腐植酸钠阻垢分散性能与机理的研究

摘要

在现代工业冷却循环水处理中，通常采用传统的磷系水处理剂来控制系统的结垢和腐蚀问题。但使用磷系水处理剂会带来负面影响：系统中存在的磷，为菌藻提供了营养源，导致滋生了大量的菌藻，产生了生物粘泥，需用杀生剂来杀菌灭藻；系统容易产生二次水垢—磷酸钙垢，并且水垢在系统中分布不均匀；系统排污的冷却废水不仅污染了环境，而且容易使水体营养化，产生赤潮。因此，取代磷系配方水处理剂己成为当今冷却水处理的一项重要而紧迫的任务。 腐植酸钠含有大量的活性基团，具有良好的离子交换、吸附、络合、分散性能；并且腐植酸钠可以从风化煤中提取制备，不仅有着价格低廉，原料来源广泛，制备工艺成熟的优势，还可以解决风化煤大量堆积，污染环境的问题，由此可见研究腐植酸钠的阻垢分散性能及其机理，积极开发这种水处理剂具有十分重要的意义。 本课题在实验室范围内，应用静态阻垢实验法和pH位移法研究腐植酸钠的阻垢分散性能。首先通过模拟硬水(配水)，研究了腐植酸钠的阻垢性能及影响因素如药剂浓度、硬度、碱度、pH值。其次，借助XRD、扫描电子显微镜与分光光度计等现代分析手段，评定了腐植酸钠的晶格畸变与分散能力；最后，将腐植酸钠水处理剂与其它水处理剂(HEDP，HPAM)作了复配实验，研究其协同效应。实验表明，冷却水中腐植酸钠浓度、硬度、碱度、pH值等因素对阻垢性能有影响；在pH值影响因素实验的研究中，还考虑到利于系统杀菌灭藻，减少生物粘垢的因素，确定了合理的工作条件。而通过称垢重量和测定透光率手段，得出腐植酸钠具有较好的阻垢分散性能；借助于XRD和扫描电子显微镜的研究发现，在各种垢型的生长过程中，水垢的微晶吸附了腐植酸钠，将腐植酸钠吸附在晶体的点阵中，使原有的晶体的晶格排列无序，增加了晶体的内应力，在晶体的生长、长大过程中由于内应力增大的原因，生长的大晶体不断破裂，形成了易流动水渣，从而达到阻垢的目的，证实了腐植酸钠具有良好的晶格畸变能力；而与其它水处理剂(HEDP，HPAM)复配，证实腐植酸钠具有一定的协同效应。 本课题着重研究了评定腐植酸钠阻垢分散性能的实验方法，并通过全面的评价证实了腐植酸钠优良的阻垢分散性能，为其推广奠定了坚实的理论基础，为进一步提高腐植酸钠的阻垢效果、开发和合理利用腐植酸钠有着重要的指导意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章、文献综述与选题

1.1引言

1.2工业循环冷却水处理的发展

1.2.1水垢的形成及析出的原理

1.2.2工业循环冷却水处理技术的发展历程

1.2.3工业循环冷却水处理化学药剂的发展趋势

1.3工业循环冷却水阻垢剂的作用机理及评价方法

1.3.1阻垢剂的作用机理

1.3.2评定阻垢剂阻垢性能的常用方法

1.4腐植酸钠水处理剂的制备与发展应用情况

1.4.1腐植酸的简介

1.4.2腐植酸钠水处理剂的制备

1.4.3腐植酸钠水处理剂的发展

1.4.4腐植酸钠的应用现状

1.5选题目的、意义和本课题的主要内容

1.5.1选题的目的和意义

1.5.2课题的研究内容

第二章、试验部分

2.1实验试剂和仪器

2.1.1实验药品

2.1.2主要实验试剂

2.1.3实验仪器

2.2实验方法

2.2.1腐植酸钠的制备与含量测定

2.2.2静态阻垢—碳酸钙沉积法

2.2.3静态称垢重量法

2.2.4 pH位移法(又称玻璃电极法)

2.2.5 XRD与扫描电镜分析实验

2.2.6透光率实验

第三章、腐植酸钠阻垢影响因素的分析

3.1腐植酸钠浓度变化对阻垢效果的影响

3.2 Ca2+浓度与HC03-浓度变化对阻垢效果的影响

3.3 pH变化对阻垢效果的影响

3.4本章小结

第四章、腐植酸钠阻垢分散性能的研究

4.1静态阻垢碳酸钙沉积实验(GB16632-1996)

4.2静态阻垢称垢重量实验

4.3 pH位移试验

4.3.1腐植酸钠阻垢性能的评定

4.3.2阈值效应的判定

4.4 XRD分析实验

4.5扫描电镜实验

4.6透光率实验

4.7本章小结

第五章、复配实验

5.1常见的腐植酸钠配方

5.2复配药剂的选择

5.3复配试验

第六章、腐植酸钠阻垢机理的探讨

6.1络合增溶作用

6.1.1腐植酸钠络合增溶能力的理论推测

6.1.2几种阻垢剂处理效果的对比

6.1.3影响增溶效果的原因分析

6.1.4结论与建议

6.2晶格畸变作用

6.3分散作用

6.4腐植酸钠其他的结构与功能特性

6.4.1空间位阻作用

6.4.2胶体作用

第七章、结论与建议

7.1结论

7.2建议

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文