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新型阻垢劑 BHMTPMPA


(1.西安熱工研究院有限公司,陜西 西安  710032;2.東北電力大學,吉林 132012;3.鄒平縣東方化工有限公司,山東 鄒平;4.華能楊柳青熱電有限公司,天津 300042;5.華能銅川電廠,陜西 銅川  727100)

1 阻垢技術現狀及發(fā)展趨勢

有機膦酸自 20 世紀 60 年代引入國內循環(huán)水處理領域,由于其熱穩(wěn)定性好、耐水解、阻垢性能優(yōu)異而被廣泛應用[1].目前有機膦酸(ATMP、HEDP)及其鹽仍然是最廣泛應用的阻垢劑,但其不能有效抑制膦酸鈣垢、鋅垢以及氧化鐵沉淀等。含磷化合物是微生物的營養(yǎng)源之一,易滋養(yǎng)菌藻,使環(huán)境水體營養(yǎng)化,從而造成水體污染[2]。有機膦系列阻垢劑在火電廠循環(huán)水系統(tǒng)使用,系統(tǒng)易滋生菌藻,產生粘泥,引發(fā)對銅合金、不銹鋼等凝汽器管的腐蝕。目前對循環(huán)水系統(tǒng)排污水已限制磷的排放,因此開發(fā)和應用低磷或無磷、環(huán)境友好型的綠色阻垢劑已成為國內外研究和發(fā)展的方向。

為控制低pH值下循環(huán)水系統(tǒng)的腐蝕,目前普遍采用堿性冷卻水處理法[3]。在堿性處理條件下循環(huán)水及其處理技術有以下發(fā)展趨勢。

(1)為節(jié)約用水,循環(huán)水向高濃縮倍率技術發(fā)展,循環(huán)水水質一般具有高硬度、高 pH 值得特點。

(2)為節(jié)約潔凈水源,中水會用于循環(huán)水系統(tǒng)成為當前循環(huán)水用水的發(fā)展方向,新建大容量火力發(fā)電廠將

使用中水作為電廠建設立項的必要條件。中水作為補充水時,微生物及有機類物質含量高,宜采用低

磷阻垢劑。

2 新型阻垢劑 BHMTPMPA 結構特點

根據國內外對有機膦阻垢劑結構和阻垢機理的研究,并按目前循環(huán)水技術發(fā)展的特點,國內外相繼開發(fā)出了大分子有機膦酸,其分子式為C17H14O15N3P5,分子量為 685.00。

大分子有機膦阻垢劑分子結構中,由于增加了-CH2-,分子量隨之增大,相對磷含量明顯降低;在-CH2-增加的同時,分子結構中起關鍵阻垢作用的-PO(CH)2基團數量增加,阻垢性能得到顯著增強。不同有機膦阻垢劑分子機構中磷含量見表 1。

BHMT 獨特的分子結構使其能和多種金屬離子形成穩(wěn)定的絡合物。在水用也種,BHMT 能離解成 10

正負離子,可以和 2 個或多個金屬離子鰲合,形成 2 個或多個立體結構大分子絡合物,松散于水中,破

壞水垢的正常結晶,從而抑制水垢的形成。

3 BHMT  阻垢性能試驗

采用動態(tài)模擬極限堿度法進行BHMT阻垢性能試驗 [5]

1) 試驗水樣共選用 2 種,分別取自國內 2 個火力發(fā)電廠循環(huán)水系統(tǒng)補充水;試驗溫度為 45℃±1

[4] ;試驗用BHMT由濟源市清源水處理有限責任公司提供,其符合表 2 的指標要求。試驗裝置工藝流程見圖 1。

先在循環(huán)水箱中注入試驗用水,按加藥劑量加入試驗用阻垢劑,攪拌均勻;再在補液槽中加入已按加藥劑量配置的試驗用水;開啟動態(tài)模擬試驗裝置總電源開關,開啟循環(huán)水泵,調節(jié)流量計閥門,使循環(huán)水流量為 1000L/h;流量穩(wěn)定后,開啟換熱器冷卻水閥門及換熱器加熱開關;設定循環(huán)水箱溫度為

45℃。試驗濃縮過程中邊濃縮邊補水,定期去氧,限定堿度 、氯根及硬度 ,直到求出極限濃縮倍率,停止試驗[5] 。

4 BHMT  阻垢性能試驗內容及結果

冷卻裝置

4.1    BHMT  單體阻垢性能

分別在選用的兩水樣中加入 BHMT 單體 6mg/L(按產品計)進行阻垢性能試驗,試驗用水水質及試驗結果見表 3

由表 3 可見,在 2 種試驗水質條件下,加入 BHMT6mg/L(按產品計)均可達到較理想的阻垢效果,

極限堿度分別可達到 9.01mmol/L 11.94/mmol/L

4.2   BHMT  單體與傳統(tǒng)阻垢劑單體阻垢性能比較

對目前循環(huán)水處理普遍使用的有機膦類阻垢劑(ATMP、HEDP、EDTMPSDTPMP) 、羧基膦酸阻垢劑(PBTCA)及逐漸推廣使用的多氨基多醚基膦酸阻垢劑(PAPEMP) 、環(huán)保型阻垢劑(PASP、PESA)與 BHMT 進行阻垢性能對比試驗。

