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摘 要

在当前的电力、化工行业的循环水冷却系统通常用碱性冷却水处理，这使得循环水系统在高pH值的条件下运行，这使得冷却水对设备、管道的腐蚀性减小，也节约了缓蚀剂的用量，但同时也给循环水处理中最常用的锌盐的使用带来了困难。本论文主要通过腐蚀试验和阻垢试验对复配水质稳定剂中锌盐的稳定性进行研究，通过失重法评价不同配方的缓蚀性能，EDTA滴定法测定Ca² 浓度来评价其阻垢性能，然后通过分光光度法测定冷却水中的Zn² 浓度来评价不同配方的溶锌性能。试验结果表明：（1）在碳钢的腐蚀过程中，PBTCA有着较好的缓蚀阻垢作用；(2)PBTCA和锌盐之间存在着较好的协同作用；（3）HPMA拥有较好的分散作用和溶锌性能。

关键词: 锌盐 HPMA 缓蚀 阻垢 分散

Experimental study on the stability of zinc salt in compound water quality stabilizer
Abstract

In the current power and chemical industries, circulating water cooling systems are usually treated with alkaline cooling water, which makes the circulating water system operate at a high pH, which reduces the corrosivity of cooling water on equipment and pipelines, and also saves the use of corrosion inhibitors. amount, But at the same time, it also brings difficulties to the use of zinc salts that are most commonly used in recycling water treatment. In this paper, the stability of zinc salt in complex water stabilizer is studied by corrosion test and scale inhibition test, the corrosion inhibition of different formulas is evaluated by weightless method, and the ca2 concentration is determined by EDTA titration method. Then, the zn2 concentration in cooling water was determined by spectrophotometry to evaluate the zinc dissolution properties of the compound formula. The experimental results show that:(1) PBTCA has a good corrosion resistance and scale resistance to carbon steel; (2)PBTCA and zinc salt have good synergy; (3) HPMA has good dispersion and zinc dissolution performance.

