化工廢水回用于循環(huán)冷卻水的緩蝕阻垢研究

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1、學(xué)號(hào)：12103206常州大學(xué)碩士學(xué)位論文化工廢水回用于循環(huán)冷卻水的緩蝕阻垢研究研究生儲(chǔ)云指導(dǎo)教師涂保華學(xué)科、專業(yè)名稱環(huán)境工程研究方向水污染控制2015年4月ThestudyoncorrosionandscaleinhibitionoftherecirculatingcoolingwatersystemusingtheeffluentfromchemicalindustryADissertationSubmittedtoChangzhouUniversityByChuYun(EnvironmentalEnginee

2、ring)DissertationSupervisor:A.P.TuBaohuaApril，2015常州大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在論文中以明確方式標(biāo)明。本人已完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。作者簽名：簽字日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)的說(shuō)明本學(xué)位論文作者完全了解常州大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：

3、研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬常州大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤(pán)，允許論文被查閱和借閱。學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編本學(xué)位論文。保密論文注釋：本學(xué)位論文屬于保密范圍，在年解密后適用本授權(quán)書(shū)。非保密論文注釋：本學(xué)位論文不屬于保密范圍，適用本授權(quán)書(shū)。學(xué)位論文作者簽名：簽字日期：年月日導(dǎo)師簽名：簽字日期：年月日中文摘要隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的加快，工業(yè)用水量也與日俱增，而冷卻水用量占工業(yè)用水量的80%左右，工業(yè)廢水經(jīng)一定處理

4、后回用于循環(huán)冷卻水也是減少取水量的有效途徑，由此而帶來(lái)的腐蝕和結(jié)垢問(wèn)題加重需要使用高效環(huán)保的緩蝕阻垢劑。因此，在充分調(diào)研現(xiàn)場(chǎng)情況及水質(zhì)對(duì)系統(tǒng)腐蝕和結(jié)垢的影響的基礎(chǔ)上，研究環(huán)保水處理劑的合成及復(fù)配，并驗(yàn)證其在現(xiàn)場(chǎng)水中的適用性。靈谷化工的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)為間冷開(kāi)式系統(tǒng)，生化處理單元出水，回用于循環(huán)冷卻水需要經(jīng)過(guò)進(jìn)一步處理。實(shí)驗(yàn)室的腐蝕和結(jié)垢試驗(yàn)表明，-2+-Cl濃度的增加大大增加了碳鋼的腐蝕率，Ca和NO3-N在水中的濃度對(duì)碳鋼腐蝕率的影響很有限，甚至在某些情況下有抑制腐蝕的作用；而水硬度和堿度的增加，大大增加了系統(tǒng)的結(jié)

5、垢量。當(dāng)前循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的穩(wěn)定指數(shù)（S）為5.6，表明系統(tǒng)有輕微結(jié)垢的趨勢(shì)。研究了聚環(huán)氧琥珀酸（PESA）的合成，氧化劑用量，即過(guò)氧化氫溶液（30%）15mL；環(huán)化溫度50℃；環(huán)化時(shí)間1.5h；聚合時(shí)間2h，在此優(yōu)化操作條件下，得到具有較高阻垢率的合成PESA，并且使用紅外光譜與核磁共振表征了合成PESA的結(jié)構(gòu)。投加量在100mg/L以下時(shí)，PESA達(dá)不到較好的緩蝕效果，當(dāng)水流速度超過(guò)0.4m/s時(shí)，緩蝕率出現(xiàn)明顯下降，隨溫度升高以及持續(xù)時(shí)間的增加，緩蝕率也逐步下降；投加量在15mg/L以上時(shí)，就能有較好的阻垢效果

6、，阻垢率隨溫度的升高出現(xiàn)小幅平緩的下降，在高硬高堿的情況下阻垢率也保持在較高水平，隨持續(xù)時(shí)間性能下降也并不明顯；與其他幾種常用緩蝕阻垢劑相比，有較好的分散鐵氧化物的性能，適合用作復(fù)合緩蝕阻垢劑中的阻垢分散成分。借助Design-Expert軟件，采用混料設(shè)計(jì)中的單純形配方設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，對(duì)合成PESA、HPMA與ATMP，以及合成PESA、HPMA與HEDP兩個(gè)三組分配方進(jìn)行優(yōu)化配比篩選。結(jié)果表明，當(dāng)合成PESA質(zhì)量比例為56%，HPMA質(zhì)量比例為34%，HEDP質(zhì)量比例為10%，總投加量為30mg/L，外加4m

7、g/L的鋅鹽，此時(shí)配方緩蝕阻垢性能最優(yōu)。從掃描電鏡形貌分析可以看出，復(fù)合配方的緩蝕機(jī)理可能是化合物分子在鐵金屬表面與鐵離子或者帶有正電荷的鐵原子形成了化學(xué)配位鍵，產(chǎn)生了吸附沉淀，致密的沉淀膜層在一定程度上阻止了水中物質(zhì)與碳鋼表面的電子交換；復(fù)合配方的阻垢機(jī)理可能是化合物離子與鈣離子發(fā)生了螯合作用，抑制了晶體的正常生長(zhǎng)，并在晶體中產(chǎn)生了大量空隙，使得結(jié)垢量減小，垢層比較疏松，不易沉積。現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使用優(yōu)化配方緩蝕阻垢劑的情況下，生化出水回用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的腐蝕速率得到了較好的控制，當(dāng)前生化出水全部回用

8、也能保證系統(tǒng)腐蝕率低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求；同樣的投加濃度，當(dāng)回用水的量達(dá)到較高比例時(shí)，優(yōu)化配方的緩蝕阻垢劑的阻垢性能要優(yōu)于工廠現(xiàn)用藥劑。關(guān)鍵詞：循環(huán)冷卻水；生化出水回用；聚環(huán)氧琥珀酸（PESA）；緩蝕阻垢劑；復(fù)配ABSTRACTWiththespeedingupofChina'sindustrializationprocess,industrialwatercon