循环水缓蚀阻垢剂的研究

苏青青 高 婷 张 明

（三峡大学 水利与环境学院，湖北 宜昌 443002）

在余热发电行业中，循环冷却水几乎伴随着生产的全过程，起着举足轻重的作用.目前，在循环冷却水系统中加入阻垢缓蚀剂仍然是控制结垢及金属腐蚀的常用方法，缓蚀阻垢剂种类繁多，通常是一些结构特别化合物的复配.工业上仍然是通过实验来进行配方筛选确定出所需的缓蚀阻垢剂，在缓蚀阻垢剂系统各成分浓度的复配及配方筛选上往往依据经验，具有较大的随意性［1］.本文以某金属公司循环冷却水系统进行研究，在对原水样和缓蚀剂的成分进行分析的基础上对其存在的缓蚀阻垢剂效果不太理想进行配方改良研发，以减少循环水系统结垢、腐蚀.

1 实验部分

1.1 原水水质及缓蚀阻垢剂分析

根据该公司提供的循环水水质分析管理报表，归纳总结出原水水质大致参数，如表1所示.根据该公司提供的原水参数，计算出药品理论投加量，得出水样配方见表2.

表1 原水水质参数表

表2 水样的配方

该公司使用的 HEDP（羟基亚乙基二膦酸）、PBTCA（2－磷酸基－1，2，4三羧酸丁烷）、HPMA（水解聚马来酸酐）、TH－613（丙烯酸－丙烯酸酯－磺酸盐三元共聚物）、BTA（苯骈三氮唑）和硫酸锌复配的配方见表3.

表3 原缓蚀阻垢剂配方

1.2 实验方案设计

缓蚀阻垢剂各成分不同浓度下的复配，其缓蚀阻垢性能会有很大的差异，根据该公司提供的配方，做各种单一缓蚀阻垢剂的5水平实验.由于BTA的投加量本身就很少，再在一定范围内细分一些水平，投加量的相差就太小，难以控制，所以BTA就不纳入到试验的因素当中.本次实验根据选定的4种成分，通过在电化学工作站上分析4种缓蚀阻垢剂在不同水平的极化曲线，得出每一种缓蚀阻垢剂效果较优的水平范围.

表4 4种缓蚀阻垢剂的投加水平

HEDP、PBTCA、HPMA和 TH－613各个水平的极化曲线图分别如图1～4所示.

通过电化学工作站做极化曲线实验，比较每种缓释阻垢剂各个水平的极化曲线的斜率，就可以判断出哪一个范围的投加量效果较优［2－3］.由于本实验的极化曲线是以电极电位为横坐标，以电流为纵坐标，斜率越小代表极化率越大，极化作用就越占主导地位，腐蚀速度就越小［4－5］.从图1可以看出 HEDP的最佳投加范围为16～18mg／L，从图2可以看出PBTCA的最佳投加范围为10～12mg／L，从图3可以看出HPMA的最佳投加范围为8～10mg／L，从图4可以看出TH－613的最佳投加范围为8～10mg／L.实验结果如表5所示.

表5 各种缓蚀阻垢剂的最佳投加范围

确定了4种缓蚀剂的投加范围后，将各缓蚀阻垢剂的较优缓蚀阻垢效果的投加范围再细分为3个水平，见表6所示.

表6 因素水平表

根据实验要求进行4因素3水平正交试验，选择L9（34）格式的正交表，一共进行9组试验，如表7所示.

表7 L9（34）正交表

试验指标为极化曲线的Tafel斜率，正交试验各组极化曲线如图5所示.

图5 正交试验极化曲线图

2 结果与讨论

2.1 实验结果

根据正交试验极化曲线图计算出各极化曲线的斜率，结果如表8所示.

表8 试验结果分析表

续表8 试验结果分析表

2.2 讨论

通过表8可以对各个因素和水平下的极化曲线的Tafel斜率进行比较，结合表7进行分析.得出4种缓蚀阻垢剂的主次顺序为HEDP＞HPMA＞TH－613＞PBTCA，改良后的较优配方见表9.

表9 缓蚀阻垢剂新配方

3 结 论

以某金属公司循环冷却水系统进行研究，在对原水样成分进行分析的基础上对使用的缓蚀阻垢剂进行了最佳投加范围的确定，通过正交实验，对缓蚀阻垢剂进行了复配，通过电化学站的极化曲线实验获得了适合该公司循环水的高效、环保的缓蚀阻垢剂配方，复配的缓蚀阻垢剂配方为：HEDP 17mg／L、PBTCA 12mg／L、HPMA 9mg／L、TH－613 10mg／L、BTA 2mg／L、硫酸锌5mg／L.

［1］ 汤酞峰.循环冷却水阻垢缓蚀剂的研制［J］.腐蚀科学与防护技术，2007，19（6）：444－446.

［2］ 曹楚南.腐蚀电化学［M］.北京：化学工业出版社，1994：5－9.

［3］ 林志成，赵常就，曾凌三，等.用动态极化曲线法研究硫脉及其衍生物对低碳钢的缓蚀机理［J］.湖南大学学报，1981，19（5）：44－46.

［4］ 吴荫顺，方 智，何积铨，等.腐蚀实验方法与防腐蚀检测技术［M］.北京：化学工业出版社，1996：21－25.

［5］ 张大全.绿色化学及其技术在缓蚀剂研究开发中的应用［J］.材料保护，2002，35（1）：29－31.