CN101187656A

CN101187656A - 一种基于浊度变化曲线评价防垢剂阻垢能力的方法

Info

Publication number: CN101187656A
Application number: CNA2007101687622A
Authority: CN
Inventors: 周柏青
Original assignee: Wuhan University WHU
Current assignee: Wuhan University WHU
Priority date: 2007-12-12
Filing date: 2007-12-12
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2027-12-12
Also published as: CN101187656B

Abstract

一种基于浊度变化曲线评价防垢剂阻垢能力的方法，其步骤如下：(1)在试验用水中加入防垢剂，然后加入体积为V₁＝V₀的促垢剂，τ分钟后，测定浊度，所测浊度记作T₁；然后，分别测定促进剂加入量V_i＝V_i－1+n×V₀，i＝2，……，m所对应的浊度T_i，i＝2，……，m；当T_m＞20×T₀，停止测定数据的操作；以V_i为横坐标、以浊度T_i为纵坐标作图，得到浊度变化曲线；其中V₀为0.5mL～2mL，τ为1min～5min，0＜n≤1，T₀为试验用水的浊度。(2)参照步骤(1)，更换不同阻垢剂，得到不同阻垢剂的浊度变化曲线；(3)基于浊度变化曲线评价防垢剂阻垢能力。本发明不需要复杂的仪器，灵敏、快速。

Description

一种基于浊度变化曲线评价防垢剂阻垢能力的方法

技术领域

本发明涉及一种基于浊度变化曲线评价防垢剂阻垢能力的方法。本发明属于化学和水处理领域。

背景技术

近十几年以来，防垢剂的防垢性能研究得到了迅速发展。由于防垢剂加入水中后，能防止晶体的生成，所以循环冷却水系统、反渗透系统、灰水输送系统等工业用水系统普遍添加防垢剂，以防止碳酸钙、硫酸钡等难溶盐的沉积，达到降低水流阻力、提高换热效率的目的。目前，防垢剂品种多达数十种，其适应的水质条件不同。为了选择一种对某一特定水质具有特效的防垢剂，对不同防垢剂的防垢性能进行对比测试是非常必要的。

对比阻垢性能的测试方法一般有鼓泡法、电导率法、临界pH值法等，但使用这些方法测定时，灵敏度不高、微小结晶干扰络合滴定，所以不易准确区分不同防垢剂的阻垢能力差异。

水中难溶盐生成结晶后，会产生微小悬浮晶体，因此根据微小晶体粒子生成与否，可以判断结晶的难易程度，进而评价阻垢剂的阻垢效果。可用浊度法、膜过滤等方法判断微小晶体粒子生成与否，检测微小晶体粒子含量，其中浊度法简便、易行。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于浊度变化曲线评价防垢剂阻垢能力的方法，该方法不需要复杂的仪器，灵敏、快速。

本发明提供的技术方案是：一种基于浊度变化曲线评价防垢剂阻垢能力的方法，其步骤如下：

(1)从试验用水中量取体积为V的水样注入容器中，在搅拌条件下，向水样中加入剂量为D的防垢剂，然后向水样中加入体积为V₁＝V₀的促垢剂，τ分钟后，用浊度计测定水样浊度，所测浊度记作T₁；然后，重新量取试验用水，分别测定促进剂加入量V_i＝V_i-1+n×V₀，i＝2，……，m所对应的浊度T_i，i＝2，……，m；m值根据所测浊度确定，当T_m＞20×T₀，则停止测定数据的操作；在坐标系中，以加入的促垢剂体积V_i为横坐标、以浊度T_i为纵坐标作图，得到浊度变化曲线；其中，V为100mL～200mL，D为5mg/L～20mg/L，V₀为0.5mL～2mL，τ为1min～5min，0＜n≤1，T₀为试验用水的浊度。

(2)更换另一种防垢剂，参照上述步骤(1)，可得到第二条浊度变化曲线；依次更换不同阻垢剂，即可得到不同阻垢剂对应的浊度变化曲线；将不同防垢剂的浊度变化曲线绘制在同一坐标系中，得到浊度变化曲线族；

