一种评价水处理剂阻碳酸钙垢效果的方法

文档序号:6012367阅读:274来源:国知局
专利名称:一种评价水处理剂阻碳酸钙垢效果的方法
技术领域
本发明涉及一种评价水处理剂阻碳酸钙垢效果的方法。
背景技术
在工业循环水系统中,随着冷却水浓缩倍数的提高,冷却水系统的结垢问题显得异常突出。防止结垢的有效手段之一就是使用高效安全的阻垢剂,然而市场上的阻垢剂种类繁多,实际应用过程中影响阻垢效果的因素也比较复杂,给水处理剂的筛选工作带来很大困难,作为冷却水主要用户之一的石油化工行业迫切希望能提供简单、快速、有效的评价水处理剂性能的手段。循环水系统内形成的水垢主要是碳酸钙。实验室常用的评价水处理剂阻碳酸钙垢效果的方法有静态阻垢法、极限碳酸盐法、鼓泡法和动态模拟实验法。
静态阻垢实验法和极限碳酸盐法都需要分析试验前后溶液的钙离子浓度,钙离子浓度的分析方法为化学滴定法,操作繁琐且偶然误差大,分析结果的重复性不理想。为了模拟冷却水在换热设备中受热和凉水塔中曝气的两个过程,在温度升高的条件下,向试验溶液中鼓入一定流量的空气,以带走其中的二氧化碳,使试验溶液迅速达到其自然平衡PH,测定试验溶液中钙离子的稳定浓度,评定水处理剂的阻垢效果,这就是化工行业标准中水处理药剂阻垢性能评定方法一 “鼓泡法”。动态模拟试验法是在实验室条件下,用常压水蒸汽或者热水加热换热器,模拟生产现场的流速、水质、金属材料、换热强度和冷却水进出口温度等主要参数进行试验,试验结束后,计算污垢沉积率。这种方法最能反映实际水系统结垢性能和水处理剂的阻垢性能。动态模拟试验法由于试验仪器庞大,试验工作量大,试验周期长,试验水量大,不适合水处理剂的筛选复配试验,适合水处理方案的最终验证。水处理工作者在综合评价、改进上述方法的基础上,提出了 pH位移法和电导法等评定方法。PH位移法通过测定试样在成垢过程前后pH的变化来评定阻垢剂的阻垢性能。PH位移法适用于低浓度下(0-3mg/L)评定阻垢剂的性能。电导法评定阻垢剂的阻垢性能的原理是当过饱和溶液中有沉淀析出时,溶液中可导电的离子大幅减少,其电导率值会发生突变,由突变点可以计算出碳酸钙的过饱和度值,过饱和度值愈大,阻垢剂阻垢效果愈佳。pH位移法和电导法仍需要进行滴定,并且需要在滴定过程中连续测量溶液的pH或电导率,直至pH或电导率发生突变。一方面pH位移法和电导法的操作仍比较复杂,另一方面pH位移法和电导法需要根据循环水系统的实际情况确定滴定溶液和被滴定溶液的浓度,难以准确反映循环水系统的结垢情况。另外,电导法必须保证试验容器的绝对清洁,否则就不能准确地测定电导率的突变点。综上所述,现有的评价水处理剂阻垢性能的方法操作都比较复杂,不能满足快速筛选水处理剂配方的要求。另外,阻垢剂的阻垢效果与循环水水质、加入的其他水处理剂以及循环水中溶质的浓缩过程均有关,上述部分的评价方法在准确反映循环水系统真实结垢情况方面还有待于进一步提闻。

发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种简单、快速、有效的评价水处理剂阻碳酸钙垢效果的方法。一种评价水处理剂阻碳酸钙垢效果的方法,包括(I)用电导率仪测量试验水样的电导率;
(2)将试验水样和对比水样浓缩到相同的浓缩倍数,然后在与步骤(I)相同的测量温度下,分别测量试验水样和对比水样的电导率;(3)根据下式计算水处理剂的阻碳酸钙垢率;
阻碳酸興垢率^其中,N为浓缩倍数,电导率C1为试验水样浓缩前的电导率,电导率ι为对比水样浓缩后的电导率;电导率2为试验水样浓缩后的电导率;试验水样与对比水样的区别仅在于,试验水样中加入了水处理剂,对比水样未加入水处理剂,所述的水处理剂为阻垢剂或者含有阻垢剂的复合水处理剂。试验水样中的阻垢剂浓度可以根据现场实际加入的浓度确定,一般情况下,试验水样中的阻垢剂的浓度为lmg/L 30mg/L,试验水样中的复合水处理的剂浓度为50mg/L 150mg/Lo步骤⑴的测量温度可以根据现场循环水处理系统的运行温度确定。