CN101327991B - 一种用于循环冷却水系统的固体水处理剂 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于循环冷却水系统的水处理剂，其具有阻垢、缓蚀和杀菌的综合性能。本发明的水处理是由氧化钠Na₂O、氧化硅SiO₂、、氧化银Ag₂O、氧化铝Al₂O₃、氧化钾K₂O和氧化硼B₂O₃等多种无机物组成制得的晶体状固形物。投放于水系统中，随着在水中缓慢溶解释放，使得①水中的钙、镁、铁等硬度物质不断地从水中被凝聚析出。软化了水质。有效阻止了系统内水垢的生成。②抑制了细菌的生长及菌泥的生成，且不伤害水系统的管道。③对水环境不造成有机物和磷化合物的污染，COD_cr(mg/L)100以下达到国家一级排放标准。

Description

一种用于循环冷却水系统的固体水处理剂

技术领域

本发明涉及一种用于工业循环冷却水系统的水处理剂。

背景技术

在工业或中央空调循环冷却水系统的运行中，为防止管道系统特别是换热器的水垢沉积、菌泥生成和金属腐蚀，普遍采用投加由有机化学药品组成的水处理剂——含磷的阻垢缓蚀剂和氯制剂杀生剂。由于这些药品对高硬度的水的作用有限，运行中必须通过经常地排放水来控制水的浓缩倍数，为此必须经常地检测水质并及时地调整投药量。整个过程中，水的消耗量、药剂的投加量和水质管理工作量都相当惊人，而且稍有偏差，便会造成能耗上升，对设备系统、对生产造成难以弥补的损失。再则排放的水中，由于含有这些有机物含磷药品，对环境也造成了不利。

发明内容

鉴于上述，本发明的目的在于提供一种用于循环水系统的水处理剂，它主要是由氧化钠、氧化硅、氧化银、氧化铝、氧化钾和氧化硼组成的非晶态固状物，当投放于循环水系统中，其能缓慢溶解并释放出硅酸及钠离子、硼离子、铝离子、钾离子、银离子。

根据本发明的水处理剂，其各组分的重量范围为：氧化钠5-20％、氧化硅20-50％、氧化硼30-65％、氧化铝0.1-3％、氧化银0.5-5％、氧化钾0.5-15％。

本发明的水处理剂投放于循环水系统中的量为保有水量的600～1000ppm，其有效期可长达5～7个月。

将本发明的循环水处理投入循环水中，随着各元素组分在水中的渐渐溶解释放，能够实现阻垢、缓蚀及抑菌的功效，其具体作用机理描述如下：

①.钠离子(Na⁺)的释放，与水结合反应生成氢氧化钠NaOH，再与水中含有钙(Ca²⁺)、镁(Mg²⁺)、铁(Fe²⁺)的化合物按照下列反应式进行反应：

Ca(HCO₃)₂+2NaOH→CaCO₃↓+Na₂CO₃+2HO₂

Mg(HCO₃)₂+2NaOH→Mg(OH)₂↓+Na₂CO₃+CO₂+H₂O

钙、镁、铁等元素以悬浮物形式从水中析出并被除去，水质得以软化。因而有效阻止换热器管内壁受热结垢的发生。

②.硼元素释放到水中形成硼酸，与同样释放到水中的硅元素等在金属管壁表面上形成一层薄而致密的搪瓷膜，能起到很好的防腐作用，尤其当释放出的钠离子与水结合反应生成氢氧化钠NaOH，金属有可能受到碱腐蚀时，该防腐膜能起到很好的保护作用。

③.银离子(Ag⁺)的释放，不仅能够灭活细菌，而且从根本上抑制了菌泥的生成，进一步加强了除垢效果。细菌通过分泌黏液使水中的各种杂质悬浮物聚集堆砌，形成菌泥；菌泥附着力强，其黏附于管壁上又成为污垢滋生的温床，进一步促进了污垢的生成。一方面，Ag⁺能有效干拢细菌细胞壁正常的新陈代谢过程，使细菌很快失去活性，特别是对人类危害极大的军团菌，能够进行有效的控制和杀灭；另一方面，Ag⁺的杀菌效果使细菌粘附力下降，大大抑制了因细菌而引入的粘泥，使金属管壁避免了垢或粘泥堆砌下的金属与周边无垢、无粘泥堆砌的金属电位差，从而消除了垢下腐蚀的可能。结合使用Ag⁺进行杀菌除垢，是本发明的重大突破。

表1是按照本发明加入了银和不加入银的水处理的除垢效果对比，可见，加入银的水处理剂的除垢效果相比于未加入银的处理剂有明显提高。

表1

 