(3)防垢剂防垢效果的好坏，按对应的浊度变化曲线横坐标反方向排列；

上述浊度计为光电式悬浮物浓度计、光电式浊度分析仪或散射光数字式浊度仪，分辨率≤0.1NTU。

上述试验用水是工业用水或人工模拟水。

上述工业用水取自现场工业用水系统的补充水、循环水、给水、进水或回用水。

所述的促垢剂系能促进碳酸盐平衡移动或直接提供结垢离子的化学药剂如用CaCl₂或BaCl₂配制成的水溶液。

本发明测试防垢剂阻碳酸钙垢的能力时，用碳酸盐配制成水溶液作为人工模拟水，用CaCl₂配制成水溶液作为促垢剂。所述碳酸盐为NaHCO₃或Na₂CO₃等。

本发明测试防垢剂阻硫酸钡垢的能力时，用Na₂SO₄配制成的水溶液作为人工模拟水，用BaCl₂配制成的水溶液作为促垢剂。

本发明的有益效果是：本发明不需要复杂的仪器，灵敏、快速；可用于防垢剂的阻垢能力评价、帮助开发新型防垢剂、筛选工业用水系统的特效防垢剂。

附图说明

图1是三种防垢剂的关系曲线示意，防垢剂A的关系曲线位于最左边，防垢剂B的关系曲线位于最右边，防垢剂C的关系曲线位于中间，所以，三种防垢剂阻垢能力由大到小的顺序为：防垢剂B、防垢剂C、防垢剂A。

图2是四种防垢剂的浊度变化曲线，A、B、C、D依次代表氨基三亚甲基膦酸(记作ATMP)、羟基亚乙基二膦酸(记作HEDP)、聚丙烯酸(记作PAA)和膦羧酸(记作PBTCA))，其产品技术指标依次符合HG/T 2841-2005、HG/T 3537-1999、GB/T10533-2000、HG/T3662-2000的合格品规定值。

图3是三种防垢剂的浊度变化曲线，A代表美国清力公司产品，产品牌号为PTP-2000；B代表聚马来酸(记作HMPA)，技术指标符合GB/T 10535-1997的合格品规定值；C代表聚丙烯酸(记作PAA)，技术指标符合GB/T 10533-2000的合格品规定值。

具体实施方式

本发明浊度变化曲线是试验用水浊度与所加入的促进剂体积的关系曲线。浊度变化曲线的测定及阻垢能力的对比步骤如下：

(1)测定试验用水浊度，其值记作T₀。

(2)从试验用水中量取体积为V的水样注入容器中，V一般为100mL～200mL。

(3)在搅拌条件下，向水样中加入剂量为D的防垢剂，D一般为5mg/L～20mg/L。

(4)然后向水样中加入体积为V₁＝V₀的促垢剂，τ分钟后，立即用浊度计测定水样浊度，所测浊度记作T₁，这样得到第1组数据，即T₁与V₁。这里，V₀一般为0.5mL～2mL，τ一般为1min～5min。

(5)增加促垢剂加入量，测定对应的浊度值：按照上述步骤(2)、(3)、(4)，仅将促垢剂的加入体积“V₂＝V₁+n×V₀”替换步骤(4)中促垢剂的加入体积“V₁＝V₀”，所测浊度记作T₂，这样得到第2组数据，即T₂与V₂。这里，0＜n≤1。

(6)参照上述方法，进一步增加促垢剂加入量，用促垢剂的加入体积“V₃＝V₂+n×V₀”替换步骤(4)中促垢剂的加入体积“V₁＝V₀”，得到第3组数据，即T₃与V₃。

(7)依次增加促垢剂加入量，并用促垢剂的加入体积“V_i＝V_i-1+n×V₀”替换步骤(4)中促垢剂的加入体积“V₁＝V₀”，可得到第4，第5，……，第i，……、第m组数据，即T₄与V₄，T₅与V₅，……、T_i与V_i，……，T_m与V_m。这里，i＝4，……，m；m值根据所测浊度确定，当T_m＞20×T₀，则停止测定数据的操作。

