水處理劑阻垢性能測定——磷酸鈣沉積法

1． 0應用范圍

1．1 在工業循環冷卻水處理中，由于采用了磷(膦)系配方而帶來了產生磷酸鈣垢的危害。隨著水處理技術的不斷發展，高濃縮倍數和堿性水處理技術的開發和應用，使得這種危害性更趨嚴重。因此有必要篩選評定抑制磷酸鈣垢的有效藥劑。

1．2 對于阻垢劑的阻垢性能和應用范圍，宜先在實驗室的強化條件下進行簡單快速的初步篩選評價，本法就是基于這個目的而建立的。

1．3 本法只針對通常循環冷卻水中的成垢鹽類---磷酸鈣的初始成垢趨勢進行評定，而對其已成垢的進程不作研究。

1．4 本法對實際循環冷卻水中的成垢主要影響因素：溫度、PH值、PO₄^3-、Ca²⁺、M-堿度等模擬了現場堿性水運行指標在，如溫度控制在相當于一般工廠冷卻器水側*高壁溫80℃、PH值調節穩定在9的范圍或在堿度不大的情況下采用蒸發濃縮的方法維持自然平衡PH值9的范圍來進行阻垢劑的篩選。它可為下一步模擬實驗和現場應用提供依據，而且對進一步的研究工作有指導意義。

2．0 原理

根據試驗目的，選定試驗用水，加入所需評定的阻垢劑和一定量的PO₄^3-，控制溫度80℃、和穩定PH值為9的試驗條件，恒溫靜置10小時后，分析測定澄清液中的PO₄^3-、Ca²⁺濃度，以評定阻垢性能。

3．0 試驗用水

3．1 配制水：配制成鈣離子濃度為250毫克/升，磷酸根離子為5毫克/升，PH為9左右的水質。

3．2 現場水：當為現場篩選配方時，可用現場水。現場水可直接取生產補充水，也可配制成生產補充水，還可以根據需要往生產補充水或配制的生產補充水中補加鈣離子至濃縮倍數要求的指標。

4．0 儀器

4．1 多孔恒溫水浴鍋，滿足恒溫控制80±1℃的要求。

4．2721分光光度計。

4．3 自動顯示酸度計。

4．4 容量瓶：50、100、500、1000ml。

4．5 移液管：1、2、5、10、50ml。

4．6 可調定量加液器500、1000ml。

4．7 分析定鈣器具。

5．0 試驗貯備液配制

5．1 鈣鹽貯備液：用試劑級二水氯化鈣配制成含CaCL₂18.348克/100毫升的水溶液，該液含Ca²⁺125mg/ml。

5．2 磷酸鹽貯備液：用預先在105℃烘箱內干燥過的試劑級磷酸二氫鉀配制成含KH₂PO₄7.165克/升的水溶液，該液含PO₄^3-5mg/ml。

5．3 阻垢劑貯備液：配制成含阻垢劑有效成分為2mg/ml的稀釋液。

5．4 分析定鈣試劑。

6．0 試驗程序

以Ca濃度為250mg/L的配制水為例。為了盡量減少系統誤差，使每次試驗的PH值和濃度要相同，推薦采用一次配水的方法。下面是配制1升試驗水的方法及試驗程序。

6．1 稱取1g研細的四硼酸鈉粉劑于100ml燒杯中，加入約50ml去離子水，加熱溶解后，移入1000ml容量瓶中，再加入約900ml去離子水。

6．2然后準確加入1ml磷酸鹽貯備液于上述容量瓶中，用去離子水補至刻度，充分搖蕩均勻。該液含PO₄5mg/ml，PH為9左右。

6．3另取500ml容量瓶，加入試驗所需的阻垢劑，將6.2試液倒出400ml于此瓶中，再均勻加入鈣鹽貯備液，補加按6.2的配制水至容量瓶刻度線，蓋緊瓶塞，充分搖蕩均勻，松動瓶塞，留出微量隙縫，置入溫度升至約50℃的恒溫水浴中，當溫度升至80℃時，開始記時，恒溫靜置10小時。

6．4試驗滿10小時后，關閉電源，根據分析時間要求可進行自然冷卻或放入涼水中快速冷卻至室溫。冷卻后，若液面低于容量瓶刻度線，可用去離子水補至刻度線，再進行過濾，分析PO4^3-、Ca²⁺濃度和測定PH值。

