg·L^-1） TJ—301 200 運行藥劑及投量／（mg·L^-1） TJ—301 50 總磷控制ρ(P)／（mg·L^-1） 1.0 ± 0.1

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　　此外，TJ－301型水質(zhì)穩(wěn)定劑在濃縮倍數(shù)為4.0時的粘附速率優(yōu)于濃縮倍數(shù)為2.0時的結(jié)果，表明該藥劑適合于較高濃縮倍數(shù)運行。

3 結(jié)論

　　①TJ－301型水質(zhì)穩(wěn)定劑的投加量為 50 mg/L，在鈣硬與堿度分別為 250 mg／L，pH值為 9.0 時的阻垢率為 77.3％；當(dāng)硬度為 350 mg／L，堿度為 700mg/L時，阻垢率為70.6％，說明該水質(zhì)穩(wěn)定劑能適用于較高 pH 值或硬度及堿度較高的水質(zhì)。
　　②動態(tài)模擬實驗表明：濃縮倍數(shù)為4 ±0.2時，粘附速率為 3.68 mcm，進一步說明TJ-301適合于較高硬度及堿度的水質(zhì)體系中運行。

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作者簡介：曾新干（1969－），女，湖南邵陽人，碩士，講師，1997年畢業(yè)于同濟大學(xué)，電話（021）65981594，65982595，zengxp＠m(xù)ail.tongji.edu.cn。