循環(huán)水中鋅離子穩定性的研究

第24卷第1期工業(yè)水處理Vol.24 No.12004年1月.Industrial W ater TreatmentJan. ,2004循環(huán)水中鋅離子穩定性的研究秦會(huì )敏，酈和生,成敏，閣巖，李春麗，胡艷華(中國石油化工股份有限公司北京燕山分公司研究院,北京102500)[摘妻]研究了循環(huán)水中鋅離子的穩定性,討論T磺酸鹽共案物和水質(zhì)因素對鋅離子穩定性的影響。結果表明,隨著(zhù)磺酸鹽共聚物ZF322濃度的增大，循環(huán)水中鋅離子的穩定性增強;三價(jià)鐵離子.鈣離子濃度和堿度的增加都會(huì )降低鋅離子的穩定性;正磷在低依度時(shí)可增強其穩定性;pH值對鋅離子穩定性影響很大，但加人藥劑后影響比較小。[關(guān)鍵詞]鋅離子;穩定性;循環(huán)水[中圖分類(lèi)號] TU991.27:T0085.4 [文獻標識碼]A [文章編號] 1005 - 829X(2004)01 -0041-03Study of the stability of zinc ion in circulating water systemQin Huimin, Li Hesheng, Cheng Min, Yan Yan, Li Chunli, Hu Yanhua(Research Institute of Beijing Yanshan Subcompany, China of Petroleum & Chemicals Co. ，Ltd. ，Bejing 102500, China)Abstract:The stability of zinc ion in the circulating water is disclosed. The efet of copolymer ZF322 and the qualityof ceirculating water on zine ion is studied at lab. The experiment result shows that the stability of zine ion gets higherwith more ZF322 and there is critical value ef. The presence of Fe' ,Ca2 and alkalinity can decrease the stabilityof zinc ion. The stability is enhanced by phosphate with low concentration. pH value has more effect on the stabilityof zine ion and has less ffct after adding the chemical,Key words:zinc ion; stability ;ceireulating water在循環(huán)水系統中，鋅鹽是最常用的陰極型緩蝕散劑時(shí)鋅離子的穩定性，同時(shí)也研究了水質(zhì)條件對劑,起作用的是鋅離子。鋅離子在陰極部位,由于pH鋅離子穩定性的影響。的升高,能迅速地形成氫氧化鋅沉積在陰極表面，起1實(shí)驗部分到保護膜的作用。鋅鹽的成膜比較迅速.但是這種膜1.1 實(shí)驗方法不耐久，因此,鋅鹽是一種安全但低效的緩蝕劑,不根據實(shí)驗目的,選用蒸餾水配水,加入相應的阻宜單獨使用,但和其他緩蝕阻垢劑復配使用時(shí)，可以垢分散劑、鈣離子、堿度和Zn2*,在80C條件下恒溫取得很好的緩蝕效果。因為鋅鹽能加速這些緩蝕劑10h后,分析測定水溶液中可溶性鋅離子鈣離子濃的成膜作用，同時(shí)X能保持這些緩蝕劑所形成的膜度和堿度,以測定鋅離子的穩定性。的耐久性"。我們采用EDTA滴定法測定實(shí)驗后溶液中可溶日前,鋅鹽在兩類(lèi)水質(zhì)中應用較為普遍,一類(lèi)是性鋅離子的濃度,再按照下式計算鋅離子的穩定率:高鈣高堿水質(zhì),提高濃縮倍數時(shí)多采用調pH工藝，穩定率= x 10%pH值一般控制在7.5-8.5;另一類(lèi)是低硬水質(zhì),濃編時(shí)一般采用自然pH運行,pH值控制在8.5-9.0。