品名	杀菌效果	系统污垢	污垢热阻	开放式系统
					无银固体物	无	有	一般	不适用
有银固体物	良好	微量	好	适用

④.释放出的硅酸及铝化合物具有凝聚作用，能使处于稳定胶质态的悬浮物(软化产物CaCO₃、Mg(OH)₂、Fe(OH)₃、细菌及空中飘浮进的杂质)脱稳并通过架桥、吸附等作用，使悬浮物凝聚成较大体积的絮状物，得以从水中析出并被方便地除去，使水质清洁。

⑤.氧化钾对产品在水中的释放速率起到重要的调节作用，根据需要和实际使用情况，如循环系统本身的要求，通过控制产品中氧化钾的含量来调节所需的释放速率。

本发明的水处理剂的另一特点在于，由于是全无机物构成，既不含难分解的有机物，也不含微生物营养成分磷，又不含有害金属元素，对环境、人体均不造成污染和危害，因此是一种环保型水处理剂。

附图说明

图1是使用本发明的新型水处理剂和使用传统有机水处理剂的换热器污垢热阻—时间曲线对比图。

具体实施方式

根据本发明，制备具有如下组成的固体水处理剂：

配方1：氧化钠11-12％、氧化硅27.5-28.5％、氧化硼58.5-59.5％、氧化铝0.4-0.7％、氧化银0.9-1.2％、氧化钾0.1-0.3％

配方2：氧化钠12.5-13.5％、氧化硅25.5-26.5％、氧化硼58.5-59.5％、氧化铝0.8-1.2％、氧化银1.8-2.3％、氧化钾0.7-1.2％

配方3：氧化钠12.5-13.5％、氧化硅23.5-24.5％、氧化硼59.5-60.5％、氧化铝0.4-0.7％、氧化银2.3-2.8％、氧化钾0.2-0.6％

配方4：氧化钠15.5-16.5％、氧化硅44.5-45.5％、氧化硼34.5-35.5％、氧化铝1.3-1.8％、氧化银0.8-1.2％、氧化钾1.3-1.8％

配方5：氧化钠11.5-12.5％、氧化硅39.5-40.5％、氧化硼39.5-40.5％、氧化铝0.8-1.2％、氧化银0.8-1.2％、氧化钾5-6％

配方6：氧化钠9.5-10.5％、氧化硅41.5-42.5％、氧化硼37.5-38.5％、氧化铝1.3-1.8％、氧化银1.8-2.3％、氧化钾5.3-5.9％

对上述制备的水处理剂进行循环冷却水系统动态模拟装置试验，以配方1的试验结果为例说明本发明的效果。

试验条件：

运行时间(小时)：336(14天)

给定入口温度(℃)：32

系统循环水量(升/小时)：360

系统保有水量(升)：160

试验换热管长度(米)：0.72

试验管直径(米)：0.01±0.001

污垢热阻初值(10^-4M²℃/W)：1.7967(校正为零)

按实验水量600ppm投放药剂

运行14天动态实验结果：

1.污垢热阻r_sj*10^-4<0.5

图1是使用了本发明配方1的水处理剂和使用传统的由有机化学药品组成的水处理剂的换热器污垢热阻——时间曲线图。由图1可见，相对于没有使用本发明的水处理的水循环系统，系统运行10天后污垢热阻即接近1，而使用了本发明的水处理剂产品，污垢热阻则能维持在0.5以下，表现出良好的除垢效果。

2.异养菌试验

表2

 

时间	异养菌数(个)
		运行处理6天	≤10<sup>5</sup>
运行处理12天	≤10<sup>4</sup>

3.军团菌试验

表3

4.COD_cr(mg/L)为100以下，达到国家一级排放标准。

由上述实验可知，根据本发明的新型水处理剂对阻垢、杀菌、防腐三个方面发挥协同作用，表现出显著的效果，同时不含危害性物质，效果持续且稳定，因此在冷却水循环体系的水处理上具有良好的应用前景。

Claims (4)

1.一种用于循环水系统的水处理剂，是由氧化钠、氧化硅、氧化银、氧化铝、氧化钾和氧化硼组成的非晶态固状物，其中投放于循环水系统中的水处理剂的量为保有水量的600～1000ppm，所述各组分的重量范围为：氧化钠5-20％、氧化硅20-50％、氧化硼30-65％、氧化铝0.1-3％、氧化银0.5-5％、氧化钾0.5-15％。

2.如权利要求1所述的水处理剂，其特征在于，当投放于循环水系统中，能缓慢溶解于水中。

3.如权利要求1所述的水处理剂，其特征在于，当投放于循环水系统中，能缓慢溶解并释放出硅酸及钠离子、硼离子、铝离子、钾离子、银离子。

4.如权利要求1～3中任一项所述的水处理剂，其特征在于，投放于正常运行的循环水系统中，有效期为5～7个月。