6．5 試驗中應同時進行不加阻垢劑而其它步驟相同的空白試驗。

6．6 對應用現場水或現場水補鈣離子時，可采用碳酸鈣沉積試驗法中蒸發濃縮試驗步驟，但必須先加磷酸鈣阻垢劑，后加PO4^3-。為防止試驗中由于碳酸鈣的沉積而加速磷酸鈣沉積的相互干擾作用，在加磷酸鈣阻垢劑的同時還需要加碳酸鈣阻垢劑等復合藥劑。

7．0 試驗結果評價

將試液試驗前、后PO₄^3-濃度與不加阻垢劑的空白試液PO₄^3-濃度做對比，計算不同阻垢劑用量相應的阻垢關系的曲線(簡稱阻垢曲線)。

同時還應測定Ca²⁺濃度進行綜合評價。阻垢率按下式計算：

式中：   PO₄₀^3- —  試液試驗前實測的PO₄^3-濃度。

PO₄₁^3-— 加阻垢劑試液試驗后的PO₄^3-濃度。

PO₄₂^3-— 不加阻垢劑試液(空白)在相同試驗條件下的PO₄^3-濃度。

注：a、文中的Ca²⁺均以CaCO₃計。

b、也可用蒸餾水代替去離子水。_----

8．0藥劑含磷阻磷酸鈣垢

   當評定的藥劑中含磷用原來的公式來計算導致錯誤，所以針對此問題實驗室總結了合理的解決辦法。實驗中除了做不加阻垢劑空白實驗和加阻垢劑溶液中同時含有磷酸根和鈣離子的實驗外考慮含磷藥劑的影響。另外相對應做一組藥劑空白實驗，在此溶液中只加磷酸根不加鈣離子同時加相對應的阻垢劑實驗過程同樣進行，這樣考慮到藥劑磷酸根的影響，在計算過程中相對應除去藥劑中的磷從而不影響實驗結果。阻垢率按下式計算：

式中：   PO₄₀^3- — 不加阻垢劑試液(空白)在相同試驗條件下的PO₄^3-濃度。

PO₄₂^3-— 含鈣離子和磷酸根試液加阻垢劑試驗后的PO₄^3-濃度。

PO₄₁^3-— 含磷酸根和藥劑的試液(藥劑空白)在相同試驗條件下的PO₄^3-濃度。

注：a、文中的Ca²⁺均以CaCO₃計。

b、也可用蒸餾水代替去離子水。_---

水處理劑阻垢性能測定——鋅鹽沉積法

1．0應用范圍

對于分散和抑制鋅鹽沉積的藥劑，宜先在實驗室強化條件下進行簡單快速的初步篩選評價。本法就是基于這個目的而建立的。

   本法只針對鋅在循環冷卻水中的初始成垢趨勢進行評定，而對其已成垢物的**和成垢進程不作研究。

   本法對實際循環冷卻水中影響鋅鹽沉積的主要影響因素：PH值、溫度、Zn²⁺、Ca²⁺、堿度等模擬了現場堿性水運行指標，如溫度控制在80℃，PH值穩定在9左右，它可為下一步動態模擬試驗和現場應用提供依據，而且對進一步的研究工作有指導意義。

2．0 原理

根據試驗目的，選定試驗用水，加入所需評定的阻垢劑及Zn²⁺，在80℃條件下蒸發濃縮至1.5~2倍，達到PH值升高和成垢離子相應增加，恒溫靜置10小時后，分析測定澄清液中的Zn²⁺、Ca²⁺濃度和PH值以及PO₄^3-濃度，以評定阻垢劑的阻垢性能。

3．0 試驗用水

3．1 配制水：配制成鈣離子和碳酸氫根離子濃度為250毫克/升，濃縮1.5倍后鋅離子濃度為5毫克/升的水質。如果評定的內容有磷酸鋅，還需在配制水中加入一定量的磷酸根離子。

3．2 現場水：當為現場篩選配方時，可用現場水。現場可直接生產補充水，也可配成生產補充水，還可以根據濃縮倍數的需要往生產補充水或配制的生產補充水中補加鈣離子、碳酸氫根離子。無論采用哪種水，鋅離子濃度都應配成濃縮1.5倍后為5毫克/升的水質。

4．0 儀器

4．1 多孔恒溫水浴鍋，滿足恒溫控制80 ℃ 的要求。

4．2721分光光度計。

4．3 自動顯示酸度計。

4．4 容量瓶50、100、500、1000ml。

4．5 移液管：1、2、5、10、50ml.

