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1、水处理药剂及试验,1.水处理药剂1.1缓蚀剂缓蚀剂是指那些用在金属表面起防护作用的物质，加入微量或少量这类物质可使金属材料在该介质中的腐蚀速度明显降低直至为零。同时还能保持金属材料原来的物理机械性能不变。合理使用缓蚀剂是防止金属及其合金在环境介质中发生腐蚀的有效方法。按对化学物质组成的划分，缓蚀剂可分为无机缓蚀剂和有机缓蚀剂。,按缓蚀剂对电极的过程的影响，缓蚀剂可分为阳极型缓蚀剂、阴极型缓蚀剂和混合型缓蚀剂。，从而加剧金属孔蚀；阴极型缓蚀剂是缓蚀剂的阳离子移向金属阳极型缓蚀剂通常是缓蚀剂的阴离子移向金属阳极从而使金属钝化，但这类缓蚀剂如用量不足，不能充分覆盖阳极表面，会形成小阳极大阴极的腐蚀电
2、池阴极从而形成化学或电化学的沉淀保护膜，这类缓蚀剂如用量不足，不会加剧金属腐蚀；混合型缓蚀剂既对阴极过程有对阳极过程其抑制作用的一类药剂。按缓蚀剂对金属表面的物理化学作用，水处理用缓蚀剂可分为氧化膜型缓蚀剂、沉淀膜型缓蚀剂、吸附膜型缓蚀剂。其缓蚀剂机理为：在金属表面形成一层或薄或厚的膜，将金属表面与水环境隔离，从而达到缓蚀的目的。,1.1.1无机缓蚀剂无机缓蚀剂主要包括锌盐、钼酸盐、钨酸盐、硅酸盐、铬酸盐、磷酸盐、硝酸盐等。1、氯化锌（ZnCl2）无水氯化锌为白色结晶性粉末，相对密度（25）2.907，熔点290，沸点733。在650700时，由于ZnCl2升华而形成白色浓烟。极易吸收空气中的
3、水分而潮解，潮湿空气通过ZnCl2后仅含水0.98mg/L，易溶于水（25时为78.6%），溶于甲醇、乙醇、甘油、丙酮、乙醚等含氧溶剂；也易溶于脂肪胺、吡啶、苯胺等含氮溶剂，不溶于液氨。,氯化锌在冷却水处理中用作杀生剂和阴极型缓蚀剂，或作为复合配方的组分。锌盐的阴离子一般不影响缓蚀效果。在污水处理中，常用作杀生剂和污泥脱水剂。缓蚀机理：在阴极区域，当锌离子接近金属表面时，可使金属表面腐蚀微电池中阴极区附近溶液中局部pH值升高，从而与阴极区聚集的OH-快速地形成氢氧化锌沉淀物，沉积于阴极表面，抑制了阴极反应，从而起到缓蚀作用。,锌盐能在水介质的金属表面快速成膜，这是其他无极缓蚀剂无法比拟的，虽然
4、锌盐成膜速度快，但松软不牢，所以锌盐单独使用时不可能完全抑制金属在水溶液中的腐蚀。因此常和聚磷酸盐、有机膦酸盐、多元醇膦酸盐、钼酸盐等复配起增效作用并可降低他们的用量。锌盐是复合缓蚀剂中最理想的配伍药剂，几乎能与所有的水处理药剂共同使用，而且能使其他缓蚀剂用量减少，缓蚀效果提高。锌离子在复合缓蚀剂中常用量为24mg/L。锌盐用量增加，腐蚀速度降低，但超过一定浓度后，锌离子用量继续增加，对腐蚀速度的影响不太明显，反而会增加运行成本和排污水中的锌离子浓度。,注意：ZnCl2易溶于水而水解产生不溶性的Zn（OH）Cl胶粒，使得复合缓蚀剂呈胶状浑浊而不澄清透明，随时间延长，Zn（OH）Cl胶粒逐渐聚集
5、而沉淀。因此，配置同量锌离子复合缓蚀剂时，ZnCl2比ZnSO47H2O更容易产生沉淀。通过配方稀释或者加入少量的H2SO4、HCl、H3PO4或冰醋酸等酸性物质，能抑制复合缓蚀剂中锌盐的析出，但应注意酸性物质加入后，某些复合剂会变色，加入少量的苯并三氮唑能防止这种反应发生。,锌盐在pH8.2循环水中，易形成Zn（OH）2碱垢，磷垢和药垢（如与HEDP等缓蚀阻垢剂、某些阴离子聚合物阻垢剂以及季铵盐类非氧化性杀菌剂形成沉淀），使其失去缓蚀作用。在高pH环境下，在复合药剂中加入有机膦磺酸、含AMPS聚合物等分散剂都能有效防止锌盐沉积。2、硫酸锌（ZnSO4）无水硫酸锌为无色结晶。相对密度3.54，
6、熔点1200。七水硫酸锌为无色结晶粉末或颗粒。密度（25）1.957g/cm3。熔点100。在循环冷却水系统中，硫酸锌是最常见的阴极型缓蚀剂；也是抑制点蚀的缓蚀剂。,注意：Zn2+在水中能以ZnOH+、Zn(OH)-3、Zn(OH)2-4、等多种溶解性形式存在。当介质的pH值等于或高于8时，锌盐大多形成Zn(OH)2沉淀，或与水中带有部分负电荷的一些物质结合产生一种絮凝沉淀。因此当水质pH值较高时，或水中浑浊度较大时均不宜使用锌盐。但如果在水中存在着其他一些具有络合性能的缓蚀阻垢剂时，即使在pH值较高的水中，复配的锌仍然有很好的缓蚀能力。共聚物对Zn的溶解稳定性为PBTCAPPCAATMPED
