水处理剂阻垢性能测定——磷酸钙沉积法

水处理剂阻垢性能测定——磷酸钙沉积法

1． 0应用范围

1．1 在工业循环冷却水处理中，由于采用了磷(膦)系配方而带来了产生磷酸钙垢的危害。随着水处理技术的不断发展，高浓缩倍数和碱性水处理技术的开发和应用，使得这种危害性更趋严重。因此有必要筛选评定抑制磷酸钙垢的有效药剂。

1．2 对于阻垢剂的阻垢性能和应用范围，宜先在实验室的强化条件下进行简单快速的初步筛选评价，本法就是基于这个目的而建立的。

1．3 本法只针对通常循环冷却水中的成垢盐类---磷酸钙的初始成垢趋势进行评定，而对其已成垢的进程不作研究。

1．4 本法对实际循环冷却水中的成垢主要影响因素：温度、PH值、PO₄^3-、Ca²⁺、M-碱度等模拟了现场碱性水运行指标在，如温度控制在相当于一般工厂冷却器水侧*高壁温80℃、PH值调节稳定在9的范围或在碱度不大的情况下采用蒸发浓缩的方法维持自然平衡PH值9的范围来进行阻垢剂的筛选。它可为下一步模拟实验和现场应用提供依据，而且对进一步的研究工作有指导意义。

2．0 原理

根据试验目的，选定试验用水，加入所需评定的阻垢剂和一定量的PO₄^3-，控制温度80℃、和稳定PH值为9的试验条件，恒温静置10小时后，分析测定澄清液中的PO₄^3-、Ca²⁺浓度，以评定阻垢性能。

3．0 试验用水

3．1 配制水：配制成钙离子浓度为250毫克/升，磷酸根离子为5毫克/升，PH为9左右的水质。

3．2 现场水：当为现场筛选配方时，可用现场水。现场水可直接取生产补充水，也可配制成生产补充水，还可以根据需要往生产补充水或配制的生产补充水中补加钙离子至浓缩倍数要求的指标。

4．0 仪器

4．1 多孔恒温水浴锅，满足恒温控制80±1℃的要求。

4．2721分光光度计。

4．3 自动显示酸度计。

4．4 容量瓶：50、100、500、1000ml。

4．5 移液管：1、2、5、10、50ml。

4．6 可调定量加液器500、1000ml。

4．7 分析定钙器具。

5．0 试验贮备液配制

5．1 钙盐贮备液：用试剂级二水氯化钙配制成含CaCL₂18.348克/100毫升的水溶液，该液含Ca²⁺125mg/ml。

5．2 磷酸盐贮备液：用预先在105℃烘箱内干燥过的试剂级磷酸二氢钾配制成含KH₂PO₄7.165克/升的水溶液，该液含PO₄^3-5mg/ml。

5．3 阻垢剂贮备液：配制成含阻垢剂有效成分为2mg/ml的稀释液。

5．4 分析定钙试剂。

6．0 试验程序

以Ca浓度为250mg/L的配制水为例。为了尽量减少系统误差，使每次试验的PH值和浓度要相同，推荐采用一次配水的方法。下面是配制1升试验水的方法及试验程序。

6．1 称取1g研细的四硼酸钠粉剂于100ml烧杯中，加入约50ml去离子水，加热溶解后，移入1000ml容量瓶中，再加入约900ml去离子水。

6．2然后准确加入1ml磷酸盐贮备液于上述容量瓶中，用去离子水补至刻度，充分摇荡均匀。该液含PO₄5mg/ml，PH为9左右。

6．3另取500ml容量瓶，加入试验所需的阻垢剂，将6.2试液倒出400ml于此瓶中，再均匀加入钙盐贮备液，补加按6.2的配制水至容量瓶刻度线，盖紧瓶塞，充分摇荡均匀，松动瓶塞，留出微量隙缝，置入温度升至约50℃的恒温水浴中，当温度升至80℃时，开始记时，恒温静置10小时。

