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1、 1.2阻垢分散劑分散、阻垢劑是指具有能分散水中的難溶性無機鹽、阻止或干擾難溶性無機鹽類在金屬表面的沉淀、結垢功能,并維持金屬設備有良好的傳熱效果的一類藥劑。 分散、阻垢劑的作用機理分為:晶格畸變作用、絡合增溶作用、靜電斥力作用。晶格畸變作用是由分子中的部分官能團在無機鹽晶核或微晶上,占據(jù)了一定的位置,阻礙和破壞了無機鹽晶體的正常生長,減慢了晶體的增長速率,從而減少了鹽垢的形成;與此同時,由于分散、阻垢劑分子在晶體表面的吸附,晶體即使增長,也只能畸形地增長,這就使晶體產(chǎn)生畸變。畸變后的晶體與金屬表面的粘附力減弱,因此不易沉積于金屬表面上;分散劑所吸附的微晶帶有相同的電荷,在靜電斥力的作用下,阻
2、礙了微晶體因相互碰撞而形成的大晶體的沉淀趨勢,使之隨聚合物擴散到水中。晶格畸變作用除同聚合物相對分子質量大小有關外,同功能性基團的特性也有密切關系。巰水基能增強聚合物的晶格畸變和分散作用,因為鐵屑和成垢物質是親水固體,聚合 吸附在其表面后,巰水基團向外,使原來親水性物質的表面變?yōu)樵魉?,促進了垢層的開裂。 增溶作用是共聚物溶于水后發(fā)生電離,生成帶負電性的分子鏈,它與Ca2+形成可溶于水的絡合物或螯合物,從而使無機鹽溶解度增加,起到阻垢作用。 靜電斥力作用是共聚物溶于水后吸附在無機鹽的微晶上,使微粒之間斥力增加,阻礙它們的聚結,使它們處于良好的分散狀態(tài),從而防止或減少垢物的形成。 1.2.1有機
3、膦酸鹽和膦酸酯1、氨基三亞甲基膦酸ATMP(見緩蝕劑講解)2、羥基亞乙基二膦酸HEDP(見緩蝕劑講解)3、2-膦酸基-1,2,4-三羧酸丁烷PBTCA(見緩蝕劑講解)4、多元醇膦酸酯分子式:PO 4HR1R2多元醇膦酸酯分為兩類:A類為不含氮的多元醇膦酸酯,即多數(shù)為聚氧乙烯醚的膦酸酯,為棕色膏狀物;B類為含氮的多元醇膦酸酯,即多羥基化合物的膦酸混合脂,為醬黑色粘稠液體。 A類多元醇膦酸酯特別是用于油田回注水的阻垢。B類多元醇膦酸酯用于煉油廠、化工廠、化肥廠、空調系統(tǒng)和銅制換熱器等循環(huán)冷卻水的阻垢劑,特別對油田的含油污的冷卻水有特殊的處理效果。多元醇膦酸酯在阻垢方面是很有效的,甚至在循環(huán)冷卻水系
4、統(tǒng)中已有鈣垢沉淀的情況下,可以使之逐漸疏松消解,生成易于流動的絮狀物而被水帶走。它對硫酸鈣垢有效好的阻垢作用,而對碳酸鈣垢的作用較差。多元醇膦酸酯在緩蝕方面也是很有效的。有機膦酸酯主要是一種對金屬鐵的緩蝕劑,但聚氧乙烯基膦酸酯和聚氧乙烯基焦膦酸酯由于在分子中引進了多個氧乙烯基。所以與一般的有機膦酸酯相比,不僅提高 了對碳酸鈣的阻垢和對泥沙的分散能力,也提高了其緩蝕性能。尤其還消除了一般的有機磷酸酯易水解成正磷酸鹽的缺點,其穩(wěn)定性遠遠高于一般的有機磷酸脂。 多元醇膦酸酯適用于銅材質換熱器等不能使用氯氣作為殺菌處理的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。也特別適用于作油田污水回注過程中的阻垢劑。還可與聚磷酸鹽、鋅鹽復配
5、,作為阻垢緩蝕劑使用。作為阻垢緩蝕劑,一般用量為45mg/L。單獨使用可加入本品510mg/L,能防止結垢,加入量再高些,還具有良好的緩蝕效果,一般可在pH值7.08.5左右使用。需注意的是: A類:不宜與鋅離子復合,否則會出現(xiàn)鋅鹽沉淀。 B類:對鋅鹽有良好的穩(wěn)定作用,可與鋅離子復配。 1.2.2聚合物1、丙烯酸-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物AMPS分子式:(C3H4O2)m(C7H13NO4S)n無色或淡黃色透明粘稠液體,能與水無限溶。含ATMP共聚物在工業(yè)循環(huán)冷卻水處理中是良好的阻垢分散劑。與傳統(tǒng)的丙烯酸類阻垢分散相比,該種阻垢分散劑在高溫、高堿度、高硬度、高pH值條件下,不僅對
