循环冷却水系统的复合阻垢缓蚀剂性能及缓蚀机理初探

摘要

本文运用静态阻垢法和分散氧化铁性能评定方法筛选出了一种性能优异的复合阻垢缓蚀剂，并对其综合性能进行了研究；将复合阻垢缓蚀剂应用到循环水量为5吨/时的中试装置，考察了复合阻垢缓蚀剂对于循环冷却水系统中常规水质理化指标和微生物指标的影响；通过中试装置中的碳钢、铜片和不锈钢三种材质的挂片试验，研究了复合阻垢缓蚀剂对挂片的动态缓蚀性能；并对腐蚀最严重挂片表面生物膜铁细菌进行分离纯化，运用16S rDNA方法进行菌种鉴定；在此基础上，以腐蚀最严重的碳钢挂片为代表，进行铁细菌腐蚀机理的初步探讨。主要研究结论如下：
　　 (1)筛选出的复合阻垢缓蚀剂由聚天冬氨酸和聚丙烯酸组成，其性能优异，静态阻碳酸钙垢和磷酸钙垢的效率分别为92.8％和96.4％，透光率可达到37.6％，分散氧化铁沉积能力高。
　　 (2)对复合阻垢缓蚀剂按药剂比例进行缩小，以中试试验装置补充水来源-自来水为试验水体，进行阻碳酸钙垢和分散氧化铁沉积性能评定，结果表明：在12d、6d和6d前，B1、B2和B3阻碳酸钙垢效率分别在85％以上，以85％的阻垢效率作为评判标准，得到B3的药剂成本为0.07元/(吨水·天)，仅为Bi和B2的50％，与常规阻垢缓蚀剂配方相比，可节约药剂成本75％-77％，经济效益非常可观；B3药剂透光率为38.9％，与B1、B2相比没有显著性差异；综合药剂经济成本、药剂阻垢效果以及分散氧化铁沉积能力三方面考虑，选定B3进行中试研究，加药时间确定为6d。
　　 (3)对B3进行综合性能研究，结果显示：其对钙离子、碱度和温度均有良好的适应性，在Ca2+浓度小于200mg/L，碱度小于500mg/L，温度小于60℃时，其阻垢效率均可达到80％以上；静态阻垢效率达到85％以上，经过一个月的作用时间，B3对于碳钢、不锈钢和铜片的静态缓蚀率均能达到60％以上，其与杀菌剂在阻垢、缓蚀性能方面均存在良好的配伍性：药剂配方中PAA动态生物降解率在第6天可达到87.6％，综合性能优异。
　　 (4)B3复合阻垢缓蚀剂的加入可确保循环水水质的各项理化指标值均符合工业循环冷却水处理设计规范( GB50050-2007)中对应的循环冷却水水质标准。
　　 (5)中试装置中的挂片试验结果表明，碳钢、铜片和不锈钢表面生物膜中的多糖含量和铁细菌数量均随着运行时间的增加而增加，作为对照的1号中试装置中挂片表面生物膜中的多糖含量和铁细菌数量均比投加复合阻垢缓蚀剂与杀菌剂的2号中试装置中对应挂片表面生物膜中多糖含量和铁细菌数量增加更加迅速。1号中试装置中碳钢、铜片和不锈钢表面生物膜中多糖含量分别从14d时的0.080g/m2、0.0969/m2、0.136g/m2增加到98d时的0.4339/m2、0.447g/m2、0.680g/m2，铁细菌数量分别从14d时的19CFU/cm2、0CFU/cm2、19CFU/cm2增加到98d时的57900CFU/cm2、73CFU/cm2、3480CFU/cm2；2号中试装置中碳钢、铜片和不锈钢表面生物膜中多糖含量分别从14d时的0.026g/m2、0.0969/m2、0.0399/m2增加到98d时的0.2269/m2、0.302g/m2、0.179g/m2，与1号中试装置相比，2号中试装置中碳钢、铜片和不锈钢表面生物膜中铁细菌数量较少，最大值也仅为23CFU/cm2。
　　 (6)B3复合阻垢缓蚀剂的加入，起到改变碳钢表面生物膜中铁细菌数量与碳钢腐蚀率间相关性关系的作用，使得挂片表面铁细菌数量与挂片腐蚀率没有相关性。经过98天的运行时间，其对碳钢和铜的动态缓蚀率还能在60％以上，显示出其对循环冷却水系统中腐蚀相对严重的金属材质-碳钢和铜具有良好的缓蚀性能。
　　 (7)对分离纯化后的铁细菌进行16S rDNA遗传学鉴定，其属于Sphaerotilus属，表明铁细菌在循环冷却水系统微生物腐蚀方面起重要作用。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

1绪论

1.1微生物腐蚀

1.1.1微生物腐蚀机理

1.1.2微生物腐蚀防治方法

1.1.3微生物腐蚀研究方法

1.2阻垢剂、缓蚀剂国内外研究现状

1.2.1阻垢剂国内外研究现状

1.2.2缓蚀剂国内外研究现状

1.3阻垢缓蚀剂性能评定方法

1.3.1阻垢性能评定方法

1.3.2缓蚀性能测定方法

1.4本研究的目的、意义和内容

1.4.1研究的目的和意义

1.4.2研究内容

2复合阻垢缓蚀剂的筛选以及综合性能研究

2.1前言

2.2材料与方法

2.2.1试验材料

2.2.2试验方法

2.2.3数据处理方法

2.3结果与分析

2.3.1单种水处理药剂静态阻垢效果

2.3.2由两种药剂组成的复合药剂的静态阻垢效果

2.3.3分散氧化铁沉积能力评定

2.3.4加药时间确定试验结果

2.3.5复合药剂静态缓蚀、阻垢性能及与杀菌剂的配伍试验结果

2.3.6水质指标对复合药剂阻垢效率的影响

2.3.7PAA生物降解性能

2.3.8药剂经济成本分析

2.4 小结

3复合阻垢缓蚀剂的中试研究

3.1前言

3.2材料与方法

3.2.1中试试验装置

3.2.2试验方法

3.2.3数据处理方法

3.3结果与讨论

3.3.1中试装置中循环冷却水常规理化指标监测分析

3.3.2挂片指标(多糖、铁细菌和腐蚀率)

3.3.3动态缓蚀性能测定

3.4 小结

4缓蚀机理初步探讨

4.1前言

4.2材料与方法

4.2.1试验材料

4.2.2试验方法

4.2.3数据处理方法

4.3结果与讨论

4.4 小结

5结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

作者简历