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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。