式中:C一 實(shí)驗后溶液中可溶性鋅離子的質(zhì)量濃配方中鋅鹽和有機磷或共聚物復合起緩蝕作用,普度,mg/L;遍認為,當pH>8.0時(shí),鋅鹽易產(chǎn)生氫氧化鋅沉淀,C一實(shí)驗前溶液中可溶性鋅離子的質(zhì)量濃為了保證配方的緩蝕性能，目前已經(jīng)研制出多種性能優(yōu)異的共聚物阻垢分散劑，可以使含鋅水處理劑Co一空白實(shí)驗后溶液中可溶性鋅離子的質(zhì)在高pH下運行思。量濃度,mg/L。實(shí)驗研究了循環(huán)水中加入磺酸鹽共聚物阻垢分具體操作按照中石化總公司生產(chǎn)部、發(fā)展部《冷-41-試驗研究工業(yè)水處理2004 -01 ,24(1)卻水分析和試驗方法》中的113 , 403進(jìn)行。的影響比較明顯,在鈣離子質(zhì)量濃度為50 mg/L時(shí)，1.2 實(shí)驗藥劑鋅離子的穩定率有一一個(gè)變突,急速下降,而當濃度增市售磺酸鹽共聚物ZF322,質(zhì)量分數30%;磷酸大到200 mg/L以后,下降的趨勢幾乎停止。二氫鈉,分析純;六水合三氯化鐵,分析純。2.2.2堿度對 Zn2*穩定性的影響2結果和討論因為水質(zhì)的不同，循環(huán)冷卻水的堿度也存在著(zhù)2.1磺酸鹽共聚物濃度對鋅離子穩定率的影響較大的不同,因此,有必要考慮堿度對鋅離子穩定性選用較為普遍應用的磺酸鹽共聚物穩定鋅離的影響。子,其濃度對鋅離子穩定率影響見(jiàn)圖1。由圖3可知，堿度對鋅離子穩定性的影響是一個(gè)漸變的過(guò)程，不存在突變的現象,Zn2穩定率由堿度為0時(shí)的89%左右逐漸下降到堿度為900mg/L40時(shí)的50%。體30健207010152025303540455060上ZF322質(zhì)量依度/(mgL門(mén))40F實(shí)驗條件:Ca*質(zhì)量濃度為250 mg/L,虢度為250 mng/L,Zn^質(zhì)量班2030濃度為5 mg/L,pH為9.0,其中Ca2*、堿度均以CeCO,計,以下同100200300400500600700800900圖1加入阻垢分散劑時(shí)鋅離子的穩定率堿度/img:-L")由圖1可見(jiàn)，加入磺酸鹽共聚物ZF322后,鋅實(shí)驗條件:Ca*質(zhì)量濃度為250 mg/L,Za'質(zhì)量濃度為5 mg/L,離子的穩定率隨著(zhù)共聚物濃度的增加而增大，而且ZF322質(zhì)量濃度為30 mg/L.pH為9.0具有溶限效應?；撬猁}共聚物是陰離子型共聚物,產(chǎn)圍3堿度對鋅 離子穩定性的影響生的鋅離子可以與共聚物陰離子基團生成螯合物，2.2.3鈣加堿對鋅離子穩定性 的影響使鋅離子較好地穩定在水溶液中，一個(gè)共聚物陰離循環(huán)水中鈣加賊是衡量配方在高硬高堿水質(zhì)子可以與多個(gè)鋅離子螯合。共聚物中所含基團酸性下,能否高濃縮倍數運行的一個(gè)重要指標,除考慮阻越強對鋅離子的穩定作用也越好。但只有在共聚物垢因素外,對一些含腐蝕離子較多的水質(zhì),還要顧及濃度達到一定值時(shí)，才能對鋅離子有比較好的穩定緩蝕，鋅離子的加入是增加配方緩蝕效果的一種最作用,達到臨界值以后,作用增強趨于緩慢。有效的方法。鈣加堿對鋅離子穩定性的影響見(jiàn)圖4。2.2水質(zhì)條件對 Zn2*穩定性的影響2.2.1 Ca*濃度對 Zn2*穩定性的影響因為補水水質(zhì)和濃縮倍數不同，循環(huán)冷卻水中的鈣離子濃度也存在較大差異，圖2是鈣離子濃度i 20對鋅離子穩定性的影響。01002000500070000Ci“質(zhì)濃度+堿度/mg.L)實(shí)驗條件:Zn“質(zhì)量濃度為5 m/,ZF322質(zhì)量濃度為30 mg/L,pH為9.0圍4鈣加堿對鋅離子穩定性的影響0 200 400 6008001 0010 200 40010 6001 8000由圖4可知，鈣加堿對循環(huán)水中鋅離子的穩定C"質(zhì)濃度/img:L")實(shí)驗條件:堿度為250m/L.Zm質(zhì)量旅度為5 my/.ZF322質(zhì)性影響較大,隨著(zhù)鈣加堿的不斷升高，鋅離子的穩定率下降比較快。量濃度為30 mg/L,pH為9.02.2.4 Fe*濃度對 Zn2穩定性的影響.圍2鈣離子濃度對鋅離子穩定性的 影響循環(huán)水經(jīng)過(guò)長(cháng)期運行,其中含有腐蝕產(chǎn)物Fe*,由圖2可以看出，鈣離子濃度對鋅離子穩定性圖 5是Fer濃度對Zn°穩定性的影響。