TJ-301在不同水质条件下的阻垢性能研究

曾新平　唐文伟　李义久　倪亚明
（1. 何济大学生命科学与技术学院，上海 200092；2.同济大学 化学系，上海200092）

　　摘要：TJ—301是一种多元有机增共聚物，进行TJ—301 在不同水质条件下的阻垢性能研究。结果表明：当TJ－301投加量为 50 mgh时，在硬度为 350 t，成度为 700 dL时，阻垢率为 70.6％；在硬度和成度分别为250 mg/L，pH值为9.0时的阻垢年可达77.3％。
　　关键词：共聚物；冷却水处理；阻垢；硬度；碱度；浓缩倍数
　　中图分类号：TU 991.27 　　文献标识码：B 　　文章编号：1009—2455（2003）06—0032—03

A Study of scale—Inhibiting Performance of TJ-301
under Different Water Quality Condit
ZENG Xin－ping，TANG Wen－wei， LI Yi-jiu, NI ya-ming
（1.School of Life Science and Technology,Tongji University,Shanghai 200092， China;
2.Department of Chemistry,Tongji University,Shanghai 200092,China）

Abstract:TJ－30l is a co-polymer of multiple organic phosphine.Its scale－inhlblting performance was stud－ied under different Water quality conditions，the results of which showed that when the dose of TJ－301 was 50mg/L,the hardness was 350 mg/L and the alkalinity was 700 mg/L，the scale－inhibiting efficiency was 70.6％；and when　the hardness and alkalinity were both 250 mg/L with pH＝9.0, the scale-inhibiting efficiency was 77.3％.
　　Key words：co－polymer；cooling water treatment；scale inhibihon；hardness；alkalinity；cycles of concen-tration

　　我国在大部分循环冷却水系统所用药剂的磷含量相对来说还比较高，开发低磷和无磷的全有机配方水处理药剂是我国循环冷却水处理研究的发展趋势。
　　同济大学微量元素研究所经过多年的研究与实验，研制出TJ—301型水质稳定剂，该药剂是一种合马来酸基、丙烯酸基、磷酸亚基、氧乙烯基等多元基团的有机磷共聚物。该水质稳定剂突破了传统的有机相合成方法，采用特殊的催化剂，实现了在常温常压下用水相合成法生产多元低磷共聚物。目前TJ-301水质稳定剂在宝钢集团、仪征化纤公司、四川川化（集团）、合钢集团等单位广泛使用，应用表明TJ－301水质稳定剂的各项性能指标均达到或超过国内外的同类药剂水平。
　　为进一步拓宽TJ-301水质稳定剂的应用范围，本文通过强化水质条件，探讨了TJ－301水质稳定剂在不同水质条件下的阻垢性能。

1 实验部分

　　采用静态阻垢和动态模拟进行不同水质条件下的阻垢试验。
　　静态阻碳酸钙垢的试验方法参照中国石化总公司《冷却水分析和试验方法》中的401“碳酸钙沉积试验法”，试验温度为80±l℃，浓缩倍数为l.5，恒温 10 h。
　　动态模拟试验的冷却水流速为1.0 m ／s，进出水温度分别为30℃和38℃。

2　结果与讨论

2.l pH值对阻碳酸钙垢性能的影响
　　固定钙硬与 HCO₃^-碱度分别为 250 mg/L（钙硬和HCO₃^-碱度均以CaCO₃ 计），当TJ－301水质稳定剂的投加范围为 20－60 mg／L时，pH值对阻碳酸钙垢性能的影响见表1。

表l pH值对阻垢性能的影响 ％

---

TJ—301投加量／（mg·L-1） pH值

---

7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0

---

20 78.6 78.5 77.5 64.5 60.6 42.4 30 84.4 82.9 83.0 69.8 62.8 46.1 40 88.7 87.0 86.6 74.7 65.4 51.7 50 93.3 90.1 89.4 77.3 67.8 53.1 60 96.3 94.8 92.7 80.1 69.1 54.3

---

　　从表 1中可看出：TJ－301投加量为 50 mg／L时，pH值低于9.0时，碳酸钙阻垢率较好，在90％左右；当 pH为 9.0时，碳酸钙阻垢率虽然降低较多，但阻垢率还有77.3％，说明在此投加浓度下，TJ－301水质稳定剂适合用于较宽pH值范围的水质。
2.2 钙硬对碳酸钙阻垢性能的影响
　　不调水样pH值，固定HCO₃ ^-碱度为250mg／L，当 TJ－301水质稳定剂的投加范围为 30－70mg／L时，钙硬对阻碳酸钙垢性能的影响见表2。

表2 钙硬对阻垢性能的影响 ％

---

TJ—301投加量／（mg·Lp-1） 钙硬／（m·L-1）

---

275 300 325 350 375 400

---

30 78.8 71.0 66.8 62.9 58.6 49.2 40 81.1 76.4 74.4 70.9 59.7 54.2 50 82.8 80.3 77.6 72.1 60.0 57.7 60 84.9 82.6 79.0 76.7 62.3 60.0 70 87.3 85.7 79.8 80.4 68.3 62.0

