循环水系统中几种水稳剂的运用探讨

王建伟

（天津市化工设计院，天津300193）

循环水系统中几种水稳剂的运用探讨

王建伟

（天津市化工设计院，天津300193）

本文主要介绍TS-NH-4、TS-225C和JDZ-211、JD-802四种水稳剂在循环水系统中的运用，分析这些水稳剂在抑制腐蚀和结垢等方面的作用，探讨其在净化和节约水资源等方面的积极作用及在实际应用中所取得的显著成效。

水稳剂；缓蚀；阻垢；实际应用

循环水在运行中需要经过冷热交换，这样不断的循环的结果就是使水中的溶解盐浓缩，导致结垢。水长期与金属接触，导致金属生锈。这两种情况是导致循环水系统中水质量变差的根本原因。最初的循环水系统一般使用铬系水稳剂来处理，最大的劣势就是造成环境的严重污染。20世纪70年代以后，逐渐用传统有机磷取代铬系水稳剂。虽然减轻了铬的污染，但排放的污水中依旧含有大量的磷，容易造成水体富营养化，不符合可持续发展的要求。随着科学技术的进步和实际生产的需要，20世纪末，国内外研制出高浓缩倍数、低磷型复合水稳剂投入使用，凭借其含磷量低、缓腐阻垢作用明显而逐步得到推广，不仅对缓解工业用水紧张起到重大作用，而且减轻了水体富营养化，更好的保护了水资源和环境。

1 TS-NH-4和TS-225C的缓蚀阻垢效果及实际应用［1］

TS-NH-4和TS-225C都属于低磷稳水剂。由于我国南北水质的特点不同，所以两种水稳剂在处理南方水和北方水时发挥的作用不一样。TS-NH-4水稳剂主要用来处理碱度、硬度及含盐量比较高的北方水，在阻碍结垢方面作用显著。TS-225C水稳剂主要用来处理碱度、硬度及含盐量较低的南方水，在减缓腐蚀方面效果突出。

1.1 TS-NH-4和TS-225C的阻垢作用

分别取一定量的北方水和南方水，将北方水的浓缩倍率配至为4.0倍，南方水的浓缩倍率配至为7.0倍，调整到恰当的pH后，分别加入适量的TSNH-4和TS-225C，在水温保持稳定，在同样的时间内来计算阻垢率。在计算时，必须要测好试验前北方水和南方水中钙离子的浓度和试验后钙离子的浓度，这样，用试样中钙离子浓度减去试验后钙离子浓度所得数据比试验前钙离子浓度减去试验后钙离子浓度的结果，再将其换成百分数即可得到阻垢率。通过计算不难发现，这两种水稳剂都有很强的阻垢性，当TS-NH-4浓度为45mg/L时，其对北方水的阻垢率可达90%以上，当TS-225C浓度为65mg/L时，对南方水的阻垢率能够达到100%。

1.2 TS-NH-4和TS-225C的缓腐作用

在检测TS-NH-4和TS-225C两种稳水剂的缓腐作用时，同样分别采用已经配好水稳剂的北方水和南方水，为了保证金属与水的全面接触，尽量将金属挂立于水中。试验前后分别测量金属的重量、面积、密度以及试验时间。由于腐蚀作用比较缓慢，因此试验时间较长，试验过程中同样需要保持水温的稳定。腐蚀率的计算主要是：首先计算实验前后金属的重量差；其次计算金属的面积、密度及试验时间的积；然后用8760乘以重量差乘以10，计算积的大小（8760表示与一年相当的时间数，10表示与1cm相当的毫米数）；最后两个数据乘积作比即可得到腐蚀率。为了确保这两种水稳剂的缓腐作用，我们可以拿不同的金属做试验，例如铜、不锈钢等等，试验结果见表1。

表1 TS-NH-4水稳剂和TS-225C水稳剂防腐试验结果

1.3 TS-NH-4和TS-225C的实际应用[3]

在测量TS-NH-4水稳剂处理北方工业循环水系统的过程中，循环水的磷含量控制在合理的范围之内，与之前加入的药剂相比，大大降低了磷含量。该水稳剂的浓缩倍率也有较大的提高，而腐蚀率也低于其他药剂。因此该水稳剂在实际运用，表现出了较强的缓腐阻垢作用。在使用TS-225C新型水稳剂处理南方水的运用中，也得到了同样的效果，不管是在浓缩倍率、腐蚀率还是在控制微生物方面，都有了较大的提高。与此同时，减少了系统补水和排污，提高了用水效率，对于应对水资源短缺，节约用水、防治水污染等做出了重要贡献。

