水處理劑阻垢性能測(cè)定——磷酸鈣沉積法

1． 0應(yīng)用范圍

1．1 在工業(yè)循環(huán)冷卻水處理中，由于采用了磷(膦)系配方而帶來了產(chǎn)生磷酸鈣垢的危害。隨著水處理技術(shù)的不斷發(fā)展，高濃縮倍數(shù)和堿性水處理技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，使得這種危害性更趨嚴(yán)重。因此有必要篩選評(píng)定抑制磷酸鈣垢的有效藥劑。

1．2 對(duì)于阻垢劑的阻垢性能和應(yīng)用范圍，宜先在實(shí)驗(yàn)室的強(qiáng)化條件下進(jìn)行簡單快速的初步篩選評(píng)價(jià)，本法就是基于這個(gè)目的而建立的。

1．3 本法只針對(duì)通常循環(huán)冷卻水中的成垢鹽類---磷酸鈣的初始成垢趨勢(shì)進(jìn)行評(píng)定，而對(duì)其已成垢的進(jìn)程不作研究。

1．4 本法對(duì)實(shí)際循環(huán)冷卻水中的成垢主要影響因素：溫度、PH值、PO₄^3-、Ca²⁺、M-堿度等模擬了現(xiàn)場堿性水運(yùn)行指標(biāo)在，如溫度控制在相當(dāng)于一般工廠冷卻器水側(cè)*高壁溫80℃、PH值調(diào)節(jié)穩(wěn)定在9的范圍或在堿度不大的情況下采用蒸發(fā)濃縮的方法維持自然平衡PH值9的范圍來進(jìn)行阻垢劑的篩選。它可為下一步模擬實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場應(yīng)用提供依據(jù)，而且對(duì)進(jìn)一步的研究工作有指導(dǎo)意義。

2．0 原理

根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康?，選定試驗(yàn)用水，加入所需評(píng)定的阻垢劑和一定量的PO₄^3-，控制溫度80℃、和穩(wěn)定PH值為9的試驗(yàn)條件，恒溫靜置10小時(shí)后，分析測(cè)定澄清液中的PO₄^3-、Ca²⁺濃度，以評(píng)定阻垢性能。

3．0 試驗(yàn)用水

3．1 配制水：配制成鈣離子濃度為250毫克/升，磷酸根離子為5毫克/升，PH為9左右的水質(zhì)。

3．2 現(xiàn)場水：當(dāng)為現(xiàn)場篩選配方時(shí)，可用現(xiàn)場水?，F(xiàn)場水可直接取生產(chǎn)補(bǔ)充水，也可配制成生產(chǎn)補(bǔ)充水，還可以根據(jù)需要往生產(chǎn)補(bǔ)充水或配制的生產(chǎn)補(bǔ)充水中補(bǔ)加鈣離子至濃縮倍數(shù)要求的指標(biāo)。

4．0 儀器

4．1 多孔恒溫水浴鍋，滿足恒溫控制80±1℃的要求。

4．2721分光光度計(jì)。

4．3 自動(dòng)顯示酸度計(jì)。

4．4 容量瓶：50、100、500、1000ml。

4．5 移液管：1、2、5、10、50ml。

4．6 可調(diào)定量加液器500、1000ml。

4．7 分析定鈣器具。

5．0 試驗(yàn)貯備液配制

5．1 鈣鹽貯備液：用試劑級(jí)二水氯化鈣配制成含CaCL₂18.348克/100毫升的水溶液，該液含Ca²⁺125mg/ml。

5．2 磷酸鹽貯備液：用預(yù)先在105℃烘箱內(nèi)干燥過的試劑級(jí)磷酸二氫鉀配制成含KH₂PO₄7.165克/升的水溶液，該液含PO₄^3-5mg/ml。

5．3 阻垢劑貯備液：配制成含阻垢劑有效成分為2mg/ml的稀釋液。

5．4 分析定鈣試劑。

6．0 試驗(yàn)程序

以Ca濃度為250mg/L的配制水為例。為了盡量減少系統(tǒng)誤差，使每次試驗(yàn)的PH值和濃度要相同，推薦采用一次配水的方法。下面是配制1升試驗(yàn)水的方法及試驗(yàn)程序。