7、TMPHEDP。其他内容见氯化锌介绍。,3、亚硝酸钠（NaNO2）亚硝酸钠为白色粉末状晶体，密度2.618g/cm3(20)，熔点271。微带咸味。易潮解，易溶于水（19时为44.9%）和液氨中，水溶液呈碱性(pH9)，微溶于甲醇、乙醇、乙醚。用酸加热则释放出NO和NO2。久置于空气中能吸收氧而逐渐转变为硝酸钠。,亚硝酸钠是对碳钢具有良好缓蚀效果的缓蚀剂。一般认为他是阳极型缓蚀剂，它可以使碳钢以及铜、锌等合金钝化，形成-氧化铁钝化膜，从而抑制多种金属的腐蚀。亚硝酸盐在碳钢表面形成的钝化膜对Cl-、SO2-4较为敏感，在Cl-、SO2-4浓度较高时，容易产生局部腐蚀，必须投加高浓度的缓蚀剂，故用
8、作金属防锈时，亚硝酸盐浓度高达0.1%1.5%以上，有的甚至超过2%。由于他比铬酸盐类缓蚀剂的毒性低，而且容易被微生物分解，所以在敞开的水系统中使用困难。在密闭式的循环冷却水系统中，在充分采用抑制微生物的措施后，可以使亚硝酸盐作缓蚀剂。一般用作冷却设备酸洗后的钝化剂。,亚硝酸钠是一种不需要有溶解氧存在即可使金属钝化的阳极抑制剂，故主要用于密闭循环冷却水系统。属于危险性缓蚀剂，使用浓度不足时，不仅没有缓蚀作用，反而加速腐蚀，使用浓度通常为300500mg/L。水质的浊度低于30mg/L，总铁离子低于3 mg/L对亚硝酸盐缓蚀性能基本无影响，亚硝酸盐使用水质pH 值最佳范围在810，故常与3006
9、00mg/L的Na2CO3共同使用。水质pH 值小于6时，亚硝酸盐易分解，失去缓蚀作用，而促使金属腐蚀。实际使用时亚硝酸盐配成浓度为2%3%水溶液，并加入0.3%0.6%的Na2CO3配合使用。,在使用钢与铜组合的冷却水系统中，亚硝酸盐浓度应为50007000mg/L。如果系统中还有铝材。则浓度应为10000mg/L。多金属的冷却系统，需要使用亚硝酸盐-硼酸盐-硅酸盐复合药剂。在所有情况下，循环水的pH值都应保持在碱性范围内；有铝材时，pH值应低于9.0。4、钼酸钠（Na2MoO42H2O）白色有光泽的结晶粉末，二水化合物的相对密度为3.28 g/cm3，687时熔融，易溶于水，水溶液呈碱性。
10、在空气中易吸潮结块。不溶于丙酮。加热到100失去结晶水变成无水钼酸钠。,钼酸盐是阳极型缓蚀剂，由于它是弱氧化剂，需要水中的溶解氧才能使钢表面上形成钝化膜。当金属表面的铁，被氧化成铁离子时，与钼酸根（六价）形成一种复杂的物质或络合物，生成沉淀膜，具有缓蚀作用，因而它又类似于磷酸盐。钼酸盐作为阳极型缓蚀剂，不仅热稳定性高，而且缓蚀效果不受pH变化和氯离子含量增的影响。钼酸盐单独使用时需要投加200500 mg/L的剂量才能获得满意的缓蚀效果。为了减少钼酸盐的投加浓度、降低处理费用和提高缓蚀效果，钼酸盐经常与聚磷酸盐、葡萄糖酸钠、锌盐、苯并三氮唑复配使用，复配后MoO2-4用量可降至46mg/L。主
11、要优点：缓蚀效果好、尤其是和其他药剂共用可大大抑制点蚀的发生，热稳定性高，可用于热流密度高以及局部过热的系统，它不会与水中的钙离子生产钼酸钙沉淀。对碳钢、紫铜、黄铜和铝均有缓蚀作用。,5、六偏磷酸钠【（NaPO3）6或者，n1016(平均值)】六篇磷酸钠不是六分子聚合的偏磷酸钠，而是一种呈玻璃态的直链聚合磷酸盐。六偏磷酸钠有很强的吸湿性，当相对湿度为42%时，22h可吸收1.4%的水分，相对湿度为80%时，22h可吸收4.1%的水分。它的1%水溶液的pH值为5.86.5，在其自然pH值条件下相对较稳定，不易水解。它有很好的络合高价金属离子的能力。六偏磷酸钠商品为无色透明的玻璃状粉末，鳞片状固体
12、或白色粒状结晶。空气中易潮解，吸湿性强，吸水后变为粘胶状物。易溶于水，但溶解速度较慢。水溶液呈酸性，1%溶液的pH值为5.56.5。,六偏磷酸钠在水处理领域中主要用作锅炉用水和工业用水的软水剂、工业循环冷却水的缓蚀与阻垢剂。六偏磷酸盐属于阴极型沉淀膜缓蚀剂。与水中Ca2+、Mg2+、Zn2+、Fe2+等二价金属离子形成胶溶状态的络合离子，依靠腐蚀电流沉积于金属阴极表面形成电沉积层保护膜，抑制阴极反应来降低腐蚀速度而起到缓蚀作用。在pH 值6左右时使用作用最佳，此时，它对减少点蚀和锈瘤颇为有效。当聚磷酸盐与其他药剂配合使用时，可有效地保护绿金属免受冷却水中铜离子的腐蚀。从缓蚀效果看，六偏磷酸钠优
