曾新平　唐文偉　李義久　倪亞明
（1. 何濟大學生命科學與技術學院，上海 200092；2.同濟大學 化學系，上海200092）

　　摘要：TJ—301是一種多元有機增共聚物，進行TJ—301 在不同水質條件下的阻垢性能研究。結果表明：當TJ－301投加量為 50 mgh時，在硬度為 350 t，成度為 700 dL時，阻垢率為 70.6％；在硬度和成度分別為250 mg/L，pH值為9.0時的阻垢年可達77.3％。
　　關鍵詞：共聚物；冷卻水處理；阻垢；硬度；堿度；濃縮倍數
　　中圖分類號：TU 991.27 　　文獻標識碼：B 　　文章編號：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

　　我國在大部分循環冷卻水系統所用藥劑的磷含量相對來說還比較高，開發低磷和無磷的全有機配方水處理藥劑是我國循環冷卻水處理研究的發展趨勢。
　　同濟大學微量元素研究所經過多年的研究與實驗，研制出TJ—301型水質穩定劑，該藥劑是一種合馬來酸基、丙烯酸基、磷酸亞基、氧乙烯基等多元基團的有機磷共聚物。該水質穩定劑突破了傳統的有機相合成方法，采用特殊的催化劑，實現了在常溫常壓下用水相合成法生產多元低磷共聚物。目前TJ-301水質穩定劑在寶鋼集團、儀征化纖公司、四川川化（集團）、合鋼集團等單位廣泛使用，應用表明TJ－301水質穩定劑的各項性能指標均達到或超過國內外的同類藥劑水平。
　　為進一步拓寬TJ-301水質穩定劑的應用范圍，本文通過強化水質條件，探討了TJ－301水質穩定劑在不同水質條件下的阻垢性能。

1 實驗部分

　　采用靜態阻垢和動態模擬進行不同水質條件下的阻垢試驗。
　　靜態阻碳酸鈣垢的試驗方法參照中國石化總公司《冷卻水分析和試驗方法》中的401“碳酸鈣沉積試驗法”，試驗溫度為80±l℃，濃縮倍數為l.5，恒溫 10 h。
　　動態模擬試驗的冷卻水流速為1.0 m ／s，進出水溫度分別為30℃和38℃。

2　結果與討論

2.l pH值對阻碳酸鈣垢性能的影響
　　固定鈣硬與 HCO₃^-堿度分別為 250 mg/L（鈣硬和HCO₃^-堿度均以CaCO₃ 計），當TJ－301水質穩定劑的投加范圍為 20－60 mg／L時，pH值對阻碳酸鈣垢性能的影響見表1。

表l pH值對阻垢性能的影響 ％

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TJ—301投加量／（mg·L-1） pH值

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7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0

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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

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　　從表 1中可看出：TJ－301投加量為 50 mg／L時，pH值低于9.0時，碳酸鈣阻垢率較好，在90％左右；當 pH為 9.0時，碳酸鈣阻垢率雖然降低較多，但阻垢率還有77.3％，說明在此投加濃度下，TJ－301水質穩定劑適合用于較寬pH值范圍的水質。
2.2 鈣硬對碳酸鈣阻垢性能的影響
　　不調水樣pH值，固定HCO₃ ^-堿度為250mg／L，當 TJ－301水質穩定劑的投加范圍為 30－70mg／L時，鈣硬對阻碳酸鈣垢性能的影響見表2。

表2 鈣硬對阻垢性能的影響 ％

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TJ—301投加量／（mg·Lp-1） 鈣硬／（m·L-1）

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275 300 325 350 375 400

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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