2 JDZ-211和JD-802的缓蚀阻垢效果及实际应用

JDZ-211和JD-802也是我国新型的水稳剂。前者是一种低磷配方的水稳剂，具有增溶、静电斥力、晶体畸变、缓蚀的作用；后者是主要成分为含有亲水的活性基团的一种絮凝剂，主要功能是消除水中悬浮物、降低污浊、降低水中氮、磷含量。这两种水稳剂主要用于处理经过污水处理厂后的水源，使处理后的污水达到工业用水的标准，作为循环水系统的补充水，可以缓解城市工业用水的紧张问题［2］。

2.1 JDZ-211水稳剂的缓腐阻垢作用

在检测JDZ-211的缓腐性能时，主要可以采用对比试验法。取同等数量的水，并将金属置于水中，分别加入等量的药剂，使水中药剂的浓度一致并进行编号，在试验过程中做好相关数据的记录。根据腐蚀率的计算公式，分别计算出不同药剂对金属的腐蚀率。将计算得到的数据进行比较会发现，在其他条件相同的情况下，使用JDZ-211水稳剂得到的腐蚀率要远远小于其他药剂。而观察试验现象时我们也能够明显的看出使用JDZ-211新型水稳剂的金属腐蚀面积较小，腐蚀痕迹不明显。由此得出结论，新型JDZ-211具有较强的缓腐性。

在进行阻垢试验时，为了使循环水系统处于不结垢状态，要保证氯根的浓缩倍率与碱度浓缩倍率或与硬度浓缩倍率的差小于等于0.2，由于碱易挥发，因此我们采用后者作为标准。在水流量、药剂量、管材等条件相同的情况下，根据公式计算浓缩倍率和污垢热阻。从计算所得数据来看，新型JDZ-211水稳剂的浓缩倍率高，污垢热阻较低，与其他药剂相比，在阻垢性能方面效果优良（见表2）。

表2 JDZ-211水稳剂的腐蚀试验结果

2.2 JD-802絮凝剂的作用

新型JD-802絮凝剂对于线形结构的大分子的絮凝效果较好，它的突出作用主要表现为降低重铬酸盐指数、降低氨氮、磷含量，提高水质，保护水资源。在试验过程中，我们可以分别在等量污水中加入浓度为10,15,20mg/L的JD-802，测得水中磷含量分别为0.4，0.1，0.2mg/L及氨氮含量分别为9.3，10.1，9.0mg/L。可见，要控制好水与JD-802絮凝剂的配置比例的情况下，水中重铬酸盐指数、磷含量和氨氮含量会减少到国家标准的规定范围之内，使水质达到污水循环利用的标准。

2.3 JDZ-211和JD-802的实际应用[4,5]

JDZ-211新型水稳剂和JD-802絮凝剂主要用于工业用水的净化处理。工业用水可以利用污水处理厂的水，但因为此类水中含有大量的氮、磷等化学成分和细菌等微生物，这就需要对其进行严格的净化处理。具体的处理过程就是对在污水进行处理后，加入适量的JD-802絮凝剂，对水中含有的大相对分子质量絮凝，去除水中水藻、颗粒等大的悬浮物。再在水中加入适量的JDZ-211水稳剂，提高浓缩倍率，使其在缓蚀阻垢方面发挥作用，进一步提高水质，达到工业用水的质量标准。

水资源紧张会制约我国经济社会的发展，特别是工业用水的短缺，将严重影响我国经济的发展速度和发展水平。为了解决这一矛盾，我国在研究新型水稳剂应用方面不断取得突破。从最新研发和使用的水稳剂的特征和功效来看，我们可以把新型水稳剂定义为环境友好型水稳剂。它们的共同特点就是低磷、浓缩倍率高、缓腐阻垢效果明显，降低了水的消耗，提高了水的利用效率，减少了水中磷的含量，减轻了水的富营养化，对于保护环境作用突出，真正实现了经济效益、社会效益和环境效益的统一。

［1］毕衍鹏，杨生柳.新型水稳剂在中水回用中的研究应用[J].华北电力技术，2007（14）.

［2］张凤仙，聂德光.环境友好型水处理剂的研究与应用[J].中外能源.2006(08).

［3］高开荣.国产新型水稳剂在循环水系统中的应用[J].工业水处理.2006(07).

［4］赵晓丹，吴春华，龚云峰.循环冷却水水质稳定剂实验研究[J].上海电力学院学报.2013(05).

［5］袁鹰，刘明源.低膦共聚物水质稳定剂的合成工艺研究[J].化学与黏合.2014(05).

10.3969/j.issn.1008-1267.2015.04.015

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