13、于三聚磷酸钠，因此，六偏磷酸钠使用更为广泛。,聚磷酸盐除了作为缓蚀剂外，还可用作阻垢剂使用。六偏磷酸钠的阻垢作用是基于：聚磷酸盐在水中生成的长链的阴离子容易吸附在微小的碳酸钙晶粒，同时这种阴离子易于和碳酸根的离子置换，从而防止了碳酸钙析出。由于六偏磷酸钠可与钙离子形成可溶性的、十分稳定的螯合物，因此，它在锅炉用水中作为软化剂而广泛使用。软化水时，在硬水中加入1mg/L的六偏磷酸钠，可抑制100200mg/L的碳酸钙。预膜时聚磷酸盐的浓度推荐为60200mg/L，pH值范围57，同时保持适当的温度（温度稍高于常温为宜），水流速以不低于1m/s为宜。若有适量的锌离子存在，可与聚磷酸盐起协同作用。,
14、单独使用，在pH值6.07.0时，使用浓度为2040mg/L，在pH值7.58.5时，使用浓度为1020mg/L，浓度低于10 mg/L会加大腐蚀速度。为了提高缓蚀效果和降低聚磷酸盐的用量，通常与锌盐、钼酸盐、有机膦酸盐等缓蚀剂配合使用。聚合磷酸盐易水解，生成的正磷酸盐容易与钙离子生成磷酸钙垢；对铜及铜合金有侵蚀性；同时正磷酸盐又是菌藻的营养源，因此长期使用聚合磷酸盐而又不进行杀菌灭藻，就会促进菌藻的繁殖，即解决了硬垢，软垢又会发生。所以单独使用聚合磷酸盐做阻垢剂已被淘汰，而是聚合磷酸盐与多种缓蚀剂，分散剂复配使用。可与聚合磷酸盐复合使用的药剂配方有多种，如聚合磷酸盐/锌盐、聚合磷酸盐/有机膦
15、酸盐、聚合磷酸盐/锌盐/有机膦酸盐、聚合磷酸盐/有机膦酸盐/苯并三氮唑、聚合磷酸盐/多元共聚物、聚合磷酸盐/正磷酸盐/有机膦酸盐/分散剂、聚合磷酸盐/锌盐/聚羧酸盐等。,1.1.2有机膦酸盐和有机膦酸脂类缓蚀剂1、羟基亚乙基二膦酸HEDP分子式：（C2H8O7P2）HEDP为白色结晶状粉末，易溶于水。工业产品含量一般为50%62%的无色至淡黄色粘稠透明水溶液。HEDP广泛应用于工业水处理中作为阻垢剂，也用作缓蚀剂。适用于锅炉水、循环冷却水及油田水的处理。HEDP作为阴极型缓蚀剂，与无机聚磷酸盐相比，缓蚀率约高4倍，HEDP可与水中金属离子形成六元环螯合物，尤其与钙离子形成胶囊状大分子螯合物，阻
16、垢效果较好并具有“溶限效应”。,HEDP与其他缓蚀剂、阻垢剂配合使用，具有协同效益，可提高药效。如与铬酸盐、聚磷酸盐、钼酸盐、硅酸盐、亚硝酸盐、锌盐、聚羧酸盐及其衍生物等配合。本品用量一般为13mg/L。目前中国石化系统冷却水处理配方大多是采用本品或EDTMP与无机磷酸盐（如三聚磷酸钠或六偏磷酸钠）和锌盐（如硫酸锌）为缓蚀剂，聚丙烯酸或其多元共聚物为阻垢的磷系配方。（本品用于水垢抑制时，主要是抑制碳酸钙垢。投加活性组分的质量浓度一般为110mg/L。再高，在一定范围之内反而致垢。常与聚羧酸类阻垢分散剂复合使用，在循环冷却水中处理碱性运行配方中是常用的膦酸盐之一。它与聚羧酸盐作为主要组成成分；再
17、配入无机锌盐可提高缓蚀效果）。本品对铜及其合金具有腐蚀作用。因此，如水系统中有铜材时，用它来阻垢，必须与唑类铜缓蚀剂合并使用。配方药剂合计用量一般为2030mg/L。但这种配方对水质有一定的要求，不适用于腐蚀性水质。,HEDP抵抗氧化性杀菌剂（例如氯气）分解的能力虽然较氨基膦酸强，但毕竟能被其分解降低药效。因此，在用于循环冷却水时，其投药点应与氯气的投药点隔开。2、氨基三亚甲基膦酸ATMP分子式：N（CH2PO3H2）3ATMP在通常条件下为白色颗粒状固体。不易吸潮，易溶于水，化学稳定性和热稳定性好，与稀硫酸煮沸也不会分解。,ATMP与聚磷酸盐、聚羧酸盐、亚硝酸盐有良好的协同能力，可以有效地防
18、止水中成垢盐类形成水垢。它也具有缓蚀作用，作为阴极型缓蚀剂。是工业循环冷却水处理领域常用的阻垢剂和缓蚀剂。ATMP用于水垢抑制时，主要是抑制碳酸钙垢。ATMP做阻垢剂单独使用浓度10mg/L；ATMP做缓蚀剂单独使用浓度100mg/L；ATMP与低分子量阻垢剂复合使用浓度5 mg/L。投加质量浓度（按活性组分）一般为120 mg/L。再高，在一定范围内反而致垢。为更好的发挥其阻垢作用，常与聚羧酸盐共用。ATMP抵抗氧化性杀菌剂（例如氯气）分解能力不如HEDP强，因此，在用于循环冷却水系统时，其投药点亦应与氯气的投药点隔开。ATMP对铜及其合金具有腐蚀作用。因此，在用它来阻垢时，必须与唑类铜缓蚀
19、剂合并使用。,3、2-膦酸基-1,2,4-三羧酸丁烷PBTCA分子式：C7H11O9P通常状态下为玻璃状固体，只有在100和真空条件下才能勉强脱去所含的全部水分。由于它具有膦酸基又有羧酸基的结构特性，导致其具有良好的缓蚀阻垢性能，且优于常用的有机膦酸（HEDP、ATMP、EDTMP）特别是在高温下阻垢性能远远由于有机膦酸，同时能提高锌的溶解度，甚至在pH值为9.5时也能使锌处于溶解状态。在循环冷却水处理系统、油田注水系统中用作阻垢剂和缓蚀剂。PBTCA具有优异的阻垢和缓蚀性能，且耐高温，耐氯分解，含磷量低，对环境的影响小。特别适用于高温、高硬度、高pH值、高浓缩倍数的苛刻水质条件。,在工业水处