(8)在坐标系中，以加入的促垢剂体积V_i为横坐标、以浊度T_i为纵坐标作图，所得到的曲线称浊度变化曲线。该曲线上浊度开始上升的点为微小晶体粒子析出的起始点，简称析晶点。防垢剂的阻垢效果越好，微小晶体粒子越难析出，析晶点越滞后，浊度变化曲线的上升段右移越多。

(9)用不同防垢剂，按上述步骤(2)～(8)，在同一坐标系中作不同防垢剂的浊度变化曲线，最后得到浊度变化曲线族(见图1)。

(10)根据不同防垢剂的浊度变化曲线在曲线族(见图1)中相对位置，判断阻垢能力的差异，最左边的浊度变化曲线对应的防垢剂阻垢效果最差，而最右边的浊度变化曲线所对应的防垢剂阻垢效果最好。

实施例1

四种防垢剂防碳酸垢能力的比较：

(1)用去离子水和NaHCO₃配制成ρ(HCO₃ ^-)＝1200mg/L的水溶液作为试验用水，经测定，此试验用水浊度T₀＝0.3NTU；用去离子水和CaCl₂配制成ρ(Ca²⁺)＝35mg/mL的水溶液作为促垢剂。

(2)从试验用水中量取体积V＝100mL的水样注入容器中。

(3)在搅拌条件下，向水样中加入剂量为D＝8mg/L的防垢剂ATMP(A)。

(4)然后向水样中加入体积为V₁＝V₀＝2mL的促垢剂，1分钟后，立即用浊度计测定水样浊度，所测浊度T₁＝0.3NTU，这样得到第1组数据，即0.3NTU与2mL。

(5)按照上述步骤(2)、(3)、(4)，仅将促垢剂的加入体积“V₂＝2+1×2＝4mL”替换步骤(4)中促垢剂的加入体积“V₁＝V₀＝2mL，所测浊度T₂＝0.4NTU，这样得到第2组数据，即0.4NTU与4mL。

(6)参照上述方法，进一步增加促垢剂加入量，得到第3组数据，即0.5NTU与6mL。

(7)依次增加促垢剂加入量，可得到第4，第5，第6，第7组，第8组数据，即0.6NTU与8mL，0.9NTU与10mL，1.7NTU与12mL，6.6NTU与16mL，12.5NTU与18mL。因为，T₈＝12.5NTU＞20×T₀＝6.6NTU，故共测定了8组数据后停止操作。

(8)在坐标系中，以加入的促垢剂体积V_i为横坐标、以浊度T_i为纵坐标作图，得到图2中所示的浊度变化曲线A。

(9)分别用防垢剂HEDP(B)、PAA(C)、PBTCA(D)，按上述步骤(2)～(8)，在同一坐标系中作出浊度变化曲线B、C、D，最后得到包含四条浊度变化曲线的曲线族，见图2。

(10)根据四种防垢剂对应曲线在图2曲线族中的位置，可知四种防垢剂防碳酸垢能力由大到小的顺序为：PBTCA(D)、HEDP(B)、ATMP(A)、PAA(C)。

实施例2

三种防垢剂防硫酸钡垢能力的比较：

(1)用去离子水和Na₂SO₄配制成ρ(SO₄ ^2-)＝1200mg/L的水溶液作为试验用水，经测定，此试验用水浊度T₀＝0.1NTU；用去离子水和BaCl₂配制成ρ(Ba²⁺)＝0.2mg/mL的水溶液作为促垢剂。

(2)从试验用水中量取体积V＝200mL的水样注入容器中。

(3)在搅拌条件下，向水样中加入剂量为D＝8mg/L的防垢剂PTP-2000(A)。

(4)然后向水样中加入体积为V₁＝V₀＝0.5mL的促垢剂，5分钟后，立即用浊度计测定水样浊度，所测浊度T₁＝0.1NTU，这样得到第1组数据，即0.1NTU与0.5mL。