在選用的兩水樣(水質見表 3)中分別加入 BHMT 及其它阻垢劑 6mg/L(按產品計)進行阻垢性能試驗,結果見表 4。


① 所選用阻垢劑除 PAA 有效含量為 48% HEDP 活性組分為 60%的產品外, 其他均為符合相關

國家或行業(yè)標準的產品。

從表 4 可看出, 在 2 種試驗水質及相同阻垢劑加入劑量條件下, BHMT 單體阻垢性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)有機膦阻垢劑 ATMP、HEDP、DTPMP 及環(huán)保型阻垢劑 PESAPASP,并優(yōu)于羧基膦酸阻垢劑 PBTCA,略優(yōu)于大分子阻垢劑 PAPEMP。

4.3  BHMT  復配配方阻垢性能

BHMT 符合配方是以 BHMT 為主要成分,輔以其它成分復配而德/這些成分包括:目前循環(huán)水處理普遍

使用的有機膦類阻垢劑(ATMPHEDP) 、羧基磷酸阻垢劑(PBTCA) 、聚合物分散劑、共聚物分散劑中的一種或多種阻垢劑。3 個符合配方(以下簡稱 BHMT-1,BHMT-2,BHMT-3)的 BHMT-1 BHMT含量較高, 約為 50% (質量百分比, 下同) ; BHMT-2、 BHMT-3 BHMT 含量較低, 為 20%30%; BHMT-1BHMT-2,BHMT-3 中其它阻垢劑共 20%50%BHMT-1BHMT-2、BHMT-3 固體含量相同,均約為 35%。試驗用水仍取自所選的 2 個火電廠,但由于季節(jié)影響,同一水源水質較表 3、表 4 有所變化。試驗結見表5


①傳統(tǒng)復合配方由有機膦、聚合物分散劑等復配而成,總固體含量約為 35%。

從表 5 可看出,在 2 種試驗水質條件下,以 BHMT 為主的復合配方具有良好的阻垢性能,極限堿度

可達 11.50mmol/L, 極限濃縮倍率可達 4.40, 阻垢性能優(yōu)于傳統(tǒng)復配配方。 BHMT 復合配方性能受 BHMT在配方中含量大小影響較大,BHMT 含量高的符合配方阻垢性能明顯優(yōu)越。

4.4  試驗水樣磷含量分析

注: ①所選用阻垢劑除 HEDP 活性組分含量為 60%的產品外,其他均為符合相關國家或行業(yè)標準的產品;

②傳統(tǒng)復合配方由有機膦、聚合物分散劑等復配而成,總固體含量為 35%。

從表 6 可得出,在相同加入劑量下,BHMT單體濃縮倍率每提高 1.0 時磷含量增加值較低,為

1.23mg/L(以PO 43- 計) ,與低磷阻垢劑PAPEMP相當,約為傳統(tǒng)有機膦阻垢劑ATMP、HEDP 50%。復配配方中采用BHMT,濃縮倍率每提高 1.0 磷含量增加值較傳統(tǒng)有機膦復配配方降低 30%50%

5 結 論

1) 在試驗水質條件下,單體使用及在符合配方中使用,BHMT 均具有較好的阻垢效果。

2) 在試驗水質條件下,BHMT 單體阻垢性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)有機膦阻垢劑 ATMP、HEDPDTPMP 及環(huán)保型阻垢劑 PESA、PASP,且優(yōu)于羧基膦酸阻垢劑 PBTCA,略優(yōu)于大分子阻垢劑 PAPEMP。

3) 在試驗水質條件下,BHMT 復合配方阻垢性能優(yōu)于傳統(tǒng)有機膦配方。

4) 使用 BHMT 可明顯降低磷含量。使用單體 BHMT,達到極限濃縮倍率時試驗水樣中磷含量與低磷阻垢劑PAPEMP 相當,約為傳統(tǒng)有機膦阻垢劑 ATMPHEDP 50%;復配配方中采用 BHMT,達到極限濃縮倍率時試驗水樣中磷含量較傳統(tǒng)有機膦復配配方可降低 30%50%。

5 BHMT 用于循環(huán)水,可有效提高循環(huán)水濃縮倍率,降低循環(huán)水的耗水率。

6 BHMT 的使用可有效降低循環(huán)水排污水磷含量,有力環(huán)保;同時,可減輕磷系阻垢劑造成微生物增殖而

引起的腐蝕。

[參 考 文 獻]

[1] 郭軍科,楊紅民,磷系和含磷緩蝕阻垢劑的現狀及展望[ ].天津電力技術,2002, (1.

[2] 宋彥梅,綠色阻垢劑的研究現狀及應用進展[ ].工業(yè)水處理,2005,259.

[3] 唐受印,戴友芝等.工業(yè)循環(huán)冷卻水處理[ ].化學工業(yè)出版社,2003.

[4] 葉文玉. 水處理化學品[ ].化學工業(yè)出版社,2002.

[5] 高秀山,羅獎合,楊東方,等.火電廠循環(huán)冷卻水處理[ ].中國電力出版社,2001.

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