20、理过程中很少单独作为缓蚀剂使用，由于PBTCA与Zn2+等缓蚀剂存在较好的协同作用，一般与Zn2+复配用作冷却水系统的阻垢缓蚀剂。PBTCA的加入量应根据现场水质以及水系统运行状况进行试验确定，推荐浓度一般为520mg/L，通常与其他缓蚀剂、阻垢分散剂复合使用；药剂应连续注入水系统中；加药设备应耐酸性腐蚀。pH值适用范围为7.09.5。常与其他水处理一起组成全有机配方使用。,1.1.3唑类缓蚀剂1、苯并三氮唑BTA分子式：C6H5N3白色到无色的针状结晶，有少量杂质时呈淡黄色，纯度较高时为白色针状晶体，在空气中会被氧化而逐渐变红。BTA无气味，在真空中蒸馏时能发生爆炸。BTA用作有色金属的缓蚀
21、剂，对黑色金属也有缓蚀作用。此外还可用作有机合成的中间体，摄影化学品和催化剂，以及测定银、铜和锌等离子的试剂。BTA也广泛用于防止海水对铜的腐蚀。,缓蚀机理：BTA能以共价键和配位键与铜原子结合，相互交替形成链状聚合物，在金属铜表面形成不溶性的Cu-BTA保护膜，从而抑制铜及其合金的腐蚀。BTA还可以与多种缓蚀剂配合，如与铬酸盐、聚合磷酸盐、钼酸盐、硅酸盐、亚硝酸盐、ATMP、HEDP、EDTMP等复配使用，可提高缓蚀效果。BTA也可以和多种阻垢剂、杀菌灭藻剂配合使用，尤其是在密闭的循环冷却水系统中使用缓蚀效果更佳。而在铜导线用的聚丙烯绝缘漆中适量加入BTA可防变色，抗老化。,使用时将本品溶于
22、稀碱或异丙醇中，再按0.1%2%（质量）的比例配入水处理配方中。在处理水中的质量浓度一般控制在210mg/L。必要时可高至20 mg/L。若水系统中的有色金属已经严重腐蚀，可加大本品在水中的质量浓度到正常处理质量浓度的510倍，以使系统迅速得到钝化。BTA在pH=5.510.5范围内缓蚀作用都很好，但在低pH值的介质中，由于BTA的离解受到了抑制，所以在低浓度时，缓蚀作用明显降低。BTA对聚磷酸盐的缓蚀作用不干扰，对氧化作用的抵抗能力很强。但当它与自由性氯同时存在时，则丧失了对铜的缓蚀作用。而在氯消失后，其缓蚀作用变得到恢复。,2、巯基苯并噻唑MBT分子式：C7H5NS2淡黄色针状或片状晶体，
23、有特殊的苦味和难闻气味，但无毒。溶于丙酮、碱、微溶于醇、醚、苯。四氯化碳。用于工业水处理，他是一种有效的铜腐蚀缓蚀剂。在pH值310的范围内对铜与铜合金的缓蚀效果都很好。可防止铜离子对钢、铝等产生电偶腐蚀。MBT缓蚀机理：MBT与金属铜表面的活性铜原子或铜离子产生螯合作用，形成的螯合吴能与金属表面的氧化亚铜再发生化学吸附，组成十分致密和牢固的保护膜。,铜在溶液中首先被溶液中的氧气氧化成不致密的Cu2O层，一旦形成Cu2O便与溶液中的MBT形成配合物并形成一层致密的Cu（）-MBT膜。从而阻止了Cu的进一步被氧化。在Cu（）-MBT的外面还存在着一层松散的吸附层，其中包括发生氧化还原反应后MBT
24、的还原产物，从而使铜材设备得到了良好的保护。MBT还可以用作盐酸洗铜的缓蚀剂，它是一种沉淀膜型缓蚀剂。单独作用时，MBT在10500mg/L浓度范围内均有较好的缓蚀作用。,MBT在水中的溶解度较小，固体MBT加入时，常发生漂浮于水面的现象，为此常可用它的碱性水溶液投加到系统中，因为MBT的钠盐溶解度大些。MBT投加的浓度一般为12mg/L，但比较保证的浓度是2 mg/L。MBT只在水质的pH值为310的范围才有效。在含有聚丙烯酸或聚丙烯酰胺等共聚物的药剂配方中，这些共聚物对铜有腐蚀作用，因此加入MBT可以起到防护作用，其加入量很少，只需12 mg/L即可获得较好的防腐效果。,1.2阻垢分散剂分
25、散、阻垢剂是指具有能分散水中的难溶性无机盐、阻止或干扰难溶性无机盐类在金属表面的沉淀、结垢功能，并维持金属设备有良好的传热效果的一类药剂。,分散、阻垢剂的作用机理分为：晶格畸变作用、络合增溶作用、静电斥力作用。晶格畸变作用是由分子中的部分官能团在无机盐晶核或微晶上，占据了一定的位置，阻碍和破坏了无机盐晶体的正常生长，减慢了晶体的增长速率，从而减少了盐垢的形成；与此同时，由于分散、阻垢剂分子在晶体表面的吸附，晶体即使增长，也只能畸形地增长，这就使晶体产生畸变。畸变后的晶体与金属表面的粘附力减弱，因此不易沉积于金属表面上；分散剂所吸附的微晶带有相同的电荷，在静电斥力的作用下，阻碍了微晶体因相互碰撞
