探索绿色环保型聚环氧琥珀酸配方在钢厂循环冷却水中的应用

摘要：作为新型绿色环保可降解缓蚀阻垢剂的聚环氧琥珀酸，在包括工业生产在内的诸多领域，均得到了广泛应用，所取得效果也十分突出。本文首先简单介绍了PESA的含义和特点，随后从实际出发，围绕其在钢厂中的具体应用展开了讨论，内容涉及应用试验、效果分析等方面，希望能夠为相关人员提供一定帮助。

关键词：绿色环保型;聚环氧琥珀酸配方;钢厂;循环冷却水

中图分类号：X757 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）02-00-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.02.016

Abstract：Polyepoxysuccinic acid， which is a new type of environmentally friendly， degradable corrosion and scale inhibitor， has been widely used in many fields，including industrial production， and has achieved outstanding results.The article briefly introduces the meaning and characteristics of PESA，and then starts from the actual situation，and discusses its specific application in steel mills.The content involves application testing and effect analysis.I hope to provide some help to relevant personnel.

Key words：Green type;Polyepoxysuccinic acid formula;Dteel plant;Circulating cooling water

近几年，越来越多的人开始意识到要想避免污染物带来的不利影响，关键是要从源头处对污染物的产生进行控制，因此，水处理药剂的发展方向，应当是生物可降解、无磷，不断深入的绿色革命，给环境、水处理工业带来了巨大影响，也为持续发展目标的实现提供了支撑，由此可见，本文所讨论内容具有重要的现实意义。

1 绿色聚环氧琥珀酸的概述

聚环氧琥珀酸的原理是将氧原子插入聚马来酸阻垢剂分子中，优化阻垢剂分子在阻垢方面具有的性能，进而生成易降解、无氮、无磷的绿色产品。由于PESA的制造过程相对清洁，使用后还可被真菌、生物稳定并高效地降解为不会给环境造成危害的产物，因此而被视为绿色环保型化学品。某大学成功对PESA进行了工业化生产，研究表明，PESA具有多元阻垢的功能，可以对水体中富含的硫酸锶、碳酸钙、硫酸钡等垢进行有效阻止，阻垢性能相对稳定，另外，PESA还具有缓蚀的性能。纵观现有文献，涉及PESA阻垢、缓蚀性能的报道较多，关于其在循环冷却水中的应用却十分有限，因此，为了使PESA尽快得到推广与应用，该大学联合国内某钢铁企业，成功地在循环冷却水的系统中对PESA进行了应用，所取得效果也基本符合预期。

2 钢厂循环冷却水中PESA的应用

20世纪90年代研制出的聚环氧琥珀酸处理剂，在处理高硬度、高碱水的方面，具有突出表现，已经成为相关行业研究的热点。下文结合某钢厂的实际情况，对PESA的应用加以讨论，供相关人员参考。

2.1 背景分析

出于对环境问题加以解决的考虑，相关人员研制出了水质稳定剂，虽然水质稳定剂在环境保护、节能降耗等方面，均发挥着无法被替代的重要作用，还能使得水资源枯竭的严重程度得到缓解，却始终没有引起人们的关注。随着环境保护理念的提出和推广，处理冷却水的技术，逐渐走向成熟，冷却水配方也由铬系向磷系进行了转变，然而，由于排入水体的废水量、污水量不断增加，水体中磷含量、氮含量大幅提高，富养化的问题随之出现，沿海、内潮均受到了不同程度的影响。虽然现有水处理配方中聚磷酸盐的浓度较低，但是大量排放的循环水，仍旧使水体受到了负面影响。现阶段，许多国家都开展限制磷的排放，原有磷系配方正在被社会所淘汰，其中，需要引起注意的应当是含磷有机水处理剂，例如，有机磷酸盐，虽然此类处理剂受自然水解而形成正磷酸盐的几率较低，但是，仍旧存在被分解成、给水体带来影响的正磷酸盐的可能[1]。除此之外，以聚丙烯酸为代表的聚合物，在很长一段时间内，由于无磷的特性，而被人们视为无毒、无污染的水处理药剂，研究成果却表明，虽然阻垢分散剂所具有毒性普遍较低，却无法在真菌、微生物作用下，向无毒物质进行转化，换句话说，就是不满足生物降解的条件，长期富集在水体中，同样会给环境带来污染。