步骤⑴的测量温度可以为20-45 °C。步骤(2)中,优选采用边加热蒸发,并补水的浓缩方法。蒸发温度优选为70_95°C。本发明可以使用极限碳酸钙硬度仪或者恒温水浴对试验水样和对比水样进行浓缩。浓缩倍数可以一般根据现场工况要求来确定,其一般为2-6。所述的含有阻垢剂的复合水处理剂中,还含有缓蚀剂和/或阻垢分散剂。对比水样可以是现场的循环水补水或配制水,优选为现场的循环水补水。本发明的方法可以用来评价阻垢剂或含有阻垢剂的水处理剂的阻垢效果,其特别适用于根据具体的水质,筛选出满足阻垢性能要求的阻垢剂或含有阻垢剂的水处理剂。目前评价阻垢剂阻垢性能的方法主要是采用人工滴定分析溶液钙硬的方法,包括分析钙硬在内的现有方法操作均比较复杂,不能满足快速筛选阻垢剂或水处理剂配方的要求。另外,阻垢剂的阻垢效果与循环水水质以及加入的其他水处理剂均有关,上述部分的评价方法在准确反映循环水系统真实结垢情况方面还有待于进一步提高。与现有技术相比,本发明的分析过程更接近于循环水系统真实的结垢情况,可以简单、快速地筛选出符合阻垢性能要求的阻垢剂或水处理剂配方。


图I为本发明方法与静态阻垢法在不同钙硬浓度下测定的阻碳酸钙垢率对比。图2为本发明方法与静态阻垢法在不同阻垢剂浓度下测定的阻碳酸钙垢率对比。
图3为本发明方法测定的四种阻垢剂在不同阻垢剂浓度下的阻碳酸钙垢率对比。图4为静态阻垢法测定的四种阻垢剂在不同阻垢剂浓度下的阻碳酸钙垢率对比。图5为本发明方法测定的四种阻垢剂在不同浓缩倍数下的阻碳酸钙垢率对比。图6为静态阻垢法测定的四种阻垢剂在不同浓缩倍数下的阻碳酸钙垢率对比。
具体实施例方式
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实施例I用去离子水配制碱度为250mg/L, I丐硬分别为50mg/L、100mg/L、150mg/L、200mg/L、250mg/L、300mg/L和350mg/L的试验溶液,试验溶液中加入有效质量浓度为6mg/L的聚合物RP_35(聚丙烯酰胺系聚合物,购自北京林华水质稳定剂厂,有效质量浓度是指试验溶液中水处理剂有效成分的浓度),80°C恒温浓缩2. O倍,分别采用本发明的方法和静态阻垢法测量并计算阻碳酸钙垢率,试验结果见图I。从图I中的曲线可以看出,静态阻垢法和本发明方法测量的聚合物RP-35的阻碳酸钙垢率的变化趋势相同。实施例2用去离子水配制碱度和钙硬均为250mg/L的试验用水,分别加入有效质量浓度为2mg/L、4mg/L、6mg/L、8mg/L、10mg/L、12mg/L 的聚合物 RP-35,80°C恒温浓缩 2. O 倍,分别米用本发明的方法和静态阻垢法测量并计算阻碳酸钙垢率,试验结果见图2。从图2中的试验结果可以看出,随着阻垢剂质量浓度的增加,阻垢能力增强,阻垢率增大,两种方法得到结果变化趋势相同。实施例3在北京水中分别加入有效质量浓度为2mg/L,4mg/L, 6mg/L和8mg/L的PBTC (2-膦酸基-I,2,4-三羧酸丁烷,购自北京林华水质稳定剂厂),PESA (聚环氧琥珀酸,购自北京林华水质稳定剂厂),HEDP(2-羟基膦基乙酸,购自北京林华水质稳定剂厂)和RP-35,80°C恒温浓缩3. O倍,分别采用本发明的方法和静态阻垢法测量并计算不同药剂不同浓度的阻碳酸钙垢率,试验结果见图3和图4。图3中的数据是通过溶液的电导率变化计算不同药剂在不同浓度下的阻垢率,四种药剂的阻垢率均随着药剂质量浓度的增大而增加。当浓度小于4mg/L时,PBTC没有表现出良好的阻垢性能,当药剂浓度大于4mg/L时,它表现出良好的阻垢性能。四种药剂阻垢性能的排序是PBTC > HEDP > RP-35 > PESA。图4中的数据是通过试验溶液的钙硬变化计算四种药剂在不同浓度下的阻垢率。图3和图4中的数据变化趋势相同,当有效浓度大于4mg/L时,PBTC的阻垢效果最好,而且四种药剂阻垢性能的排序相同。实施例4在北京水中分别加入有效质量浓度为6mg/L的PBTC,PESA,HEDP和RP_35,80°C恒温浓缩至2. 0,2. 5,3. 0,3. 5和4. O倍,分别采用本发明的方法和静态阻垢法测量并计算不同药剂不同浓缩倍数的阻碳酸钙垢率,试验结果见图5和图6。从图中的数据可以看出,四种药剂的阻碳酸钙垢效果随着浓缩倍数的增大而减弱,当浓缩倍数大于3. 5时,几种药剂的阻碳酸钙垢率均下降很多,但在相同的浓缩倍数条件下,几种药剂表现出了不同的阻垢效果,四种药剂的排列顺序是PBTC > HEDP > RP-35 > PESA。两种方法得到的结果趋势相同。