26、而形成的大晶体的沉淀趋势，使之随聚合物扩散到水中。晶格畸变作用除同聚合物相对分子质量大小有关外，同功能性基团的特性也有密切关系。巯水基能增强聚合物的晶格畸变和分散作用，因为铁屑和成垢物质是亲水固体，聚合吸附在其表面后，巯水基团向外，使原来亲水性物质的表面变为憎水性，促进了垢层的开裂。,增溶作用是共聚物溶于水后发生电离，生成带负电性的分子链，它与Ca2+形成可溶于水的络合物或螯合物，从而使无机盐溶解度增加，起到阻垢作用。静电斥力作用是共聚物溶于水后吸附在无机盐的微晶上，使微粒之间斥力增加，阻碍它们的聚结，使它们处于良好的分散状态，从而防止或减少垢物的形成。,1.2.1有机膦酸盐和膦酸酯1、氨基三
27、亚甲基膦酸ATMP（见缓蚀剂讲解）2、羟基亚乙基二膦酸HEDP（见缓蚀剂讲解）3、2-膦酸基-1,2,4-三羧酸丁烷PBTCA（见缓蚀剂讲解）4、多元醇膦酸酯分子式：PO4HR1R2多元醇膦酸酯分为两类：A类为不含氮的多元醇膦酸酯，即多数为聚氧乙烯醚的膦酸酯，为棕色膏状物；B类为含氮的多元醇膦酸酯，即多羟基化合物的膦酸混合脂，为酱黑色粘稠液体。,A类多元醇膦酸酯特别是用于油田回注水的阻垢。B类多元醇膦酸酯用于炼油厂、化工厂、化肥厂、空调系统和铜制换热器等循环冷却水的阻垢剂，特别对油田的含油污的冷却水有特殊的处理效果。多元醇膦酸酯在阻垢方面是很有效的，甚至在循环冷却水系统中已有钙垢沉淀的情况下，
28、可以使之逐渐疏松消解，生成易于流动的絮状物而被水带走。它对硫酸钙垢有效好的阻垢作用，而对碳酸钙垢的作用较差。多元醇膦酸酯在缓蚀方面也是很有效的。有机膦酸酯主要是一种对金属铁的缓蚀剂，但聚氧乙烯基膦酸酯和聚氧乙烯基焦膦酸酯由于在分子中引进了多个氧乙烯基。所以与一般的有机膦酸酯相比，不仅提高了对碳酸钙的阻垢和对泥沙的分散能力，也提高了其缓蚀性能。尤其还消除了一般的有机磷酸酯易水解成正磷酸盐的缺点，其稳定性远远高于一般的有机磷酸脂。,多元醇膦酸酯适用于铜材质换热器等不能使用氯气作为杀菌处理的循环冷却水系统。也特别适用于作油田污水回注过程中的阻垢剂。还可与聚磷酸盐、锌盐复配，作为阻垢缓蚀剂使用。作为阻
29、垢缓蚀剂，一般用量为45mg/L。单独使用可加入本品510mg/L，能防止结垢，加入量再高些，还具有良好的缓蚀效果，一般可在pH值7.08.5左右使用。需注意的是：A类：不宜与锌离子复合，否则会出现锌盐沉淀。B类：对锌盐有良好的稳定作用，可与锌离子复配。,1.2.2聚合物1、丙烯酸-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物AMPS分子式：(C3H4O2)m(C7H13NO4S)n无色或淡黄色透明粘稠液体，能与水无限溶。含ATMP共聚物在工业循环冷却水处理中是良好的阻垢分散剂。与传统的丙烯酸类阻垢分散相比，该种阻垢分散剂在高温、高碱度、高硬度、高pH值条件下，不仅对水中碳酸钙、磷酸钙、硫酸钙、氢氧
30、化铁等沉积物有良好的抑制作用，对Zn2+、Mn2+、Fe2+等离子及粘泥和氧化铁均具有优良的分散性能且能有效地分散颗粒物，稳定金属离子和有机膦酸。该种阻垢分散剂水解率低，尤其适用于全有机系配方，在高硬度和高pH值的循环冷却水中应用。,因为共聚物中含有磺酸盐基团，可以有效地防止由于均聚物与水中离子反应而产生难溶性钙凝胶。且无论是单独使用还是与锌盐、磷酸盐等复配使用，均表现出较好的阻垢和缓蚀性能，当它与硼酸盐。锌盐复配时，可组成对碳钢有良好缓蚀作用的缓蚀剂。该共聚物可与许多缓蚀剂、阻垢剂复配使用，尤其是与锌盐、磷酸盐、有机磷酸盐复配使用时，产生明显的协同增效作用。它可适用于循环冷却水碱性运行和高浓
31、缩倍数的水质。对环境无污染，广泛适用于钢铁、石油化工、化肥、电力等工业的循环冷却水系统。,使用时应注意：（1）含AMPS共聚物随AMPS含量的不同及共聚物中其他组分的差异，产品的性能各不相同，应根据水质的情况进行选择。如：对于高硬度的结垢性较强，腐蚀性较弱的水质，可选择丙烯酸含量较高的共聚物，既可以降低成本又可达到良好的足够效果；对于磷酸盐。锌盐含量较高的水处理配方，应选择AMPS含量高或第三单体阻磷酸钙和稳定锌性能好的共聚物，以保证循环水中的锌和磷酸盐的稳定性。（2）作为工业循环冷却水处理用阻垢分散剂，含AMPS共聚物可单独使用，也常与其他药剂如聚磷酸盐。有机膦酸盐、锌盐以及水处理用的羧酸聚