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　　由表2可知：在相同的投加量下，阻垢率隨著鈣硬的增大而降低。當投加量為 50 mg／L，鈣硬為 350 mg／L時，碳酸鈣阻垢率為 72.l％，說明TJ－301水質穩定劑對鈣硬具有較強的容忍度。
2.3 堿度對碳酸鈣阻垢性能的影響
　　不調水樣 pH值，固定鈣硬為250mg／L，當TJ－301的投加范圍為 30－70 mg／L時，堿度對阻碳酸鈣垢性能的影響見表3。
　　 從表 3可知：當水中鈣硬為 250 mg／L，HCO3-堿度為 650 mg／L，投加量為 50 mg／L時，該水質穩定劑的阻碳酸鈣垢率為71.2％，說明TJ－301對堿度也有較大的容忍度。

表3　堿度對阻垢性能的影響 ％

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TJ—301投加量／（mg·L-1） HCO3-堿度／（mg·L-1）

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550 600 650 700 750 800

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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

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2.4 硬度、堿度對阻碳酸鈣垢性能的共同影響
　　不調水樣pH值，當鈣硬和HCO3- 堿度同時變化時，阻碳酸鈣垢性能變化見表4。

表4 硬度、堿度對阻垢性能的共同影響 ％

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TJ—301投加量／（mg·L-1） 水質類型

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A B C D E F

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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

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

　　一般來說當水質中的硬度和堿度之和大于1000 mg/L時，如系統在該水質條件下同時又需在低藥劑投加量的狀況下能較好地運行，那么冷卻水系統對藥劑的要求就比較高。
　　由表4可見：在D種水質條件下，當投加量為 50 mg／L時，TJ－301的碳酸鈣阻垢率為 70.6％，表明該水質穩定劑在較高硬度和堿度的水質系統中也適用。
　　綜合表l－4，可以總結出TJ－301水質穩定劑適用于硬度、堿度及pH值均較高的水質體系中。
2.5 動態模擬試驗結果
　　以上實驗中水質均為強化水質，結合現場實際應用，以下動態模擬試驗采用寶鋼現場運行水。
　　試驗條件和試驗結果見表5。
　　在表5所示的試驗條件下，當濃縮倍數為2±0.2時，粘附速率為 5.93 mcm，濃縮倍數為4±0.2時，粘附速率為 3.68 mcm，達到了中石化評價標準的“很好”級。

表4 硬度、堿度對阻垢性能的共同影響

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測試項目 分析值

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水質指標 PH值 7.7 p（Ca²⁺）／（mg·L^-1） 84 總堿度／（nmol·L^-1） 1.09 總硬度／（mol·L^-1） 1.26 ρ（CL^-）／（mg·L^-1） 13.5 ρ（SO₄^2-）／（mg·L^-1） 22.5 電導率/（μS·cm-1） 208 試管 GB20＃鋼φ10×2 x 710 mm 運行條件 冷卻水流速/（m·S^-1） 1.0 ± O.1 進口溫度／℃ 30 ± 1 出口溫度／℃ 38 ± 1 運行時間／h 408（預膜 24） 預膜（熱態）藥劑及投量／（mg·L^-1） TJ—301 200 運行藥劑及投量／（mg·L^-1） TJ—301 50 總磷控制ρ(P)／（mg·L^-1） 1.0 ± 0.1

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　　此外，TJ－301型水質穩定劑在濃縮倍數為4.0時的粘附速率優于濃縮倍數為2.0時的結果，表明該藥劑適合于較高濃縮倍數運行。

3 結論

　　①TJ－301型水質穩定劑的投加量為 50 mg/L，在鈣硬與堿度分別為 250 mg／L，pH值為 9.0 時的阻垢率為 77.3％；當硬度為 350 mg／L，堿度為 700mg/L時，阻垢率為70.6％，說明該水質穩定劑能適用于較高 pH 值或硬度及堿度較高的水質。
　　②動態模擬實驗表明：濃縮倍數為4 ±0.2時，粘附速率為 3.68 mcm，進一步說明TJ-301適合于較高硬度及堿度的水質體系中運行。

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作者簡介：曾新干（1969－），女，湖南邵陽人，碩士，講師，1997年畢業于同濟大學，電話（021）65981594，65982595，zengxp＠mail.tongji.edu.cn。