(5)按照上述步骤(2)、(3)、(4)，仅将促垢剂的加入体积“V₂＝0.5+1×0.5＝1mL”替换步骤(4)中促垢剂的加入体积“V₁＝V₀＝0.5mL，所测浊度T₂＝0.1NTU，这样得到第2组数据，即0.1NTU与1mL。

(6)参照上述方法，进一步增加促垢剂加入量，得到第3组数据，即0.1NTU与1.5mL。

(7)依次增加促垢剂加入量，可得到第4，第5，第6，第7组数据，即0.2NTU与2.0mL，0.4NTU与2.5mL，0.9NTU与3.0mL，2.2NTU与3.5mL。因为，T₇＝2.2NTU＞20×T₀＝2.0NTU，故共测定了7组数据后停止操作。

(8)在坐标系中，以加入的促垢剂体积V_i为横坐标、以浊度T_i为纵坐标作图，得到图3中所示的浊度变化曲线A。

(9)分别用防垢剂PAA(B)、HPMA(C)，按上述步骤(2)～(8)，在同一坐标系中作出浊度变化曲线B、C，最后得到包含三条浊度变化曲线的曲线族，见图3。

(10)根据三种防垢剂对应曲线在图3曲线族中的位置，可知三种防垢剂防碳酸垢能力由大到小的顺序为：PTP-2000(A)、HPMA(C)、PAA(B)。

本发明所用浊度计可以采用光电式悬浮物浓度计、光电式浊度分析仪或散射光数字式浊度仪，分辨率≤0.1NTU。

显然，本发明也可采用取自现场工业用水系统的补充水、循环水、给水、进水或回用水等工业用水作为试验用水。

Claims

1.一种基于浊度变化曲线评价防垢剂阻垢能力的方法，包括以下步骤：(1)从试验用水中量取体积为V的水样注入容器中，在搅拌条件下，向水样中加入剂量为D的防垢剂，然后向水样中加入体积为V₁＝V₀的促垢剂，τ分钟后，用浊度计测定水样浊度，所测浊度记作T₁；然后，重新量取试验用水，分别测定促进剂加入量V_i＝V_i-1+n×V₀，i＝2，……，m所对应的浊度T_i，i＝2，……，m；m值根据所测浊度确定，当T_m＞20×T₀，则停止测定数据的操作；在坐标系中，以加入的促垢剂体积V_i为横坐标、以浊度T_i为纵坐标作图，得到浊度变化曲线；(2)更换另一种防垢剂，参照上述步骤(1)，可得到第二条浊度变化曲线；依次更换不同阻垢剂，即可得到不同阻垢剂对应的浊度变化曲线；将不同防垢剂的浊度变化曲线绘制在同一坐标系中，得到浊度变化曲线族；(3)防垢剂防垢效果的好坏，按对应的浊度变化曲线横坐标反方向排列；其中，V为100mL～200mL，D为5mg/L～20mg/L，V₀为0.5mL～2mL，τ为1min～5min，0＜n≤1，T₀为试验用水的浊度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：浊度计为光电式悬浮物浓度计、光电式浊度分析仪或散射光数字式浊度仪，分辨率≤0.1NTU。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：试验用水是工业用水或人工模拟水。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：促垢剂是用CaCl₂或BaCl₂配制成的水溶液。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：工业用水取自现场工业用水系统的补充水、循环水、给水、进水或回用水。

6.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于：测试防垢剂阻碳酸钙垢的能力时，用碳酸盐配制成水溶液作为人工模拟水，用CaCl₂配制成水溶液作为促垢剂。

7.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于：测试防垢剂阻硫酸钡垢的能力时，用Na₂SO₄配制成的水溶液作为人工模拟水，用BaCl₂配制成的水溶液作为促垢剂。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：碳酸盐为NaHCO₃或Na₂CO₃。