Key words: Zinc salt;HPMA;Corrosion;Inhibition scale;Dispersion

目 录

第一章 文献综述 1

1.1 前言 1

1.2 循环冷却水处理技术简介 1

1.3 缓蚀剂和阻垢剂 2

1.3.1缓蚀机理和阻垢机理 2

1.3.2缓蚀阻垢水处理剂的使用目的 4

1.3.3研究缓蚀阻垢剂的重要意义 4

1.3.4缓蚀剂和阻垢剂的发展方向 6

1.4 分散剂 6

1.4.1分散剂作用机理 6

1.4.2常用的阻垢分散剂种类 7

1.共聚物阻垢分散剂 7

2.膦酸基和聚羧酸阻垢分散剂 7

1.5 锌盐缓蚀剂 7

1.5.1锌盐减缓腐蚀的原理 7

1.5.2锌盐的协同作用 8

1.5.3锌离子在不同pH下的表现 8

1.6 水解聚马来酸酐 8

1.7 PBTCA 9

第二章 实验内容 10

2.1 实验方案 10

2.2 实验设备 10

2.3 实验材料 11

2.4 实验流程 11

2.4.1准备试样和试剂 11

2.4.2缓蚀性能试验 13

2.4.3阻垢性能试验 14

2.4.4锌离子浓度的测量 14

第三章 试验结果与分析 16

3.1 缓蚀试验结果 16

3.1.1 单独使用PBTCA测得的缓蚀性能 16

3.1.2 PBTCA,锌盐复合配方的缓蚀性能 17

3.1.3 PBTCA,锌盐，HPMA的三元复合配方的缓蚀性能 18

3.2 阻垢试验结果 19

3.2.1PBTCA单配方的阻垢性能 19

3.2.2PBTCA,锌盐复合配方的阻垢性能 20

3.2.3PBTCA,锌盐,HPMA三元复合配方的阻垢性能 21

3.3锌离子浓度测量结果 22

第四章 结论与展望 23

4.1 结论 23

4.2 展望 23

参考文献 24

致谢 26

第一章 文献综述

1.1 前言

在工业生产的过程中，循环冷却水[1]是一项所占比重非常大的用水大项。伴随着循环冷却水的使用，不可避免地会在系统中发生腐蚀[2]和堆积污垢的情况，因此要在循环水系统中加入缓蚀阻垢剂[3]来抑制此种现象的发生。当前在电力、化学等工业产业的循环水系统大部分采用碱性冷却水处理，就是指循环水系统要在较高的pH值的情况下运行，在这种情况下设备、管道比在酸性条件下运行的腐蚀性要小，缓蚀剂的用量也可以得到减小，但是锌盐缓蚀剂在碱性条件下是比较困难起作用的。然而锌盐在工业循环冷却水处理中是一种最为常用的缓蚀剂。因此，研究锌盐在高pH值冷却水中稳定的复配水质稳定剂是具有重大意义的。

1.2 循环冷却水处理技术简介

在21世纪的今天，科技水平得到了很大的提高，人们的的物质生活得到了很大的丰富，在生活和生产过程中的用水量也在急剧上升。在化工产业中，循环冷却水得到了广泛的应用。工业循环水对水的要求是比较高的，对于水温要求较低，这样可以提升某些产品的产量，也降低了用水量。对于水的质量要求是低浑浊度[4]、不容易结成水垢、不易产生腐蚀现象，还有不易滋生细菌和藻类，若达不到要求则会使得设备管道的堵塞及腐蚀，这些都会导致降低产量甚至使设备报废。在工业生产的过程中，对于循环水的处理是将适当的药剂加入到整个循环水系统中，在此期间药剂的浓度要保持在适当的范围内，不能上下浮动过大。处理过的循环水经过水泵的加压，伴随着和系统各个装置的热量的交换，交换过热量的循环水拥有着比高的热量、温度，因而对药剂的耐热性也有着比较高的要求。进入到回水系统后，循环水在冷却塔流下，与上升的空气交换热量，从而达到使循环水降温的目的，循环水最后进入循环水冷却池。在使用循环水的过程中，因为对水的浊度有一定的标准，要过滤掉循环水中的杂质才能正常使用，因此设有过滤杂质的设备。而在循环水的吸水池中要加入适当的缓蚀剂和阻垢剂，这样可以使循环水系统的表面产生一层沉淀膜，这样可以预防系统中管道的腐蚀以及产生的污垢，减少对工业生产的不良影响。循环水处理是一项复杂的需要多次实验和实践的重要技术。

1.3 缓蚀剂和阻垢剂

1.3.1缓蚀机理和阻垢机理

1.阻垢机理。水垢的形成是一个长期过程，水垢最经常沉积在换热器表面，这种水垢也是危害最大的一种垢层。水垢是一种在金属表面产生的垢层，主要成分是微溶性盐类。阻垢机制是将阻垢剂添加到循环冷却水当中，因为阻垢剂可以提高浓缩倍数，所以不仅能减少水垢的生成，还能降低系统的补水量和排污量。一般情况下，阻垢剂的形成过程包括结晶[5]、晶体集合沉淀，因此阻垢剂的阻垢机理有以下几种。首先、阻垢剂能够使污垢结晶内部应力增大，晶体本身会产生变形和破裂、氧化皮分解。二是络合增溶。抑制结垢的试剂中的某些成分在循环水中钙、镁离子组合成对比原来试剂更稳定的螯合物[6]，增加钙、镁盐在循环水中的溶解量，有效防止垢的形成。最后，阻垢剂中其阻垢作用的主要是阴离子的试剂，碳酸钙结成的垢与阴离子发生了微晶物理化学反应，使微晶表面形成电双层，可以防止垢的形成。此外，还存在着可再生的浮雕膜假说和电双层效应的机理[7]等。水处理技术中阻垢性能也是一项非常重要的要求。

2.缓蚀机理。缓蚀是选用合适的缓蚀剂来确保缓蚀作用能稳定发生，减少腐蚀的现象。常用的缓蚀剂有重酸盐、锌盐、磷酸盐、聚磷酸盐等。它们的作用方式有以下两种：

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