全有机配方在结垢型水质中的阻垢性能试验
国内外电厂循环冷却水的化学处理配方的研究已相当广泛［1～4］。进入80年代，电厂循环冷却水化学处理配方主要由有机膦酸盐，磺酸基多元共聚物，锌盐及有机铜缓蚀剂等复合而成，但这种配方在使用中存在因pH变化而经常出现锌盐不稳定的问题［5］，且该配方在处理高硬高碱结垢型水质时，阻垢率仅有50％～60％。为提高阻垢效果，大多数电厂采用加无机酸调节pH的办法［6］，这给实际运行管理带来了许多困难。为此，开展全有机配方在电厂结垢型水质中的应用研究具有重要意义。本实验的目的，就是通过阻垢性能实验，筛选出一种可应用于电厂结垢型水质中的全有机药剂配方。新的药剂配方主要由阻垢性能优异的有机膦羧酸盐，多元醇磷酸酯，磺酸基三元共聚物及有机酸等复合而成。在总溶固大于1 200 mg／L、钙硬度大于210 mg／L、镁含量大于76 mg／L、总碱度大于13 mmol／L的试验水质条件下阻垢率大于85％，解决了pH变化下锌盐不稳定的问题。
1 实验部分
1．1 实验用水及水质类型的判断
实验用水按山东某热电厂循环水补充水水质的2．5倍配制。水质分析结果如下：Ca2＋315．5mg／L；Mg2＋76．8 mg／L；Cl－61．2 mg／L；HCO3－813．9 mg／L；SO42－476．0 mg／L；总Fe 0．32 mg／L；总溶固1 364 mg／L；总碱度13．4 mmol／L；pH7．87。从水质分析数据可见，试验用水碱度高，含钙量高，属严重结垢型水质。
1．2 阻垢实验原理与方法
冷却水中的结垢，通常是由于水中的碳酸氢钙在受热和曝气条件下分解生成难溶的碳酸钙垢而引起的，其化学反应可用下式表示：
Ca（HCO3）2→CaCO3↓+CO2↑+H2O
为了模拟冷却水在换热器受热和在冷却塔中曝气的过程，本实验中采用升高温度（水温60℃），并以每小时80 L的空气流量向水中连续鼓入6 h的空气，以带走水中的CO2气体，使上述反应式的平衡向右移动，促进Ca（HCO3）2分解为CaCO3，试液迅速达到自然平衡pH。在试验水中加入水处理剂（配方）后，在一定条件下有效地抑制CaCO3的沉积，使Ca2＋尽可能地保留在水中，通过测定加入阻垢剂前后的试液中Ca2＋的稳定浓度，并与空白对照，计算出阻垢率，以判定阻垢效果。
1．3 阻垢性能试验结果
1．3．1 保持自然平衡pH条件下，全有机复合配方在结垢型水中的使用情况
（1）HEDP为主剂配方的阻垢性能试验
取试验用水，分别加入羟基乙叉二膦酸（HEDP）、磺酸基三元共聚物（PAAS）及膦酸基聚马来酸（PPMA），采用正交试验法进行阻垢性能试验，其试验结果见表1。从表1中数据可见，在保持水质自然平衡pH的条件下，试验结果最佳有机复合配方为1—7，阻垢率仅为65．1％，阻垢效果很不理想。
（2）PBTCA为主剂配方的阻垢性能试验
取试验用水，分别加入2—膦酸基丁烷—1．2．4—三羧酸（PBTCA）、磺酸基三元共聚物（PAAS）及多元醇磷酸酯（PAPE），采用正交试验法进行阻垢性能试验，其试验结果见表2。从表2可见，在保持水质自然平衡pH的条件下，试验结果最佳有机复合配方为2—7，阻垢率仅为68．5％，阻垢效果也不够理想。
（3）PBTCA和HEDP为主剂配方的阻垢性能试验
取试验用水，分别加入PBTCA、HEDP、磺酸基三元共聚物（PAAS）及多元醇磷酸酯（PAPE），采用正交试验法进行阻垢性能试验，其试验结果见表3。从表3可见，在保持水质自然平衡pH的条件下，试验结果最佳有机复合配方为3—8，阻垢率仅为66．5％。
（4）PBTCA和DETPMP为主剂配方的阻垢性能试验
取试验用水，分别加PBTCA、二乙烯三胺五甲叉膦酸（DETPMP）、磺酸基三元共聚物（PAAS）及多元醇磷酸酯（PAPE），采用正交试验法进行阻垢性能试验，其试验结果见表4。从表4可见，在保持水质自然平衡pH的条件下，试验结果最佳有机复合配方为4—8，阻垢率仅为61．5％。
1．3．2 用有机酸调pH的条件下，全有机复合配方在结垢型水中的使用情况
（1）PBTCA和DETPMP为主剂复合配方的阻垢性能试验
取表4中的最佳配方4—8，在相同的试验条件下，加入一定量的有机酸（YJS），调pH，该配方的阻垢性能试验结果见表5。从表中数据可见，随着有机酸加入量的增加，阻垢率开始增加较大，当有机酸加入量增大到4．5 mg／L时，阻垢率上升趋于平缓。加酸后，阻垢率增长了20％以上，阻垢效果显著，但同时循环水COD相对增加3％～6％。
（2）PBTCA和PAAS为主剂复合配方的阻垢性能试验
取表2中的最佳配方2—7，在相同的试验条件下，加入一定量的有机酸（YJS）。该配方的阻垢性能试验结果见表6。从表中数据可见，随着有机酸加入量的增加，阻垢率开始增加较大，当有机酸加入量增大到2．5 mg／L时，阻垢率上升趋于平缓。加酸后，阻垢率由68．5％增加到85．9％，但循环水COD相对增加3％～5％。
2 结论
在试验条件下，保持自然平衡pH时，各种全有机复合配方的阻垢率均较低，最高阻垢率仅有68％。当配方中加入一定量有机酸时，阻垢率都明显增加，但循环水COD值相对也略有增加。实验中所选配方2—7在复合2．5 mg／L有机酸或配方4—8在复合4．5 mg／L有机酸时的阻垢率均大于85％。