6．4试验满10小时后，关闭电源，根据分析时间要求可进行自然冷却或放入凉水中快速冷却至室温。冷却后，若液面低于容量瓶刻度线，可用去离子水补至刻度线，再进行过滤，分析PO4^3-、Ca²⁺浓度和测定PH值。

6．5 试验中应同时进行不加阻垢剂而其它步骤相同的空白试验。

6．6 对应用现场水或现场水补钙离子时，可采用碳酸钙沉积试验法中蒸发浓缩试验步骤，但必须先加磷酸钙阻垢剂，后加PO4^3-。为防止试验中由于碳酸钙的沉积而加速磷酸钙沉积的相互干扰作用，在加磷酸钙阻垢剂的同时还需要加碳酸钙阻垢剂等复合药剂。

7．0 试验结果评价

将试液试验前、后PO₄^3-浓度与不加阻垢剂的空白试液PO₄^3-浓度做对比，计算不同阻垢剂用量相应的阻垢关系的曲线(简称阻垢曲线)。

同时还应测定Ca²⁺浓度进行综合评价。阻垢率按下式计算：

式中：   PO₄₀^3- —  试液试验前实测的PO₄^3-浓度。

PO₄₁^3-— 加阻垢剂试液试验后的PO₄^3-浓度。

PO₄₂^3-— 不加阻垢剂试液(空白)在相同试验条件下的PO₄^3-浓度。

注：a、文中的Ca²⁺均以CaCO₃计。

b、也可用蒸馏水代替去离子水。_­­­­

8．0药剂含磷阻磷酸钙垢

   当评定的药剂中含磷用原来的公式来计算导致错误，所以针对此问题实验室总结了合理的解决办法。实验中除了做不加阻垢剂空白实验和加阻垢剂溶液中同时含有磷酸根和钙离子的实验外考虑含磷药剂的影响。另外相对应做一组药剂空白实验，在此溶液中只加磷酸根不加钙离子同时加相对应的阻垢剂实验过程同样进行，这样考虑到药剂磷酸根的影响，在计算过程中相对应除去药剂中的磷从而不影响实验结果。阻垢率按下式计算：

式中：   PO₄₀^3- — 不加阻垢剂试液(空白)在相同试验条件下的PO₄^3-浓度。

PO₄₂^3-— 含钙离子和磷酸根试液加阻垢剂试验后的PO₄^3-浓度。

PO₄₁^3-— 含磷酸根和药剂的试液(药剂空白)在相同试验条件下的PO₄^3-浓度。

注：a、文中的Ca²⁺均以CaCO₃计。

b、也可用蒸馏水代替去离子水。_­­­

水处理剂阻垢性能测定——锌盐沉积法

1．0应用范围

对于分散和抑制锌盐沉积的药剂，宜先在实验室强化条件下进行简单快速的初步筛选评价。本法就是基于这个目的而建立的。

   本法只针对锌在循环冷却水中的初始成垢趋势进行评定，而对其已成垢物的**和成垢进程不作研究。

   本法对实际循环冷却水中影响锌盐沉积的主要影响因素：PH值、温度、Zn²⁺、Ca²⁺、碱度等模拟了现场碱性水运行指标，如温度控制在80℃，PH值稳定在9左右，它可为下一步动态模拟试验和现场应用提供依据，而且对进一步的研究工作有指导意义。

2．0 原理

根据试验目的，选定试验用水，加入所需评定的阻垢剂及Zn²⁺，在80℃条件下蒸发浓缩至1.5~2倍，达到PH值升高和成垢离子相应增加，恒温静置10小时后，分析测定澄清液中的Zn²⁺、Ca²⁺浓度和PH值以及PO₄^3-浓度，以评定阻垢剂的阻垢性能。

3．0 试验用水

3．1 配制水：配制成钙离子和碳酸氢根离子浓度为250毫克/升，浓缩1.5倍后锌离子浓度为5毫克/升的水质。如果评定的内容有磷酸锌，还需在配制水中加入一定量的磷酸根离子。

3．2 现场水：当为现场筛选配方时，可用现场水。现场可直接生产补充水，也可配成生产补充水，还可以根据浓缩倍数的需要往生产补充水或配制的生产补充水中补加钙离子、碳酸氢根离子。无论采用哪种水，锌离子浓度都应配成浓缩1.5倍后为5毫克/升的水质。

