循环冷却水系统环保型缓蚀阻垢剂的开发与研究

摘要

本文主要通过试验研究，自主开发一种高效低磷的缓蚀阻垢剂，药剂合成方法简单、成本价廉，并适合包钢循环冷却水水质（以黄河水为补水），目的是改善目前包钢水质稳定剂在应用过程中运行成本偏高的现状。
　　课题首先完成了阻垢剂水解聚马来酸酐的合成实验，通过试验确定了反应物单体、溶剂、催化剂、引发剂之间的比例关系，并确定其最佳的反应温度与反应时间；其次进行了缓蚀剂的复配试验研究，通过正交试验的方法对选定缓蚀剂进行复配，利用药剂之间的协同效应来达到缓蚀目的；再次进行水质稳定剂的试验研究，将以上缓蚀剂和阻垢剂相结合，使最终药剂兼具缓蚀和阻垢两种性能，并以降低药剂运行成本为目的，对药剂成分进行优化调整并对循环冷却水系统中影响药剂性能的各个相关因素进行分析，即在满足要求缓蚀阻垢率条件的情况下，使得药剂能在最小浓度范围内达到最佳缓蚀阻垢效果，并符合国家标准。
　　本文中选择的阻垢剂为水解聚马来酸酐，通过在实验室完成的阻垢剂水解聚马来酸酐（HPMA）绿色合成工艺的研究，实现了HPMA生产过程的绿色化。与传统的合成工艺相比，所选择的原料无毒无害、生产过程中不产生二次污染，并大大缩短了反应时间。实验确定了药剂的最佳合成条件：在自制催化剂的作用下，马来酸酐与溶剂及引发剂的质量比为5:2:4、最佳合成时间为3h、药剂的最佳合成温度为115℃、引发剂滴加时间为2小时。所合成的水解聚马来酸酐在加入量12mg/L时，阻垢率为87.6％。缓蚀剂的复配实验中所选择的基础药剂为 HEDP、Zn2+、葡萄糖酸钠、十二烷基苯磺酸钠四种，最终缓蚀剂复配方式为：HEDP14.0mg/L、Zn2+0.5mg/L、十二烷基苯磺酸钠0.1mg/L、葡萄糖酸钠1.0mg/L，在该复配方式下，碳钢挂片在给定的水质条件中腐蚀率小于国家标准。而最终的缓蚀阻垢剂由HPMA8.0mg/L、HEDP12.0mg/L、葡萄糖酸钠0.2mg/L、Zn2+0.35mg/L、十二烷基苯磺酸钠0.2mg/L复配而成，在以三倍浓缩倍数的黄河水为实验用水的条件下，该药剂的阻垢率为85.6%，缓蚀率为92.5%。

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引 言

1文献综述

1.1循环冷却水系统

1.2结垢与阻垢

1.3腐蚀与防腐

1.4循环冷却水水处理剂

2阻垢剂水解聚马来酸酐的合成及参数优化

2.1水解聚马来酸酐的特性

2.2水解聚马来酸酐(HPMA)的合成机理

2.3水解聚马来酸酐(HPMA)的合成实验

2.4药剂阻垢性能的测定

2.5药剂合成参数优化实验

2.6本章小结

3缓蚀剂的复配

3.1复配思路与药剂选择

3.2所选药剂的性质

3.3缓蚀性能的测定

3.4正交试验安排及结果

4水质稳定剂的复配

4.1实验思路设计

4.2水质稳定剂缓蚀阻垢效果的优化

4.3实验优化结果

4.4水质条件对缓蚀阻垢剂的影响

4.5实验小结

5成本分析

5.1水解聚马来酸酐成本分析

5.2水质稳定剂成本分析

结 论

参考文献

在学研究成果

致谢