---

　　由表2可知：在相同的投加量下，阻垢率随着钙硬的增大而降低。当投加量为 50 mg／L，钙硬为 350 mg／L时，碳酸钙阻垢率为 72.l％，说明TJ－301水质稳定剂对钙硬具有较强的容忍度。
2.3 碱度对碳酸钙阻垢性能的影响
　　不调水样 pH值，固定钙硬为250mg／L，当TJ－301的投加范围为 30－70 mg／L时，碱度对阻碳酸钙垢性能的影响见表3。
　　 从表 3可知：当水中钙硬为 250 mg／L，HCO3-碱度为 650 mg／L，投加量为 50 mg／L时，该水质稳定剂的阻碳酸钙垢率为71.2％，说明TJ－301对碱度也有较大的容忍度。

表3　碱度对阻垢性能的影响 ％

---

TJ—301投加量／（mg·L-1） HCO3-碱度／（mg·L-1）

---

550 600 650 700 750 800

---

30 71.7 75.4 66.3 59.7 64.6 50.1 40 74.6 79.5 69.0 64.1 65.8 51.4 50 81.0 71.0 71.2 69.6 67.6 52.3 60 83.9 81.6 76.0 72.0 69.1 57.2 70 86.6 83.8 80.4 74.5 70.6 60.4

---

2.4 硬度、碱度对阻碳酸钙垢性能的共同影响
　　不调水样pH值，当钙硬和HCO3- 碱度同时变化时，阻碳酸钙垢性能变化见表4。

表4 硬度、碱度对阻垢性能的共同影响 ％

---

TJ—301投加量／（mg·L-1） 水质类型

---

A B C D E F

---

30 72.1 71.8 62.6 59.7 61.0 49.7 40 80.3 75.4 67.8 64.1 62.1 54.2 50 87.1 79.6 72.1 70.6 64.9 57.7 60 88.7 82.8 75.4 72.0 67.2 62.0 70 89.9 84.6 76.8 74.5 69.4 63.4

---

注：水质 A-钙硬　275 mg／L，HCO₃^-碱度 550 mg／L；水质B-钙硬　300mg/L，HCO₃^-碱度600 mg/L；水质C-钙硬　325 mg／L，HCO₃^-　碱度 650 mg／L；水质 D-钙硬 350mg／L，HCO₃^－碱度 700 mg／L；水质E-钙硬 375 mg／L，
HCO₃^－碱度750 mg／L；水质F－钙硬400 mg/L，HCO₃^- 碱度 800 mg/L。

　　一般来说当水质中的硬度和碱度之和大于1000 mg/L时，如系统在该水质条件下同时又需在低药剂投加量的状况下能较好地运行，那么冷却水系统对药剂的要求就比较高。
　　由表4可见：在D种水质条件下，当投加量为 50 mg／L时，TJ－301的碳酸钙阻垢率为 70.6％，表明该水质稳定剂在较高硬度和碱度的水质系统中也适用。
　　综合表l－4，可以总结出TJ－301水质稳定剂适用于硬度、碱度及pH值均较高的水质体系中。
2.5 动态模拟试验结果
　　以上实验中水质均为强化水质，结合现场实际应用，以下动态模拟试验采用宝钢现场运行水。
　　试验条件和试验结果见表5。
　　在表5所示的试验条件下，当浓缩倍数为2±0.2时，粘附速率为 5.93 mcm，浓缩倍数为4±0.2时，粘附速率为 3.68 mcm，达到了中石化评价标准的“很好”级。

表4 硬度、碱度对阻垢性能的共同影响

---

测试项目 分析值

---

水质指标 PH值 7.7 p（Ca²⁺）／（mg·L^-1） 84 总碱度／（nmol·L^-1） 1.09 总硬度／（mol·L^-1） 1.26 ρ（CL^-）／（mg·L^-1） 13.5 ρ（SO₄^2-）／（mg·L^-1） 22.5 电导率/（μS·cm-1） 208 试管 GB20＃钢φ10×2 x 710 mm 运行条件 冷却水流速/（m·S^-1） 1.0 ± O.1 进口温度／℃ 30 ± 1 出口温度／℃ 38 ± 1 运行时间／h 408（预膜 24） 预膜（热态）药剂及投量／（mg·L^-1） TJ—301 200 运行药剂及投量／（mg·L^-1） TJ—301 50 总磷控制ρ(P)／（mg·L^-1） 1.0 ± 0.1

---

　　此外，TJ－301型水质稳定剂在浓缩倍数为4.0时的粘附速率优于浓缩倍数为2.0时的结果，表明该药剂适合于较高浓缩倍数运行。

3 结论

　　①TJ－301型水质稳定剂的投加量为 50 mg/L，在钙硬与碱度分别为 250 mg／L，pH值为 9.0 时的阻垢率为 77.3％；当硬度为 350 mg／L，碱度为 700mg/L时，阻垢率为70.6％，说明该水质稳定剂能适用于较高 pH 值或硬度及碱度较高的水质。
　　②动态模拟实验表明：浓缩倍数为4 ±0.2时，粘附速率为 3.68 mcm，进一步说明TJ-301适合于较高硬度及碱度的水质体系中运行。

---

作者简介：曾新干（1969－），女，湖南邵阳人，硕士，讲师，1997年毕业于同济大学，电话（021）65981594，65982595，zengxp＠mail.tongji.edu.cn。