-42-工業(yè)水處理2004-01 ,24(1)秦會(huì )敏,等:循環(huán)水中鋅離子穩定性的研究100p0460-60一不如壽4010204 06081012 1416 18206.50158鐵離子質(zhì)濃度/mgL)pH值實(shí)驗條件:ZF322質(zhì)量濃度為30mg/L.堿度為250m/L,Zn"質(zhì)實(shí)驗條件 :ZF322質(zhì)量濃度為30 mg/L,賊度為250m/L.Zn2質(zhì)量量濃度為5 g/L.Ca質(zhì)量濃度為500mg/L,不調pH濃度為Smg/L,Co>質(zhì)上依度為250mg/L,恒溫時(shí)間為2h圖5Fe對Zn2+離子穩定性的影響圖6不同pH時(shí)循環(huán)水中鋅 離子的穩定性由圖5可知,Fe濃度對Zn2穩定性的影響非常右,水中可溶性鋅離子濃度下降為0,鋅離子穩定率大,幾近直線(xiàn)下降。當Fex質(zhì)量濃度為1.5 mg/L時(shí),也是0;加入共聚物ZF322后,鋅離子穩定率基本上水中Zn2*已經(jīng)完全沉積,Zn2*質(zhì)量濃度達到0以后,是一條直線(xiàn),不隨pH的升高而降低,因此，可以看;隨著(zhù)Fet濃度的增大,Zn2t的濃度又成逐漸增大的趨出,不加藥時(shí),pH對鋅離子穩定率的影響很大,而加勢，其原因可能是隨著(zhù)Fe~濃度的增大,Fe2水解生人ZF322后,鋅離子穩定性比較好,受pH值影響較成的H改變了水的pH值,使pH下降,以至于溶液中可以存在較多的Zn2*+ ,Zn2*濃度又呈逐漸增大的趨3結論勢。其水解方程式如下:(1)磺酸鹽共聚物ZF322對鋅離子的穩定性存Fel +3H20←Fe(OH),+ 3H*在著(zhù)臨界值效應,只有當用量達到一定濃度時(shí),才能2.2.5正 磷對Zn2穩定性的影響對鋅離子有較好的穩定效果，但用量并不是越多越單純使用鋅鹽做緩蝕劑時(shí)，其成膜不耐久,因好,阻垢劑用量達到一定值后再增加用量,并不能對此，鋅鹽一般要和聚磷酸鹽、有機磷酸鹽等復配使鋅離子的穩定性產(chǎn)生大的改善。用,而聚磷酸鹽和有機磷酸鹽有水解生成正磷傾向,(2)水質(zhì)條件對鋅離子的穩定性有較大影響,特正磷對循環(huán)水中Zn2*穩定性的影響見(jiàn)表1。別是三價(jià)鐵離子，使循環(huán)水中鋅離子的穩定性大大表1正磷濃度對鋅離子穩定性的影響降低。另外,鈣離子濃度、堿度的增加都會(huì )降低鋅離正磷質(zhì)量濃度/(mgL') Zn°質(zhì)量濃度/(mgL1) 穩鋅奉/%子的穩定性。0.03.10(3)低劑量的正磷增強鋅離子的穩定性。3.3867.6(4)pH值對鋅離子穩定性影響很大，但加入藥1.03.3667.2劑后影響比較小。.s3.4468.82.03.2565.1[參考文獻]253.5470.9[1]中國石油化工總公司生產(chǎn)部、發(fā)展部.冷卻水分析和試驗方法3.03.153.1[M].第2版.北京:中國石油化工出版社,1993.38- 40.,379 -3823767.5[2]龍荷云。循環(huán)冷卻水處理[M].南京:江蘇科學(xué)技術(shù)出版牝,1991..03.438.7167-1783.520.s[3]周本省.工業(yè)冷卻水系統中金屬的廣蝕與防護[M].北京:化學(xué)工實(shí)驗條件:ZF322藥劑質(zhì)量依度為30 mg/L,賊度為250 mg/L,Zn”[4]張蔚恒,等.鋅鹽在常用共聚物分散劑中穩定性的研究[J].凈水業(yè)出版社,1993. 62-64質(zhì)量濃度為5mg/L.Ca”質(zhì)量濃度為250m/L.pH為9。技術(shù)20018(1);170 20從表1可見(jiàn)，低劑量的正磷加人反而使Zn*的穩定率有一定的提高,這一機理有待研究。2.2.6 pH 的影響[作者簡(jiǎn)介]秦會(huì )敏(1972- ).1995 年畢業(yè)于西安交通大學(xué),現從事水處理技術(shù)工作,工程師。聯(lián)系電話(huà):010- 69343115從圖6看,不加磺酸鹽共聚物ZF322時(shí),隨著(zhù)- 2627。pH值的升高,鋅離子沉積越來(lái)越多,到pH為8.5左[收璃日期]2003-04-29-43-