实施例5以现场循环水系统补充水为试验用水,根据系统实际工况条件,采用本发明的方法在如下水处理剂及其不同的浓度范围内进行筛选阻垢剂为2-羟基膦基乙酸、I-羟基乙基-1,I 二膦酸、氨基三亚甲基磷酸、六亚甲基二胺四亚甲基膦酸、2-膦酸基-1,2,4-三羧酸丁烷、N, N, N-三亚甲基三膦酸-乙二胺-N-羟丙磺酸;阻垢分散剂为聚丙烯酰胺系共聚物、聚环氧琥珀酸、聚马来酸、聚丙烯酸、丙烯酸-丙烯酸甲酯共聚物、丙烯酸-马来酸酐共聚物、丙烯酸-衣康酸共聚物;缓蚀剂为钥酸钠、硅酸钠、磷酸、六偏磷酸钠、葡萄糖酸钠、苯甲酸钠、水杨酸钠、多元醇磷酸酯;锌盐为氯化锌、硝酸锌、硫酸锌;经过大量试验得到复合缓蚀阻垢剂,所述复合缓蚀阻垢剂含有氯化锌、2-羟基膦基乙酸、磷酸、聚环氧琥珀酸、聚丙烯酰胺系共聚物和葡萄糖酸盐,所述各物质的重量比为O. 5-5 O. 1-5 O. 1-2.5 O. 5-8
3-20 I。动态模拟试验结果表明,复合缓蚀阻垢剂的水处理效果良好,满足循环水系统考核指标,具体数据见表3-表5。由表5可以看出,采用本发明的方法,能够简单、快速、有效地筛选出符合阻垢性能要求的阻垢缓蚀剂配方。表3循环水系统补充水水质分析数据
权利要求
1.一种评价水处理剂阻碳酸钙垢效果的方法,包括 (1)用电导率仪测量试验水样的电导率; (2)将试验水样和对比水样浓缩到相同的浓缩倍数,然后在与步骤(I)相同的测量温度下,分别测量试验水样和对比水样的电导率; (3)根据下式计算水处理剂的阻碳酸钙垢率; 阻麵— 其中,N为浓缩倍数,电导率C1为试验水样浓缩前的电导率,电导率i为对比水样浓缩后的电导率;电导率2为试验水样浓缩后的电导率;试验水样与对比水样的区别仅在于,试验水样中加入了水处理剂,对比水样未加入水处理剂,所述的水处理剂为阻垢剂或者含有阻垢剂的复合水处理剂。
2.按照权利要求I所述的方法,其特征在于,试验水样中的阻垢剂的浓度为lmg/L 30mg/L。
3.按照权利要求I所述的方法,其特征在于,试验水样中的复合水处理剂的浓度为50mg/L 150mg/Lo
4.按照权利要求I所述的方法,其特征在于,步骤(I)的测量温度为20-45°C。
5.按照权利要求I所述的方法,其特征在于,步骤(2)中,采用边加热蒸发,并补水的浓缩方法。
6.按照权利要求I所述的方法,其特征在于,浓缩倍数为2-6。
7.按照权利要求I所述的方法,其特征在于,所述的含有阻垢剂的复合水处理剂中,还含有缓蚀剂和/或阻垢分散剂。
8.按照权利要求I所述的方法,其特征在于,对比水样为现场的循环水补水。
全文摘要
本发明涉及一种评价水处理剂阻碳酸钙垢效果的方法,包括(1)用电导率仪测量试验水样的电导率;(2)将试验水样和对比水样浓缩到相同的浓缩倍数,然后在与步骤(1)相同的测量温度下,分别测量试验水样和对比水样的电导率;(3)根据公式计算水处理剂的阻碳酸钙垢率。本发明的方法可以简单、快速、有效的评价水处理剂的阻碳酸钙垢效果。
文档编号G01N1/40GK102841114SQ20111017025
公开日2012年12月26日 申请日期2011年6月23日 优先权日2011年6月23日
发明者李本高, 王金华 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院
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