6、水中碳酸鈣、磷酸鈣、硫酸鈣、氫氧化鐵等沉積物有良好的抑制作用,對Zn 2+、Mn2+、Fe2+等離子及粘泥和氧化鐵均具有優(yōu)良的分散性能且能有效地分散顆粒物,穩(wěn)定金屬離子和有機膦酸。該種阻垢分散劑水解率低,尤其適用于全有機系配方,在高硬度和高pH值的循環(huán)冷卻水中應用。 因為共聚物中含有磺酸鹽基團,可以有效地防止由于均聚物與水中離子反應而產(chǎn)生難溶性鈣凝膠。且無論是單獨使用還是與鋅鹽、磷酸鹽等復配使用,均表現(xiàn)出較好的阻垢和緩蝕性能,當它與硼酸鹽。鋅鹽復配時,可組成對碳鋼有良好緩蝕作用的緩蝕劑。該共聚物可與許多緩蝕劑、阻垢劑復配使用,尤其是與鋅鹽、磷酸鹽、有機磷酸鹽復配使用時,產(chǎn)生明顯的協(xié)同增效作用。
7、它可適用于循環(huán)冷卻水堿性運行和高濃縮倍數(shù)的水質。對環(huán)境無污染,廣泛適用于鋼鐵、石油化工、化肥、電力等工業(yè)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。 使用時應注意:(1)含AMPS共聚物隨AMPS含量的不同及共聚物中其他組分的差異,產(chǎn)品的性能各不相同,應根據(jù)水質的情況進行選擇。如:對于高硬度的結垢性較強,腐蝕性較弱的水質,可選擇丙烯酸含量較高的共聚物,既可以降低成本又可達到良好的足夠效果;對于磷酸鹽。鋅鹽含量較高的水處理配方,應選擇AMPS含量高或第三單體阻磷酸鈣和穩(wěn)定鋅性能好的共聚物,以保證循環(huán)水中的鋅和磷酸鹽的穩(wěn)定性。(2)作為工業(yè)循環(huán)冷卻水處理用阻垢分散劑,含AMPS共聚物可單獨使用,也常與其他藥劑如聚磷酸鹽。有
8、機膦酸鹽、鋅鹽以及水處理用的羧酸聚合物、共聚物配合使用,能取得良好阻垢緩蝕效果。單獨使 用時,投加量一般為210mg/L,連續(xù)投加。但在大多數(shù)情況下是與多種水處理藥劑復配使用。 (3)含AMPS共聚物具有優(yōu)異的對氧化鐵的分散性能,特別是在中性或堿性水處理配方中,并且具有一定的緩蝕效果,與緩蝕劑復合使用有協(xié)同增效作用。(4)含AMPS共聚物不僅在高硬度水中具有優(yōu)異的阻垢性能,由于其對鋅鹽有很好的分散性能,可使循環(huán)水中的鋅離子含量高達5 mg/L以上,為保證低硬度的或各種腐蝕性水質降低腐蝕速率、提高處理效果提供了可能。 1.3殺生劑在敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中,人們經(jīng)??梢钥吹轿⑸铮ň澹┐罅可L繁
9、殖的情況。粘泥和藻類的附著,可降低冷卻塔和換熱器的熱效率,嚴重時會導致冷卻水水質迅速惡化,緩蝕阻垢藥劑失效。冷卻塔填料和換熱管路堵塞,有的造成換熱器腐蝕、甚至穿孔,嚴重影響生產(chǎn),并直接帶來經(jīng)濟損失。因此,對水中微生物的控制是十分必要的??刂莆⑸锷L最有效和最常用的方法之一是投加殺生劑(又稱殺菌滅藻劑)。另外,殺生劑還用于油田水處理、空調水處理中控制微生物生長,以及用于飲用水處理、污水處理中的消毒等。 理想殺生劑應具有以下特性:廣譜高效性、有較強的剝離能力、不污染環(huán)境、抗氧化性、無腐蝕性、與其他水質穩(wěn)定劑的相容性、寬的pH值適用性、使用安全、容易操作且價格適中。殺生劑按其殺生機制將它們分為兩大
