AA/AMPS和T—225低温条件下碳酸钙阻垢性能评价

楼琼慧+谢文州+秦会敏+郦和生+吴颖

摘要：采用静态阻垢试验，研究了AA/AMPS和T-225在2～15℃的低温条件下对碳酸钙的阻垢性能。试验结果表明：AA/AMPS和T-225在2～15℃的低温条件下阻垢性能良好；起始钙离子+碱度对AA/AMPS和T-225的阻垢性能影响较大，当钙离子+碱度从500+600 mg/L提高至800+800 mg/L时，AA/AMPS和T-225的阻垢率分别从100%降至63%和59%。

关键词：AA/AMPS阻垢剂；T-225阻垢剂；低温；阻垢

中图分类号：TQ085

文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2017）14-0276-03

1 引言

在循环冷却水处理中，为防止系统结垢，最简洁有效的方法是在循环冷却水中投加阻垢剂。AA/AMPS由丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚而成，是最为常用的一种磺酸盐共聚物，其对碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙有较好的抑制作用，能有效地分散颗粒物，稳定金属离子和有机膦酸[1，2]；T-225由丙烯酸和丙烯酸羟丙酯共聚而成，其对碳酸钙特别是磷酸钙有好的抑制作用[3]。AA/AMPS和T-225是循环冷却水处理中应用最为广泛的两种阻垢分散剂，通常与有机膦酸和锌盐复配，起到协同增效作用。

一般循环冷却水的供水温度为20～30℃，在换热器中与高温工艺介质间接换热后，温度升高，由于循环冷却水的接触介质温度较高，因此研发的阻垢剂均为高温阻垢剂。空分装置的空气预冷系统同样以循环冷却水作为换热介质，但是需要先对循环水进行降温处理[4～7]，通常先将循环水输送至水冷塔，与氮气直接接触换热后水温降至12～15℃，然后再经冰机冷却器换热，水温继续降至5～8℃，循环水在不断降温过程中，水的粘度、pH值等理化性质发生了改变，AA/AMPS和T-225等常规阻垢剂是否还能起到良好的阻垢效果，研究较少。笔者通过试验考察了AA/AMPS和T-225在低温条件下对碳酸钙的阻垢性能。

2 实验部分

2.1 材料和仪器

AA/AMPS：固含量50%，购自山东泰和水处理科技股份有限公司； T-225：固含量50%，购自山东泰和水处理科技股份有限公司；无水氯化钙、碳酸氢钠、四硼酸铵均为分析纯，购自北京化工试剂公司。

LRH-250生化培养箱：上海一恒科技有限公司；PHS-3C型pH计：上海精密科学仪器有限公司；三角瓶：北京博美玻璃有限公司。

2.2 实验方法

在去离子水或自来水中加入一定质量的无水氯化钙和碳酸氢钠，搅拌均匀，得到实验用水。

取200 mL实验用水于三角瓶中，加入一定浓度的AA/AMPS或T-225，再加入1g/L四硼酸钠，摇匀后置于LRH-250生化培养箱，恒温静置一定时间，然后过滤，测定溶液中的钙离子浓度，并计算阻垢率。

2.3 分析方法

Ca2+浓度的测定采用EDTA络合滴定法，参照GB 6986-86。

2.4 计算方法

碳酸钙阻垢率η=Ca2+1-Ca2+0Ca2+-Ca2+0×100%

其中，Ca2+为起始钙离子浓度；

Ca2+0为未加入阻垢剂的空白试液实验后的钙离子浓度；

Ca2+1为加入阻垢剂的试液实验后的钙离子浓度。

3 结果与讨论

3.1 温度对AA/AMPS和T-225阻碳酸钙垢效果的影响

循环水经水冷塔换热后，温度降至12～15℃，再经冰机冷却器换热后，温度继续降至6～8℃，因此考察AA/AMPS和T-225在不同温度条件下对碳酸钙的阻垢效果。采用去离子水配水，起始Ca2+浓度为476.2 mg/L，碱度为600 mg/L，试验时间2h，AA/AMPS和T-225投加浓度为9 mg/L，试验温度分别为2℃、8℃和15℃，结果见图1。

在2℃、8℃和15℃条件下，不加AA/AMPS和T-225的空白水样的Ca2+浓度分别为386.4 mg/L、385.9 mg/L、395.3 mg/L，与起始相比Ca2+浓度下降了100 mg/L左右，但是结合图1可以看出，投加了T-225的水样在不同温度下的阻垢率均为100%，投加了AA/AMPS的水样，在2℃和8℃时阻垢率均为100%，15℃时阻垢为95.1%，可见2-15℃的低温条件下，AA/AMPS和T-225的阻垢性能良好。

3.2 浓度对AA/AMPS和T-225阻碳酸钙垢效果的影响

循环水中阻垢剂的浓度对阻垢效果的发挥起到重要作用，因此考察AA/AMPS和T-225在不同浓度条件下对碳酸钙的阻垢效果。采用去离子水配水，起始Ca2+浓度为494.2 mg/L，碱度为600 mg/L，试验温度8℃，试验时间4h，结果见图2。

由图2可以看出，AA/AMPS和T-225的阻垢率與药剂投加浓度呈现一定的正相关性，即浓度越大阻垢效果越好；在实验水质条件下，当AA/AMPS和T-225的浓度均为9 mg/L时，阻垢率均为100%，表明低温下AA/AMPS和T-225具有良好的稳定碳酸钙的效果。

3.3 试验时间对AA/AMPS和T-225阻碳酸钙垢效果的影响

采用去离子水配水，起始Ca2+浓度476.2 mg/L，碱度600 mg/L，试验温度8℃，AA/AMPS和T-225投加浓度为9 mg/L，考察试验时间对药剂阻垢效果的影响，结果见图3。

由图3可以看出，随着试验时间从2 h延长至20 h，AA/AMPS的阻垢率一直保持在100%，T-225的阻垢率略有下降，但均大于98.5%，可见，在此试验条件下AA/AMPS和T-225的阻垢性能均较好，基本不受试验时间的影响。

3.4 起始钙离子+碱度对AA/AMPS和T-225阻碳酸钙垢效果的影响

采用去离子水配水，起始钙离子+碱度分别为500 mg/L+600 mg/L、800 mg/L+800 mg/L和1000 mg/L+1000 mg/L，试验温度8℃，试验时间4 h，AA/AMPS和T-225投加浓度为9 mg/L，考察起始钙离子+碱度对药剂阻垢效果的影响，结果见图4。

由图4可以看出，当起始钙离子+碱度为500 mg/L+600 mg/L时，AA/AMPS和T-225的碳酸钙阻垢率均为100%，而当起始钙离子+碱度逐渐增大时，其阻垢率均呈现下降趋势，钙离子+碱度提高到800+800 mg/L时，AA/AMPS和T-225的阻垢率分别降至63%和59%。这表明当循环水中的钙离子+碱度高到一定程度时，超出了AA/AMPS和T-225稳定钙离子的能力，使钙离子和碱度形成晶体，引起结垢。

4 结论

（1）AA/AMPS和T-225在2～15℃的低温条件下阻垢性能良好，温度、药剂投加浓度和试验时间对AA/AMPS和T-225阻垢性能的影响较小。

（2）起始钙离子+碱度对AA/AMPS和T-225的阻垢性能影响较大，阻垢率随着钙离子+碱度的增大而降低，当钙离子+碱度从500+600 mg/L提高至800+800 mg/L时，AA/AMPS和T-225的阻垢率分别从100%降至63%和59%。

参考文献：

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