6．1 稱取1g研細(xì)的四硼酸鈉粉劑于100ml燒杯中，加入約50ml去離子水，加熱溶解后，移入1000ml容量瓶中，再加入約900ml去離子水。

6．2然后準(zhǔn)確加入1ml磷酸鹽貯備液于上述容量瓶中，用去離子水補(bǔ)至刻度，充分搖蕩均勻。該液含PO₄5mg/ml，PH為9左右。

6．3另取500ml容量瓶，加入試驗(yàn)所需的阻垢劑，將6.2試液倒出400ml于此瓶中，再均勻加入鈣鹽貯備液，補(bǔ)加按6.2的配制水至容量瓶刻度線，蓋緊瓶塞，充分搖蕩均勻，松動(dòng)瓶塞，留出微量隙縫，置入溫度升至約50℃的恒溫水浴中，當(dāng)溫度升至80℃時(shí)，開始記時(shí)，恒溫靜置10小時(shí)。

6．4試驗(yàn)滿10小時(shí)后，關(guān)閉電源，根據(jù)分析時(shí)間要求可進(jìn)行自然冷卻或放入涼水中快速冷卻至室溫。冷卻后，若液面低于容量瓶刻度線，可用去離子水補(bǔ)至刻度線，再進(jìn)行過濾，分析PO4^3-、Ca²⁺濃度和測(cè)定PH值。

6．5 試驗(yàn)中應(yīng)同時(shí)進(jìn)行不加阻垢劑而其它步驟相同的空白試驗(yàn)。

6．6 對(duì)應(yīng)用現(xiàn)場水或現(xiàn)場水補(bǔ)鈣離子時(shí)，可采用碳酸鈣沉積試驗(yàn)法中蒸發(fā)濃縮試驗(yàn)步驟，但必須先加磷酸鈣阻垢劑，后加PO4^3-。為防止試驗(yàn)中由于碳酸鈣的沉積而加速磷酸鈣沉積的相互干擾作用，在加磷酸鈣阻垢劑的同時(shí)還需要加碳酸鈣阻垢劑等復(fù)合藥劑。

7．0 試驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)

將試液試驗(yàn)前、后PO₄^3-濃度與不加阻垢劑的空白試液PO₄^3-濃度做對(duì)比，計(jì)算不同阻垢劑用量相應(yīng)的阻垢關(guān)系的曲線(簡稱阻垢曲線)。

同時(shí)還應(yīng)測(cè)定Ca²⁺濃度進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。阻垢率按下式計(jì)算：

式中：   PO₄₀^3- —  試液試驗(yàn)前實(shí)測(cè)的PO₄^3-濃度。

PO₄₁^3-— 加阻垢劑試液試驗(yàn)后的PO₄^3-濃度。

PO₄₂^3-— 不加阻垢劑試液(空白)在相同試驗(yàn)條件下的PO₄^3-濃度。

注：a、文中的Ca²⁺均以CaCO₃計(jì)。

b、也可用蒸餾水代替去離子水。_----

8．0藥劑含磷阻磷酸鈣垢

   當(dāng)評(píng)定的藥劑中含磷用原來的公式來計(jì)算導(dǎo)致錯(cuò)誤，所以針對(duì)此問題實(shí)驗(yàn)室總結(jié)了合理的解決辦法。實(shí)驗(yàn)中除了做不加阻垢劑空白實(shí)驗(yàn)和加阻垢劑溶液中同時(shí)含有磷酸根和鈣離子的實(shí)驗(yàn)外考慮含磷藥劑的影響。另外相對(duì)應(yīng)做一組藥劑空白實(shí)驗(yàn)，在此溶液中只加磷酸根不加鈣離子同時(shí)加相對(duì)應(yīng)的阻垢劑實(shí)驗(yàn)過程同樣進(jìn)行，這樣考慮到藥劑磷酸根的影響，在計(jì)算過程中相對(duì)應(yīng)除去藥劑中的磷從而不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。阻垢率按下式計(jì)算：