10、類:氧化性殺生劑和非氧化性殺生劑。常用的氧化性殺生劑有:氯、溴和溴化物、二氧化氯、次氯酸鹽、臭氧、過氧乙酸和氯化異氰尿酸等。常用的非氧化性殺生劑有:季銨鹽、氯酚類化合物、有機硫化合物、有機錫化合物、醛類化合物、有機溴化合物等。 1.3.1氧化性殺生劑氧化性殺生劑是具有強烈氧化性的殺生劑。通常是一種強氧化劑,能夠使微生物體內一些和新陳代謝有密切相關的酶發(fā)生氧化而被殺滅。除了殺死微生物之外,也會對其他水處理藥劑產(chǎn)生氧化分解作用,特別是在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中會影響緩蝕劑、阻垢劑的處理效果。氧化性殺生劑對水中其他還原物質能起氧化作用,故當水中存在有機物、硫化氫以及亞鐵離子時,會消耗一部分殺生劑,降低它們的
11、殺生效果。因此,在使用需要特別注意其加入方式、加入位置以及與緩蝕阻垢劑的加入時間間隔和先后順序等方面的問題,避免產(chǎn)生相互影響。 循環(huán)冷卻水中常用的氧化性殺生劑有:含氯化合物、過氧化物、含溴化合物等具有氧化性質的化合物。它們普遍具有殺菌速度快、殺生效果的廣譜性、處理費用低、對環(huán)境污染相對影響較小、微生物不易產(chǎn)生抗藥性等優(yōu)點。不足之處在于受水中的有機物和具有還原性物質的影響較大、藥效時間短、受水中pH值影響較大、分散滲透、剝離效果差等。1、二氧化氯分子式:ClO 2二氧化氯在常溫下是黃綠色至橘黃色氣體,具有與氯氣相似的刺激性氣味。其液態(tài)為紅褐色液體,固態(tài)為橙黃色結晶。含有結晶水時,為黃色水合結晶(
12、ClO28H 2O)。二氧化氯易溶于水,其水溶液不穩(wěn)定,會逐漸分解釋放出Cl2。 二氧化氯溶液在冷暗處十分穩(wěn)定。易被硫酸所吸收,但不與硫酸起反應。溶于堿溶液而生成次氯酸鹽和氯酸鹽。有強氧化作用,其水溶液能將氯和碘分別氧化成高氯酸和碘酸。當受熱或混雜能促進氧化作用的有機物時,易引起爆炸。二氧化氯具有較強腐蝕性,有與鋅、鈣、鋁、鎂、鎳反應生成相應的亞氯酸鹽?,F(xiàn)今國內和國外已制成了ClO2濃度為2%的穩(wěn)定的二氧化氯溶液,溶液中添加有硼酸鈉、過硼酸鹽等作為穩(wěn)定劑。穩(wěn)定性二氧化氯為一種無色或略帶黃色的透明液體,穩(wěn)定的二氧化氯溶液無毒,無味、不揮發(fā),不易燃,性質穩(wěn)定,貯存和使用方便。二氧化氯主要是通過釋放
13、新生態(tài)氧而起到殺生作用。在水中反應如下: ClO2+H 2O3O+2H +Cl- 新生態(tài)氧具有很強的氧化能力,對微生物細胞壁有較好的吸附和滲透性能,可有效地氧化細胞內含巰基的酶,從而快速抑制細胞內蛋白質的合成,使蛋白質中的氨基酸氧化分解,從而將菌藻分解殺死。其殺生作用具有以下特點:(1)殺生效果好,作用快,持續(xù)時間長;(2)殺生作用受pH值影響小;(3)殺生效果不受氨的影響;(4)隨濃度與溫度的升高,二氧化氯的殺生能力增強;(5)二氧化氯毒性低,消毒不產(chǎn)生氣味和有毒物質;(6)同時具有殺死細菌、病毒和芽孢的作用。 二氧化氯采用沖擊式加藥,加藥量以余氯控制在0.52.0mg/L為準。穩(wěn)定性二氧化
14、氯也采用沖擊式加藥,加藥量為3050mg/L,余氯控制在0.52.0mg/L,在使用前活化很重要,如果不進行活化或活化不完全將使穩(wěn)定性二氧化氯的活性大大降低;穩(wěn)定性二氧化氯活化一般采用加酸的方法?;罨蟮乃幰簯斕煊猛?。如作粘泥剝離劑用,可投加100200mg/L。使用二氧化氯做循環(huán)冷卻水殺菌劑,由于其強氧化性使一些緩蝕阻垢劑分解,降低其緩蝕阻垢性能。在生產(chǎn)和使用二氧化氯時,應采取必要的防護措施,避免日光照射,遠離火源。不得使二氧化氯接觸有機物,以免發(fā)生爆炸。 2、二氯異氰尿酸鈉993分子式:C3Cl2N3NaO3或NaCl2(NCO)3白色結晶粉末,有效氯64.5%(理論值),工業(yè)品一般為6