4．0 仪器

4．1 多孔恒温水浴锅，满足恒温控制80 ℃ 的要求。

4．2721分光光度计。

4．3 自动显示酸度计。

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 分析定钙器具。

5．0 试验贮备液配制

5．1锌盐贮备液：用试剂级七水硫酸锌(分子量287.54)配制成浓度为11克/升的水溶夜，该液含Zn²⁺2.5mg/ml。

5．2 磷酸盐贮备液：用预先在105℃烘箱内干燥过的试剂级磷酸二氢钾配制成含KH₂PO₄3.583克/升的水溶液，该液含PO₄^3-2.5mg/ml。

5．3钙盐贮备液：用试剂级二水氯化钙配制成含CaCl₂36.04克/升的水溶液，该液含Ca²⁺25mg/ml。

5．4 碳酸盐贮备液：用试剂级碳酸钠配制成NaHCO₃42.00克/升的水溶液，该液含HCO₃^-25mg/ml。

5．5 阻垢剂贮备液：配制成含阻垢剂有效成分为2mg/ml的稀释液。

5．6 测定Zn²⁺(分光光度法)、PO₄^3-(抗坏血酸法)所需试剂。

6．0 试验程序

以Ca2+和HCO3-浓度均为250mg/L的配制水，再浓缩1.5倍为例。为了尽量减少系统误差，推荐每次试验采用一次配水的方法，然后分别进行药剂筛选评定试验。下面是配制1升试验水的方法及试验程序。

6．1 取1000ml容量瓶，依次加入10ml钙盐贮备液，900ml去离子水，10ml碳酸盐贮备液，补加去离子水至容量瓶刻度线，盖紧瓶塞，并摇荡均匀。该液含Ca²⁺和HCO₃^-均为250mg/L。

6．2 另取1000ml烧杯，准确加入试验所需之阻垢剂贮备液和1ml锌盐贮备液，然后量取750ml(6.1)的配制水加入此杯中。

6．3 如果评定磷酸锌沉积时，需加入1ml磷酸盐贮备液。

6．4 搅拌均匀后，将烧杯置入已升温至50℃左右的恒温水中进行蒸发浓缩，温度升至80℃时开始恒温并记时，当试液蒸发浓缩至500ml刻度线时，取出烧杯，将试液移至500ml容量瓶中，由于试液受热体积膨胀，液面应高出容量瓶刻度线一定高度，试液不足时，用去离子水补足、摇匀，加盖继续置入80℃恒温水浴中，从记时开始，恒温10小时。

6．5 试验满10小时后，关闭电源，根据分析时间要求，可进行自然冷却或放入凉水中快速冷却至室温。冷却后，若液面低于容量瓶刻度线，可用去离子水补至刻度线，摇荡均匀，再进行过滤，分析Zn²⁺、PO₄^3-、Ca²⁺浓度和测定PH值。

6．6 试验中应同时进行不加阻垢剂而其它步骤相同的空白试验以做对比。

6．7 选用(3.2)现场水，取消(6.1)试验程序。可取一定的现场水配制成含同一Zn浓度的水质，即3.33毫克/升。该水质试验浓缩1.5倍后，其理论Zn²⁺浓度为5毫克/升。

7．0 试验结果评价

    将试液试验前后Zn²⁺浓度与不加阻垢剂的空白试液Zn²⁺浓度做对比，计算不同阻垢剂用量相应的阻垢率，做出阻垢剂用量和阻垢关系的曲线(阻垢曲线)。

同时还应测定PO₄^3-、Ca²⁺浓度进行综合评价。阻垢率按下式计算：

式中：   Zn₀²⁺ —  试液试验前实测的Zn浓度。

          Zn₁²⁺ —  加阻垢剂试液试验后测定的Zn浓度。

          Zn₂²⁺ —  不加阻垢剂试液(空白)在相同试验条件下的Zn浓度。

注：a、文中的Ca²⁺均以CaCO₃计

    b、也可用蒸馏水代替去离子水。