32、合物、共聚物配合使用，能取得良好阻垢缓蚀效果。单独使用时，投加量一般为210mg/L，连续投加。但在大多数情况下是与多种水处理药剂复配使用。,（3）含AMPS共聚物具有优异的对氧化铁的分散性能，特别是在中性或碱性水处理配方中，并且具有一定的缓蚀效果，与缓蚀剂复合使用有协同增效作用。（4）含AMPS共聚物不仅在高硬度水中具有优异的阻垢性能，由于其对锌盐有很好的分散性能，可使循环水中的锌离子含量高达5 mg/L以上，为保证低硬度的或各种腐蚀性水质降低腐蚀速率、提高处理效果提供了可能。,1.3杀生剂在敞开式循环冷却水系统中，人们经常可以看到微生物（菌藻）大量生长繁殖的情况。粘泥和藻类的附着，可降低冷
33、却塔和换热器的热效率，严重时会导致冷却水水质迅速恶化，缓蚀阻垢药剂失效。冷却塔填料和换热管路堵塞，有的造成换热器腐蚀、甚至穿孔，严重影响生产，并直接带来经济损失。因此，对水中微生物的控制是十分必要的。控制微生物生长最有效和最常用的方法之一是投加杀生剂（又称杀菌灭藻剂）。另外，杀生剂还用于油田水处理、空调水处理中控制微生物生长，以及用于饮用水处理、污水处理中的消毒等。,理想杀生剂应具有以下特性：广谱高效性、有较强的剥离能力、不污染环境、抗氧化性、无腐蚀性、与其他水质稳定剂的相容性、宽的pH值适用性、使用安全、容易操作且价格适中。杀生剂按其杀生机制将它们分为两大类：氧化性杀生剂和非氧化性杀生剂。常
34、用的氧化性杀生剂有：氯、溴和溴化物、二氧化氯、次氯酸盐、臭氧、过氧乙酸和氯化异氰尿酸等。常用的非氧化性杀生剂有：季铵盐、氯酚类化合物、有机硫化合物、有机锡化合物、醛类化合物、有机溴化合物等。,1.3.1氧化性杀生剂氧化性杀生剂是具有强烈氧化性的杀生剂。通常是一种强氧化剂，能够使微生物体内一些和新陈代谢有密切相关的酶发生氧化而被杀灭。除了杀死微生物之外，也会对其他水处理药剂产生氧化分解作用，特别是在循环冷却水系统中会影响缓蚀剂、阻垢剂的处理效果。氧化性杀生剂对水中其他还原物质能起氧化作用，故当水中存在有机物、硫化氢以及亚铁离子时，会消耗一部分杀生剂，降低它们的杀生效果。因此，在使用需要特别注意其
35、加入方式、加入位置以及与缓蚀阻垢剂的加入时间间隔和先后顺序等方面的问题，避免产生相互影响。,循环冷却水中常用的氧化性杀生剂有：含氯化合物、过氧化物、含溴化合物等具有氧化性质的化合物。它们普遍具有杀菌速度快、杀生效果的广谱性、处理费用低、对环境污染相对影响较小、微生物不易产生抗药性等优点。不足之处在于受水中的有机物和具有还原性物质的影响较大、药效时间短、受水中pH值影响较大、分散渗透、剥离效果差等。1、二氧化氯分子式：ClO2二氧化氯在常温下是黄绿色至橘黄色气体，具有与氯气相似的刺激性气味。其液态为红褐色液体，固态为橙黄色结晶。含有结晶水时，为黄色水合结晶（ClO28H2O）。二氧化氯易溶于水，
36、其水溶液不稳定，会逐渐分解释放出Cl2。,二氧化氯溶液在冷暗处十分稳定。易被硫酸所吸收，但不与硫酸起反应。溶于碱溶液而生成次氯酸盐和氯酸盐。有强氧化作用，其水溶液能将氯和碘分别氧化成高氯酸和碘酸。当受热或混杂能促进氧化作用的有机物时，易引起爆炸。二氧化氯具有较强腐蚀性，有与锌、钙、铝、镁、镍反应生成相应的亚氯酸盐。现今国内和国外已制成了ClO2浓度为2%的稳定的二氧化氯溶液，溶液中添加有硼酸钠、过硼酸盐等作为稳定剂。稳定性二氧化氯为一种无色或略带黄色的透明液体，稳定的二氧化氯溶液无毒，无味、不挥发，不易燃，性质稳定，贮存和使用方便。二氧化氯主要是通过释放新生态氧而起到杀生作用。在水中反应如下：
37、ClO2+H2O3O+2H+Cl-,新生态氧具有很强的氧化能力，对微生物细胞壁有较好的吸附和渗透性能，可有效地氧化细胞内含巯基的酶，从而快速抑制细胞内蛋白质的合成，使蛋白质中的氨基酸氧化分解，从而将菌藻分解杀死。其杀生作用具有以下特点：（1）杀生效果好，作用快，持续时间长；（2）杀生作用受pH值影响小；（3）杀生效果不受氨的影响；（4）随浓度与温度的升高，二氧化氯的杀生能力增强；（5）二氧化氯毒性低，消毒不产生气味和有毒物质；（6）同时具有杀死细菌、病毒和芽孢的作用。,二氧化氯采用冲击式加药，加药量以余氯控制在0.52.0mg/L为准。稳定性二氧化氯也采用冲击式加药，加药量为3050mg/L，
38、余氯控制在0.52.0mg/L，在使用前活化很重要，如果不进行活化或活化不完全将使稳定性二氧化氯的活性大大降低；稳定性二氧化氯活化一般采用加酸的方法。活化后的药液应当天用完。如作粘泥剥离剂用，可投加100200mg/L。使用二氧化氯做循环冷却水杀菌剂，由于其强氧化性使一些缓蚀阻垢剂分解，降低其缓蚀阻垢性能。在生产和使用二氧化氯时，应采取必要的防护措施，避免日光照射，远离火源。不得使二氧化氯接触有机物，以免发生爆炸。,2、二氯异氰尿酸钠993分子式：C3Cl2N3NaO3或NaCl2(NCO)3白色结晶粉末，有效氯64.5%（理论值），工业品一般为62%。干燥的产品稳定。遇水、稀酸和碱分解成氰尿