15、2%。干燥的產(chǎn)品穩(wěn)定。遇水、稀酸和堿分解成氰尿酸和次氯酸。二氯異氰尿酸鈉是一種新型氧化性殺生劑,能適應循環(huán)冷卻水的堿性水處理,對各種菌藻有優(yōu)異的殺滅作用,殺生效果為氯的100倍,特別是對藻類的殺滅作用很好。它與水的反應產(chǎn)物異氰尿酸是次氯酸的穩(wěn)定劑,能起到貯存次氯酸、穩(wěn)定有效氯的作用,可是極不穩(wěn)定的次氯酸不發(fā)生分解,從而大大提高了殺生效力。而且其水解產(chǎn)物異氰尿酸可防止日光對有效氯的破壞作用。 1.3.2非氧化性殺生劑1、氯化十二烷基二甲基芐基銨1227分子式:C21H 38ClN淡黃色蠟狀物。微溶于乙醇,易溶于水,水溶液呈堿性。搖振時產(chǎn)生大量泡沫。長期暴露空氣中已吸潮。其性質穩(wěn)定,耐光,耐壓,耐
16、熱,無揮發(fā)性。通常工業(yè)品是含40%或50%有效成分的水溶液,呈無色或淺黃色粘稠液體,有芳香氣味并帶苦杏仁味。 1227對殺滅菌藻有高效、毒性小、可溶于水、不受水硬度影響、使用方便、成本低等優(yōu)點。還具有對貼金屬緩蝕性、清洗以及剝離粘泥和除去水中臭味的功能。 1227對異養(yǎng)菌的殺生效果較好,殺霉菌的效果則較差,對硫酸鹽還原菌也有優(yōu)異的殺滅效果,他的滅藻效果比殺菌效果更好,特別適用于大型石油化工裝置中循環(huán)冷卻水處理用作殺菌滅藻劑和粘泥剝離劑。2、4-異噻唑啉-3酮分子式:(1)C4H 4NOSCl(2)C4H 5NOS本品是5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮和2-甲基-4-基異噻唑啉-3-酮的混
17、合物,外觀為琥珀-金黃色或淡綠色到藍色透明或者是微渾濁液體。沒有氣味或略有氣味。異噻唑啉酮是廣譜、高效非氧化型殺菌劑、防霉劑,廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)各個領域??勺鳛楣I(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、空氣洗滌劑、釀造廠、 造紙工業(yè)等的殺菌滅藻劑、粘泥防止劑。 異噻唑啉酮殺生劑作為工業(yè)水處理殺生劑,具有以下特點:(1)廣譜抗菌能力,它對工業(yè)冷卻水系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的藻類、真菌、細菌均能進行有效的控制和殺滅,是一種高效廣譜殺生劑。(2)對pH值使用范圍廣(3)使用濃度低,藥效持續(xù)時間長(4)配伍性好,在通常使用濃度下,異噻唑啉酮與氨緩蝕劑、阻垢分散劑和大多數(shù)陰離子、陽離子和非離子表面活性劑等相容性好。(5)能有效地阻止粘泥的
18、形成(6)不產(chǎn)生泡沫(7)對環(huán)境無害 異噻唑啉酮殺生劑在循環(huán)冷卻水中的用量一般在20100mg/L之間。 3、水合肼(水和聯(lián)氨)分子式:N2H 4H 2O無色發(fā)煙液體,呈弱堿性,可燃。熔點-51.7。沸點120.1。相對密度d(21/4 )1.032。與極易還原的汞、銅等金屬氧化物和多孔性氧化物接觸時,會起火分解。能與水和乙醇混溶不溶于氯仿和乙醚。能從空氣中吸收二氧化碳。對玻璃、橡膠等材料有腐蝕性。在工業(yè)水處理中用作脫氧劑和殺菌劑。最適用于使用亞硝酸鹽為緩蝕劑的閉路循環(huán)水系統(tǒng),防止硝化細菌滋生。一般使用濃度為50100mg/L。 %100原始菌數(shù)存活菌數(shù)原始菌數(shù)殺菌率 濃度)在相同試驗條件下的不加阻垢劑試液(空白濃度后的加阻垢劑的試液,試驗濃度得的理論濃度再乘以濃縮倍數(shù)而試液試驗前實測的阻垢率 222 221 2220 2220 2221 aa aa%100aCa aa CC CCa CaCCa CCC