4．6 微量滴定管：酸式10ml。

4．7 分析定鈣器具。

5．0 試驗貯備液配制

5．1鋅鹽貯備液：用試劑級七水硫酸鋅(分子量287.54)配制成濃度為11克/升的水溶夜，該液含Zn²⁺2.5mg/ml。

5．2 磷酸鹽貯備液：用預先在105℃烘箱內干燥過的試劑級磷酸二氫鉀配制成含KH₂PO₄3.583克/升的水溶液，該液含PO₄^3-2.5mg/ml。

5．3鈣鹽貯備液：用試劑級二水氯化鈣配制成含CaCl₂36.04克/升的水溶液，該液含Ca²⁺25mg/ml。

5．4 碳酸鹽貯備液：用試劑級碳酸鈉配制成NaHCO₃42.00克/升的水溶液，該液含HCO₃^-25mg/ml。

5．5 阻垢劑貯備液：配制成含阻垢劑有效成分為2mg/ml的稀釋液。

5．6 測定Zn²⁺(分光光度法)、PO₄^3-(抗壞血酸法)所需試劑。

6．0 試驗程序

以Ca2+和HCO3-濃度均為250mg/L的配制水，再濃縮1.5倍為例。為了盡量減少系統誤差，推薦每次試驗采用一次配水的方法，然后分別進行藥劑篩選評定試驗。下面是配制1升試驗水的方法及試驗程序。

6．1 取1000ml容量瓶，依次加入10ml鈣鹽貯備液，900ml去離子水，10ml碳酸鹽貯備液，補加去離子水至容量瓶刻度線，蓋緊瓶塞，并搖蕩均勻。該液含Ca²⁺和HCO₃^-均為250mg/L。

6．2 另取1000ml燒杯，準確加入試驗所需之阻垢劑貯備液和1ml鋅鹽貯備液，然后量取750ml(6.1)的配制水加入此杯中。

6．3 如果評定磷酸鋅沉積時，需加入1ml磷酸鹽貯備液。

6．4 攪拌均勻后，將燒杯置入已升溫至50℃左右的恒溫水中進行蒸發濃縮，溫度升至80℃時開始恒溫并記時，當試液蒸發濃縮至500ml刻度線時，取出燒杯，將試液移至500ml容量瓶中，由于試液受熱體積膨脹，液面應高出容量瓶刻度線一定高度，試液不足時，用去離子水補足、搖勻，加蓋繼續置入80℃恒溫水浴中，從記時開始，恒溫10小時。

6．5 試驗滿10小時后，關閉電源，根據分析時間要求，可進行自然冷卻或放入涼水中快速冷卻至室溫。冷卻后，若液面低于容量瓶刻度線，可用去離子水補至刻度線，搖蕩均勻，再進行過濾，分析Zn²⁺、PO₄^3-、Ca²⁺濃度和測定PH值。

6．6 試驗中應同時進行不加阻垢劑而其它步驟相同的空白試驗以做對比。

6．7 選用(3.2)現場水，取消(6.1)試驗程序。可取一定的現場水配制成含同一Zn濃度的水質，即3.33毫克/升。該水質試驗濃縮1.5倍后，其理論Zn²⁺濃度為5毫克/升。

7．0 試驗結果評價

    將試液試驗前后Zn²⁺濃度與不加阻垢劑的空白試液Zn²⁺濃度做對比，計算不同阻垢劑用量相應的阻垢率，做出阻垢劑用量和阻垢關系的曲線(阻垢曲線)。

同時還應測定PO₄^3-、Ca²⁺濃度進行綜合評價。阻垢率按下式計算：

式中：   Zn₀²⁺ —  試液試驗前實測的Zn濃度。

          Zn₁²⁺ —  加阻垢劑試液試驗后測定的Zn濃度。

          Zn₂²⁺ —  不加阻垢劑試液(空白)在相同試驗條件下的Zn濃度。

注：a、文中的Ca²⁺均以CaCO₃計

    b、也可用蒸餾水代替去離子水。