式中：   PO₄₀^3- — 不加阻垢劑試液(空白)在相同試驗(yàn)條件下的PO₄^3-濃度。

PO₄₂^3-— 含鈣離子和磷酸根試液加阻垢劑試驗(yàn)后的PO₄^3-濃度。

PO₄₁^3-— 含磷酸根和藥劑的試液(藥劑空白)在相同試驗(yàn)條件下的PO₄^3-濃度。

注：a、文中的Ca²⁺均以CaCO₃計(jì)。

b、也可用蒸餾水代替去離子水。_---

水處理劑阻垢性能測(cè)定——鋅鹽沉積法

1．0應(yīng)用范圍

對(duì)于分散和抑制鋅鹽沉積的藥劑，宜先在實(shí)驗(yàn)室強(qiáng)化條件下進(jìn)行簡單快速的初步篩選評(píng)價(jià)。本法就是基于這個(gè)目的而建立的。

   本法只針對(duì)鋅在循環(huán)冷卻水中的初始成垢趨勢(shì)進(jìn)行評(píng)定，而對(duì)其已成垢物的**和成垢進(jìn)程不作研究。

   本法對(duì)實(shí)際循環(huán)冷卻水中影響鋅鹽沉積的主要影響因素：PH值、溫度、Zn²⁺、Ca²⁺、堿度等模擬了現(xiàn)場堿性水運(yùn)行指標(biāo)，如溫度控制在80℃，PH值穩(wěn)定在9左右，它可為下一步動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)和現(xiàn)場應(yīng)用提供依據(jù)，而且對(duì)進(jìn)一步的研究工作有指導(dǎo)意義。

2．0 原理

根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康模x定試驗(yàn)用水，加入所需評(píng)定的阻垢劑及Zn²⁺，在80℃條件下蒸發(fā)濃縮至1.5~2倍，達(dá)到PH值升高和成垢離子相應(yīng)增加，恒溫靜置10小時(shí)后，分析測(cè)定澄清液中的Zn²⁺、Ca²⁺濃度和PH值以及PO₄^3-濃度，以評(píng)定阻垢劑的阻垢性能。

3．0 試驗(yàn)用水

3．1 配制水：配制成鈣離子和碳酸氫根離子濃度為250毫克/升，濃縮1.5倍后鋅離子濃度為5毫克/升的水質(zhì)。如果評(píng)定的內(nèi)容有磷酸鋅，還需在配制水中加入一定量的磷酸根離子。

3．2 現(xiàn)場水：當(dāng)為現(xiàn)場篩選配方時(shí)，可用現(xiàn)場水?，F(xiàn)場可直接生產(chǎn)補(bǔ)充水，也可配成生產(chǎn)補(bǔ)充水，還可以根據(jù)濃縮倍數(shù)的需要往生產(chǎn)補(bǔ)充水或配制的生產(chǎn)補(bǔ)充水中補(bǔ)加鈣離子、碳酸氫根離子。無論采用哪種水，鋅離子濃度都應(yīng)配成濃縮1.5倍后為5毫克/升的水質(zhì)。

4．0 儀器

4．1 多孔恒溫水浴鍋，滿足恒溫控制80 ℃ 的要求。

4．2721分光光度計(jì)。

4．3 自動(dòng)顯示酸度計(jì)。

4．4 容量瓶50、100、500、1000ml。

4．5 移液管：1、2、5、10、50ml.

4．6 微量滴定管：酸式10ml。

4．7 分析定鈣器具。

5．0 試驗(yàn)貯備液配制

5．1鋅鹽貯備液：用試劑級(jí)七水硫酸鋅(分子量287.54)配制成濃度為11克/升的水溶夜，該液含Zn²⁺2.5mg/ml。

5．2 磷酸鹽貯備液：用預(yù)先在105℃烘箱內(nèi)干燥過的試劑級(jí)磷酸二氫鉀配制成含KH₂PO₄3.583克/升的水溶液，該液含PO₄^3-2.5mg/ml。

