循环冷却水中水处理剂在线监测方法的建立及相应仪器的研发

摘要

工业循环水系统中存在三大问题：结垢、腐蚀和微生物生长。为此，人们研制开发出各种水处理试剂，包括阻垢剂、缓蚀剂、絮凝剂等，以减轻此类现象。目前国内外生产的水处理试剂已基本上可以控循环水中存在的问题，但在系统中如何保持合适浓度的有效试剂，成为控制技术的关键。因此，快速、准确地测定工业水系统中水处理剂的浓度至关重要。 本研究围绕循环冷却水系统中水处理剂的在线监测这一课题展开，主要研究内容和结果如下： (1)根据钢厂净循环水系统的现场运行情况，设计水处理剂在线监测的技术路线，即将水处理剂和荧光示踪剂按一定比例混合投入系统，对荧光示踪剂进行在线监测，以荧光示踪剂的浓度推算出水处理剂浓度，对水处理剂含量进行间接监测。 (2)选定羧基磺基萘二甲酰亚胺(CSN)作为荧光示踪剂，以斑马鱼作为受试生物，进行CSN的毒性试验，试验表明，斑马鱼在CSN浓度为500 ng/mL下曝露96 h后，CSN未对受试生物斑马鱼构成可见的威胁。根据钢厂循环冷却水系统的水质参数，考察温度、pH值、杀生剂等参数对CSN荧光强度的影响。试验结果显示，CSN除受杀生剂的影响导致荧光值降低外，在循环冷却水中其他水质参数条件下，CSN能保持很好的惰性，可作为循环冷却水的荧光示踪剂。 (3)从集成化、专用化、小型化的现代分析仪器设计理念出发，研制专用的在线荧光监测仪。仪器部件包括电源模块、激发光源模块、流通池、光信号过滤聚焦装置、检测器、数据分析处理和结果显示装置等。 (4)通过实验室试验，考察在线荧光监测仪的稳定性，以及所研发的监测方法及仪器的精密度、检出下限等性能指标。结果显示，仪器的性能达到设计要求。 (5)应用动态模拟装置，初步验证了荧光示踪方法在线间接监测水处理剂含量的可行性。试验结果显示，当循环冷却水浓缩倍数值小于2.5时，荧光示踪剂浓度与总磷浓度之间有很好的相关性，采用CSN与水处理剂以一定比例混合的荧光示踪方法，结合研制的在线荧光监测仪，可对循环水浓缩倍数低的循环水系统，如钢厂净循环冷却水系统中的水处理剂含量实行在线间接监测。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2循环冷却水工艺概述

1.3现有水处理剂监测方法的不足

1.4水处理剂在线监测的意义

1.5国内外的水处理剂在线分析仪器现状

1.5.1总磷自动测定仪

1.5.2水处理剂在线荧光监测仪

1.6国内外示踪型水处理剂的研究进展

1.6.1比例混合

1.6.2聚合物改性

1.6.3荧光单体共聚

1.7本课题的背景、研究目标及研究内容

1.7.1立题背景、目标和技术方案

1.7.2研究内容和技术路线

第1章参考文献

第2章荧光示踪剂的选择及其性能研究

2.1荧光示踪剂的选择

2.2.1荧光示踪剂CSN的制备

2.2.2荧光示踪剂CSN的急性毒性试验

2.2.3荧光示踪剂CSN的稳定性试验

2.3本章小结

第2章参考文献

第3章在线荧光监测仪的设计

3.1现代分析仪器的设计理念

3.2在线荧光监测仪的设计

3.2.1电源模块

3.2.2激发光源的选择

3.2.3光信号过滤聚焦模块

3.2.4流通池

3.2.5检测器

3.2.6数据采集与控制系统

3.2.7仪器的可靠性和抗干扰性设计

第3章参考文献

第4章在线荧光监测仪的性能测试及荧光示踪技术的应用

4.1在线荧光监测仪的性能测试

4.1.1在线荧光监测仪的预热时间测试

4.1.2在线分析方法的技术指标测试

4.2荧光示踪技术的动态模拟试验

4.2.1仪器与试剂

4.2.2试验方法

4.2.3结果与讨论

4.3本章小结

第4章参考文献

第5章结语

5.1本研究取得的成果

5.2本研究的不足与改进建议

附图

攻读硕士学位期间发表的论文与申请的专利

致谢