化工废水回用于循环冷却水的缓蚀阻垢研究

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1、学号：12103206常州大学硕士学位论文化工废水回用于循环冷却水的缓蚀阻垢研究研究生储云指导教师涂保华学科、专业名称环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常州大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下独立进行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中以明确方式标明。本人已完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权的说明本学位论文作者完全了解常州大学有关保留、使用学位论文的规定，即：

3、研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属常州大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。学位论文作者签名：签字日期：年月日导师签名：签字日期：年月日中文摘要随着我国工业化进程的加快，工业用水量也与日俱增，而冷却水用量占工业用水量的80%左右，工业废水经一定处理

4、后回用于循环冷却水也是减少取水量的有效途径，由此而带来的腐蚀和结垢问题加重需要使用高效环保的缓蚀阻垢剂。因此，在充分调研现场情况及水质对系统腐蚀和结垢的影响的基础上，研究环保水处理剂的合成及复配，并验证其在现场水中的适用性。灵谷化工的循环冷却水系统为间冷开式系统，生化处理单元出水，回用于循环冷却水需要经过进一步处理。实验室的腐蚀和结垢试验表明，-2+-Cl浓度的增加大大增加了碳钢的腐蚀率，Ca和NO3-N在水中的浓度对碳钢腐蚀率的影响很有限，甚至在某些情况下有抑制腐蚀的作用；而水硬度和碱度的增加，大大增加了系统的结

5、垢量。当前循环冷却水系统的稳定指数（S）为5.6，表明系统有轻微结垢的趋势。研究了聚环氧琥珀酸（PESA）的合成，氧化剂用量，即过氧化氢溶液（30%）15mL；环化温度50℃；环化时间1.5h；聚合时间2h，在此优化操作条件下，得到具有较高阻垢率的合成PESA，并且使用红外光谱与核磁共振表征了合成PESA的结构。投加量在100mg/L以下时，PESA达不到较好的缓蚀效果，当水流速度超过0.4m/s时，缓蚀率出现明显下降，随温度升高以及持续时间的增加，缓蚀率也逐步下降；投加量在15mg/L以上时，就能有较好的阻垢效果

6、，阻垢率随温度的升高出现小幅平缓的下降，在高硬高碱的情况下阻垢率也保持在较高水平，随持续时间性能下降也并不明显；与其他几种常用缓蚀阻垢剂相比，有较好的分散铁氧化物的性能，适合用作复合缓蚀阻垢剂中的阻垢分散成分。借助Design-Expert软件，采用混料设计中的单纯形配方设计方法设计实验，对合成PESA、HPMA与ATMP，以及合成PESA、HPMA与HEDP两个三组分配方进行优化配比筛选。结果表明，当合成PESA质量比例为56%，HPMA质量比例为34%，HEDP质量比例为10%，总投加量为30mg/L，外加4m

7、g/L的锌盐，此时配方缓蚀阻垢性能最优。从扫描电镜形貌分析可以看出，复合配方的缓蚀机理可能是化合物分子在铁金属表面与铁离子或者带有正电荷的铁原子形成了化学配位键，产生了吸附沉淀，致密的沉淀膜层在一定程度上阻止了水中物质与碳钢表面的电子交换；复合配方的阻垢机理可能是化合物离子与钙离子发生了螯合作用，抑制了晶体的正常生长，并在晶体中产生了大量空隙，使得结垢量减小，垢层比较疏松，不易沉积。现场水质中的实验结果表明，使用优化配方缓蚀阻垢剂的情况下，生化出水回用于循环冷却水系统的腐蚀速率得到了较好的控制，当前生化出水全部回用

8、也能保证系统腐蚀率低于国家标准要求；同样的投加浓度，当回用水的量达到较高比例时，优化配方的缓蚀阻垢剂的阻垢性能要优于工厂现用药剂。关键词：循环冷却水；生化出水回用；聚环氧琥珀酸（PESA）；缓蚀阻垢剂；复配ABSTRACTWiththespeedingupofChina'sindustrializationprocess,industrialwatercon