39、酸和次氯酸。二氯异氰尿酸钠是一种新型氧化性杀生剂，能适应循环冷却水的碱性水处理，对各种菌藻有优异的杀灭作用，杀生效果为氯的100倍，特别是对藻类的杀灭作用很好。它与水的反应产物异氰尿酸是次氯酸的稳定剂，能起到贮存次氯酸、稳定有效氯的作用，可是极不稳定的次氯酸不发生分解，从而大大提高了杀生效力。而且其水解产物异氰尿酸可防止日光对有效氯的破坏作用。,1.3.2非氧化性杀生剂1、氯化十二烷基二甲基苄基铵1227分子式：C21H38ClN淡黄色蜡状物。微溶于乙醇，易溶于水，水溶液呈碱性。摇振时产生大量泡沫。长期暴露空气中已吸潮。其性质稳定，耐光，耐压，耐热，无挥发性。通常工业品是含40%或50%有效成
40、分的水溶液，呈无色或浅黄色粘稠液体，有芳香气味并带苦杏仁味。1227对杀灭菌藻有高效、毒性小、可溶于水、不受水硬度影响、使用方便、成本低等优点。还具有对贴金属缓蚀性、清洗以及剥离粘泥和除去水中臭味的功能。,1227对异养菌的杀生效果较好，杀霉菌的效果则较差，对硫酸盐还原菌也有优异的杀灭效果，他的灭藻效果比杀菌效果更好，特别适用于大型石油化工装置中循环冷却水处理用作杀菌灭藻剂和粘泥剥离剂。2、4-异噻唑啉-3酮分子式：（1）C4H4NOSCl（2）C4H5NOS本品是5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和2-甲基-4-基异噻唑啉-3-酮的混合物，外观为琥珀-金黄色或淡绿色到蓝色透明或者是微浑浊
41、液体。没有气味或略有气味。异噻唑啉酮是广谱、高效非氧化型杀菌剂、防霉剂，广泛应用于工业生产各个领域。可作为工业循环冷却水系统、空气洗涤剂、酿造厂、造纸工业等的杀菌灭藻剂、粘泥防止剂。,异噻唑啉酮杀生剂作为工业水处理杀生剂，具有以下特点：（1）广谱抗菌能力，它对工业冷却水系统中发现的藻类、真菌、细菌均能进行有效的控制和杀灭，是一种高效广谱杀生剂。（2）对pH值使用范围广（3）使用浓度低，药效持续时间长（4）配伍性好，在通常使用浓度下，异噻唑啉酮与氨缓蚀剂、阻垢分散剂和大多数阴离子、阳离子和非离子表面活性剂等相容性好。（5）能有效地阻止粘泥的形成（6）不产生泡沫（7）对环境无害异噻唑啉酮杀生剂在循
42、环冷却水中的用量一般在20100mg/L之间。,3、水合肼（水和联氨）分子式：N2H4H2O无色发烟液体，呈弱碱性，可燃。熔点-51.7。沸点120.1。相对密度d(21/4)1.032。与极易还原的汞、铜等金属氧化物和多孔性氧化物接触时，会起火分解。能与水和乙醇混溶不溶于氯仿和乙醚。能从空气中吸收二氧化碳。对玻璃、橡胶等材料有腐蚀性。在工业水处理中用作脱氧剂和杀菌剂。最适用于使用亚硝酸盐为缓蚀剂的闭路循环水系统，防止硝化细菌滋生。一般使用浓度为50100mg/L。,1.4清洗剂当物体的表面受到物理的、化学的或生物的作用后，形成了污染物或覆盖层，除去这些污染物或覆盖物而使其恢复到原物体表面的状
43、况的过程称为清洗。从清洗的原理区分，分为物理清洗和化学清洗两类。物理清洗是借助于机械力、声波、热力、光、水力等达到清除污垢的目的，在整个清洗过程中没有新的化学物质生成。化学清洗是借助于一种或几种化学药剂，通过酸碱反应、氧化还原反应、螯合反应或借助电化学、酶及微生物等的作用而达到清除物体表面污垢的目的，在整个清洗过程中，通过化学反应，有新的物质生成。化学清洗所选用的化学物质称为化学清洗剂，简称清洗剂。清洗剂主要分为两大类：清洗主剂和清洗助剂。,1.4.1碱性清洗剂1、氢氧化钠纯品为无色透明晶体，市售烧碱有固态和液态两种。工业品因含有少量的氯化钠和碳酸钠而使外观呈白色不透明的固体。有块状、片状、棒
44、状、粒状，质脆；纯液体碱为无色透明液体。固体烧碱有很强的吸湿性，长时间暴露在湿空气中会完全潮解成粘稠状液体。易溶于水，溶解时放热，水溶液呈碱性，有滑腻感。在水处理中氢氧化钠主要用于pH值调节剂、中和剂以及离子交换再生剂等。也可作为碱性清洗液用于金属材料制成的设备的表面清洗。其清洗机理如下：,（1）皂化除油润湿表面NaOH能和动植物油脂反应，生成甘油和肥皂，以硬脂为例：(C17H35COO)3C3H5+3NaOH=3C17H35COONa+C3H5(OH)3反应生成的肥皂和甘油都是易溶于水的，肥皂作为表面活性剂还可产生乳化作用，进一步改善水溶液对垢层表面的润湿性能。（2）转化溶解硫酸盐垢硫酸钙镁