5．3鈣鹽貯備液：用試劑級(jí)二水氯化鈣配制成含CaCl₂36.04克/升的水溶液，該液含Ca²⁺25mg/ml。

5．4 碳酸鹽貯備液：用試劑級(jí)碳酸鈉配制成NaHCO₃42.00克/升的水溶液，該液含HCO₃^-25mg/ml。

5．5 阻垢劑貯備液：配制成含阻垢劑有效成分為2mg/ml的稀釋液。

5．6 測(cè)定Zn²⁺(分光光度法)、PO₄^3-(抗壞血酸法)所需試劑。

6．0 試驗(yàn)程序

以Ca2+和HCO3-濃度均為250mg/L的配制水，再濃縮1.5倍為例。為了盡量減少系統(tǒng)誤差，推薦每次試驗(yàn)采用一次配水的方法，然后分別進(jìn)行藥劑篩選評(píng)定試驗(yàn)。下面是配制1升試驗(yàn)水的方法及試驗(yàn)程序。

6．1 取1000ml容量瓶，依次加入10ml鈣鹽貯備液，900ml去離子水，10ml碳酸鹽貯備液，補(bǔ)加去離子水至容量瓶刻度線，蓋緊瓶塞，并搖蕩均勻。該液含Ca²⁺和HCO₃^-均為250mg/L。

6．2 另取1000ml燒杯，準(zhǔn)確加入試驗(yàn)所需之阻垢劑貯備液和1ml鋅鹽貯備液，然后量取750ml(6.1)的配制水加入此杯中。

6．3 如果評(píng)定磷酸鋅沉積時(shí)，需加入1ml磷酸鹽貯備液。

6．4 攪拌均勻后，將燒杯置入已升溫至50℃左右的恒溫水中進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，溫度升至80℃時(shí)開始恒溫并記時(shí)，當(dāng)試液蒸發(fā)濃縮至500ml刻度線時(shí)，取出燒杯，將試液移至500ml容量瓶中，由于試液受熱體積膨脹，液面應(yīng)高出容量瓶刻度線一定高度，試液不足時(shí)，用去離子水補(bǔ)足、搖勻，加蓋繼續(xù)置入80℃恒溫水浴中，從記時(shí)開始，恒溫10小時(shí)。

6．5 試驗(yàn)滿10小時(shí)后，關(guān)閉電源，根據(jù)分析時(shí)間要求，可進(jìn)行自然冷卻或放入涼水中快速冷卻至室溫。冷卻后，若液面低于容量瓶刻度線，可用去離子水補(bǔ)至刻度線，搖蕩均勻，再進(jìn)行過濾，分析Zn²⁺、PO₄^3-、Ca²⁺濃度和測(cè)定PH值。

6．6 試驗(yàn)中應(yīng)同時(shí)進(jìn)行不加阻垢劑而其它步驟相同的空白試驗(yàn)以做對(duì)比。

6．7 選用(3.2)現(xiàn)場水，取消(6.1)試驗(yàn)程序。可取一定的現(xiàn)場水配制成含同一Zn濃度的水質(zhì)，即3.33毫克/升。該水質(zhì)試驗(yàn)濃縮1.5倍后，其理論Zn²⁺濃度為5毫克/升。

7．0 試驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)

    將試液試驗(yàn)前后Zn²⁺濃度與不加阻垢劑的空白試液Zn²⁺濃度做對(duì)比，計(jì)算不同阻垢劑用量相應(yīng)的阻垢率，做出阻垢劑用量和阻垢關(guān)系的曲線(阻垢曲線)。

同時(shí)還應(yīng)測(cè)定PO₄^3-、Ca²⁺濃度進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。阻垢率按下式計(jì)算：

式中：   Zn₀²⁺ —  試液試驗(yàn)前實(shí)測(cè)的Zn濃度。

          Zn₁²⁺ —  加阻垢劑試液試驗(yàn)后測(cè)定的Zn濃度。

          Zn₂²⁺ —  不加阻垢劑試液(空白)在相同試驗(yàn)條件下的Zn濃度。

注：a、文中的Ca²⁺均以CaCO₃計(jì)

    b、也可用蒸餾水代替去離子水。