CN113804741A - 一种用于循环水阻垢剂快速评价的电化学方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于循环水阻垢剂快速评价的电化学方法，首先配置含有Ca2+和HCO3‑的空白溶液，然后加入不同量阻垢剂制备不同浓度的测试溶液；采用常规的三电极体系进行电化学测试，其中参比电极为饱和甘汞电极，辅助电极为铂电极，工作电极为TA1金属电极；电化学测试在CHI660E电化学工作站进行；线性伏安扫描测试的扫描速率为‑2.0mV/s，扫描电位区间为‑0.5V至‑2.0V(vs SCE)。本发明实现了工业循环水阻垢剂阻垢效果的快速评价，阻垢率计算结果经对比与其他方法接近，说明该电化学方法有效可行。
Description
技术领域
本发明涉及循环冷却水系统领域，具体涉及一种用于循环水阻垢剂快速评价的电化学方法。
背景技术
为了节省水资源和节约成本，循环冷却水系统被广泛应用于各个行业，然而该系统中存在较为严重的水垢沉积问题，其主要表现于吸附在管道或者设备表面的水垢会导致阻碍传热、降低水流量或者阻塞膜过滤器等方面。研究表明加入阻垢剂能够有效缓解水垢的沉积。目前，评价阻垢剂性能主要采用静态阻垢法，整个过程包括标准溶液制备、恒温水浴反应产生水垢、恒温干燥获得垢样、酸碱滴定计算阻垢效率，流程复杂，耗时过长。为克服以上不足，本文采用电化学方法来加速垢的沉积，减少试样制备时间，实现对阻垢效果的快速评价。
发明内容
为解决静态阻垢法存在的流程复杂和耗时过长问题，本发明提出一种用于快速评价工业循环水阻垢剂效率的电化学方法，具体为以钛合金为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极及铂电极为辅助电极组成三电极体系，通过线性伏安扫描和计时电流法确定碳酸钙最佳沉积电位，并通过剩余电流密度计算阻垢剂效率。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种用于循环水阻垢剂快速评价的电化学方法，包括以下步骤：
(1)测试溶液的配制：
配置含有Ca2+和HCO3-的空白溶液，然后加入不同量阻垢剂制备不同浓度的测试溶液；
(2)阻垢效率的电化学评价：
采用常规的三电极体系进行电化学测试，其中参比电极为饱和甘汞电极，辅助电极为铂电极，工作电极为TA1金属电极；电化学测试在CHI660E电化学工作站进行；线性伏安扫描测试的扫描速率为-2.0mV/s，扫描电位区间为-0.5V至-2.0V(vs SCE)。
作为优选的方案，采用钛合金材料TA1制备工作电极，用环氧树脂填充封固，裸露电极面积为4.0cm2。
进一步的，在电化学测试之前，分别用180#、500#、800#、1000#、1200#、1500#和2000#的砂纸打磨工作电极，然后用超纯水清洗工作电极表面，最后用乙醇溶液超声清洗10-15分钟，并在室温下干燥保存备用。
进一步的，电沉积制垢最优电位的确定方法为，通过循环伏安法选取电沉积最优电位区间，并通过计时电流法进一步确定最优电沉积电位值。
进一步的，阻垢剂效率计算方法为，通过计时电流法分别获得空白溶液和加入阻垢剂后的工作电极的剩余电流密度，从而计算阻垢效率。
作为优选的方案，计时电流测试所施加的阴极电位为-1.5V，测试时间为10800s。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明实现了工业循环水阻垢剂阻垢效果的快速评价，阻垢率计算结果经对比与其他方法接近，说明该电化学方法有效可行。
具体实施方式
以下通过实施例的形式对本发明的上述内容再作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
下述实施例中所使用的实验方法，如无特殊说明均为常规方法，所用的试剂、方法和设备，如无特殊说明均为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例
首先将6mmol/L的Ca2+和12mmol/L HCO3 -的标准溶液混合到250mL的容量瓶当中，然后加入少量的Na2B4O7缓冲溶液以维持溶液pH值在8左右，分别溶解1.6μM、6.7μM、16.7μM、32μM 2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA)配置阻垢剂溶液。
使用钛合金材料(TA1)制备工作电极，用环氧树脂填充封固，裸露电极面积为4.0cm2。在电化学测试之前，分别用180#、500#、800#、1000#、1200#、1500#和2000#的砂纸打磨工作电极，然后用超纯水清洗工作电极表面，最后用乙醇溶液超声清洗10-15分钟，并在室温下干燥保存备用。采用常规的三电极体系进行电化学测试，其中参比电极为饱和甘汞电极，辅助电极为铂电极，工作电极为TA1金属电极。电化学测试在CHI660E电化学工作站进行。线性伏安扫描测试的扫描速率为-2.0mV/s，扫描电位区间为-0.5V至-2.0V(vs SCE)。计时电流测试所施加的阴极电位为-1.5V，测试时间为10800s。
通过剩余电流密度计算1.6μM、6.7μM、16.7μM、32μM PBTCA的阻垢率分别为40.1％、62.6％、72.1％和83.7％。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于循环水阻垢剂快速评价的电化学方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)测试溶液的配制：
配置含有Ca2+和HCO3-的空白溶液，然后加入不同量阻垢剂制备不同浓度的测试溶液；
(2)阻垢效率的电化学评价：
采用常规的三电极体系进行电化学测试，其中参比电极为饱和甘汞电极，辅助电极为铂电极，工作电极为TA1金属电极；电化学测试在CHI660E电化学工作站进行；线性伏安扫描测试的扫描速率为-2.0mV/s，扫描电位区间为-0.5V至-2.0V(vs SCE)。
2.根据权利要求1所述的用于循环水阻垢剂快速评价的电化学方法，其特征在于：采用钛合金材料TA1制备工作电极，用环氧树脂填充封固，裸露电极面积为4.0cm2。
3.根据权利要求1所述的用于循环水阻垢剂快速评价的电化学方法，其特征在于：在电化学测试之前，分别用180#、500#、800#、1000#、1200#、1500#和2000#的砂纸打磨工作电极，然后用超纯水清洗工作电极表面，最后用乙醇溶液超声清洗10-15分钟，并在室温下干燥保存备用。
4.根据权利要求1所述的用于循环水阻垢剂快速评价的电化学方法，其特征在于：电沉积制垢最优电位的确定方法为，通过循环伏安法选取电沉积最优电位区间，并通过计时电流法进一步确定最优电沉积电位值。
5.根据权利要求1所述的用于循环水阻垢剂快速评价的电化学方法，其特征在于：阻垢剂效率计算方法为，通过计时电流法分别获得空白溶液和加入阻垢剂后的工作电极的剩余电流密度，从而计算阻垢效率。
6.根据权利要求1所述的用于循环水阻垢剂快速评价的电化学方法，其特征在于：计时电流测试所施加的阴极电位为-1.5V，测试时间为10800s。
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