45、属于强碱沉淀盐，故不能直接用强酸来溶解。氢氧化钠则可以与硫酸钙、硫酸镁反应生成氢氧化钙或氢氧化镁：CaSO4+2NaOH=Ca(OH)2+Na2SO4MgSO4+2NaOH=Mg(OH)2+Na2SO4反应生成的Na2SO4是易溶的，Mg(OH)2和Ca(OH)2则可用酸很容易地溶解。,在化学清洗中，一般采用该5%左右的氢氧化钠水溶液作碱性化学清洗液，有时也添加一些碳酸钠或磷酸钠制成缓蚀缓冲溶液。1.4.2酸性清洗剂1、盐酸纯品为无色有刺激性气味的液体，工业品因含有铁、氯等杂质，略带有微黄色。盐酸属无机强酸，有酸味，腐蚀性极强。极易溶于水、乙醇和乙醚。浓盐酸在空气中发烟，遇氨蒸气则生成白色烟雾
46、。能与许多金属或其氧化物、碱类、盐类等发生化学反应。常用的盐酸浓度为31%左右。,盐酸是化学清洗过程中广泛选用的无机酸，具有成本低、操作简单、溶垢快以及清洗后设备表面状态良好等特点。由于多数的金属氯化物一般都是易溶的，因而对于呈碱性的碳酸盐水垢、铁锈、铜锈、铝锈等，盐酸都能很好地溶解。通常使用质量分数10%以下的盐酸水溶液，加适当的缓蚀剂，尽量常温清洗，以免产生酸雾。盐酸适用于碳钢、铜、铜合金以及许多金属的设备，如换热器、反应设备、锅炉、采暖系统等的清洗。,盐酸中氯离子的存在，既有促进金属腐蚀产物快速溶解的有利的一面，又有导致钝性材料钝化膜局部破坏诱发小孔腐蚀的不利的一面。普通的不锈钢和铝及合
47、金材料属于靠表面产生的氧化物钝化膜的保护才稳定的钝性材料，一旦钝化膜被破坏，材料就会遭到严重腐蚀。对于普通不锈钢及铝材来说，氯离子是能局部破坏钝化膜的活性离子，是造成小孔腐蚀的主要因素。因而，不宜选用盐酸作为清洗不锈钢和铝材表面污垢的清洗液。,盐酸用于化学清洗的浓度一般为5%15%。10%以下的盐酸在常温下的挥发性有明显的减少，但要尽量避免升温使用，以防止产生酸雾。酸洗后残液一定要用清水冲净，然后进行钝化。2、氨基磺酸分子式：NH2SO3H；HSO3NH2一种硫酸衍生物。无色斜方晶系结晶或白色结晶。无臭，不挥发、不吸潮、无味、无臭的白色正交晶体。氨基磺酸的水溶液具有与盐酸、硫酸同等的强酸性，故
48、别称固体硫酸。在水处理领域中氨基磺酸的最大用途是做为酸性清洗剂。氨基磺酸是一种固体无机强酸。其对金属的腐蚀性比一般无机酸小，适用于金属清洗、清除金属表面的碳酸钙垢层，广泛用于阀门制造、空调设备与装置的清洗。,当相对湿度大于70%时，氨基磺酸开始具有潮解性。氨基磺酸的水溶液较稳定，但在较高温度下，会水解成硫酸铵和硫酸氢铵。NH2SO3H+H2ONH4HSO4NH4HSO4+NH+4(NH4)2SO4+H+所以清洗温度一般要控制在不超过60。当温度过高时，浓的氨基磺酸的水溶液在密闭的容器中快速水解。会因产生大量蒸气而引起爆炸。氨基磺酸对碱金属类有较好的溶解能力它与钙、镁等化合物作用非常激烈。清洗过
49、程中常以7%10%的氨基磺酸水溶液作清洗液，在60以下溶解除垢。它在1h内可将90%的钙镁化合物变成可溶性氨基磺酸盐类，反应式如下：CaCO3+2NH2SO3HCa(NH2SO3)2+H2O+CO2MgCO3+2NH2SO3HMg(NH2SO3)2+H2O+CO2 Mg(OH)+2NH2SO3HMg(NH2SO3)2+2H2O,但对铁的氧化物则溶解能力较弱，可添加一些氯化物，使之缓慢产生盐酸，从而有效地溶解铁垢。当应用于钙盐和氢氧化铁为主要组分的沉积物的冷水或热水系统时，氨基磺酸因为对钙盐具有很大的溶解度而最为理想。利用氨基磺酸及其盐类能与多种金属化合物生成可溶性盐类，在水中溶解度高，不析出沉
50、淀和对金属的腐蚀性小的特点，可作为清洗剂用以除去铁、钢、铜、不锈钢、铅、陶瓷等材料制造的设备表面的铁锈和水垢。另外，它还是惟一可以用作镀锌金属表面清洗的酸。,氨基磺酸与碳酸盐和氢氧化物的反应按化学计量进行，因而其用量可以从总垢量算出。一般其用量为清洗重量的5%10%。使用时，首先将固体状的氨基磺酸溶解，制成浓的水溶液。在系统水循环的过程中，加入配方量的缓蚀剂并循环均匀，再加入计算量的氨基磺酸浓溶液并循环均匀。然后在4060下循环酸洗68h。为防止氨基磺酸分解成硫酸，加热温度不应超过60。适用于氨基磺酸的缓蚀剂有有机胺类、硫脲类、炔类以及无机盐类。,3、柠檬酸分子式：C6H8O7H2O白色半透明