2.2 钢厂循环冷却水的特点

不同生产方式、生产工艺，所产生废水的水质，往往具有极大差异。钢厂冷却水系统的常见形式有两种，分别是直接冷却和间接冷却，应视情况对其加以选择并应用。直接冷却系统需要直接接触产品物料，含有大量与产品、原料成分相关的物质，只有经过系统处理，才能被排放或二次利用;间接冷却系统所受污染仅为热污染，另外，该系统的特点，还体现在不断提高的循环浓缩倍数会增加固体物质浓度的方面，通常只需经过稳定处理，便可被回用。综上，钢厂循环冷却水的特点，主要体现在四个方面：第一，处理工艺各不相同;第二，需要对水质处理方面进行综合考虑;第三，生产工艺直接影响浊环水质;第四，高温增加了水处理的难度。作为马钢重点项目的冷轧薄板工程，每年能够为工业生产提供冷轧薄板200万t，马钢产品的竞争力，因此而得到显著提高，只有保证循环水系统稳定、安全运行，才能使该工程的作用得到充分发挥，进而使马钢效益得到保障。综合社会在环境保护方面提出的要求，最终，马钢以冷却补充水的水质为依据（见表1），通过多次试验，成功研制出满足生物可降解、无磷要求的药剂，而药剂的主要成分为PESA。利用稳定指数、保护指数对补充水的水质进行分析，能够发现补充水属于典型的强腐蚀性水，在浓缩倍数为2.5倍的条件下，循环水会逐渐向结垢型水进行转变，相关人员以此为基础，参考水质情况展开静态试验，结合动态试验结果，最终对缓蚀阻垢配方进行了确定。

2.3 现场应用试验

现场所开展试验有两个，一个是阻碳酸钙垢的试验，另一个是旋转管片腐蚀的试验。第一个试验将钢厂所提供原补充水作为试验用水，在完成浓缩配水的工作后，对pH值进行调节，分别加入利用PESA调制的药剂，静置在70℃的环境中10h，根据水样Ca2+的浓度进行测定，确定阻垢率;第二个试验所应用的试验用水，同样由钢厂提供，试验人员应将pH值控制在8.0左右，在45℃的环境中，静置96h，再根据实验前后A3钢挂片的失重情况，对腐蚀率进行计算。完成上述试验后，综合试验结果，确定效果较为突出的药剂[2]。

2.4 效果与结论

钢厂确立缓蚀阻垢配方，需要以循环水质、补充水质、浓缩倍数和运行水温为依据，设计相应试验，分两个阶段对药剂进行筛选，第一阶段是利用人工配制水、实验室自来水，对缓蚀阻垢配方进行筛选，第二阶段是利用现场水，完成验证和优化的工作，在条件允许的前提下，还可以通过动态试验，对配方加以确定，最终将其应用在冷轧薄板工程所依托循环冷却水的系统中。新系统需要在经过除油脱脂、化学清洗和预膜后，方可对药剂、非氧化杀生剂进行投加，在运行300t后，将系统碳钢挂片取出，计算腐蚀率，对换热器进行检查，确定无钙垢、无腐蚀点、无生物粘泥，由此可见，药剂具有良好的缓蚀性能，可以被用来分散铁垢及钙垢。综上，第一，所筛选缓蚀阻垢剂，在缓蚀阻垢方面，对循环冷却水具有良好效果，基本和预期相符;第二，PESA具有生物可降解、无磷的特点，与绿色化学提出的要求高度契合，正是由于生物可降解、无磷，才能从源头处对产生污染物的情况进行控制;第三，国内外针对PESA所展开研究越来越深入，但是，PESA的应用鲜有涉及，希望文中讨论的内容，可以为PESA的应用提供参考。

3 结论

通过对上文中讨论的内容进行分析可以看出，开发可生物降解的环境友好型无磷处理剂，很有必要。对水资源匮乏且污染严重的我国而言，在环境保护、节水节能等方面，具有突出作用的绿色聚环氧琥珀酸，应尽快投入应用，只有这样才能为低磷/无磷水处理药剂，提供发展的动力，使节能环保的目标成为现实。

参考文献

[1]尚舒，曾德芳，杨运交，等.环保型聚环氧琥珀酸阻垢缓蚀剂的研制[J].清洗世界，2017，33（03）：18-23.

[2]苗贝贝，柳鑫华，王孟依，等.聚环氧琥珀酸衍生物阻垢缓蚀性能的研究进展[J].清洗世界，2018，34（07）：37-48.

[3]李霞，邢世录，吴昌将.城市中水回用于电厂循环冷却水深度处理试验研究[J].环境与发展，2009（06）：60-62.

[4]邵和東.探析工业循环冷却水系统水质防腐及控制方法[J].环境与发展，2017（05）：106+108.

收稿日期：2019-12-21

作者简介：张天序（1978-），男，汉族，本科学历，研究方向为环保。