循环水中锌离子稳定性的研究

第24卷第1期工业水处理Vol.24 No.12004年1月.Industrial W ater TreatmentJan. ,2004循环水中锌离子稳定性的研究秦会敏，郦和生,成敏，阁岩，李春丽，胡艳华(中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司研究院,北京102500)[摘妻]研究了循环水中锌离子的稳定性,讨论T磺酸盐共案物和水质因素对锌离子稳定性的影响。结果表明,随着磺酸盐共聚物ZF322浓度的增大，循环水中锌离子的稳定性增强;三价铁离子.钙离子浓度和碱度的增加都会降低锌离子的稳定性;正磷在低依度时可增强其稳定性;pH值对锌离子稳定性影响很大，但加人药剂后影响比较小。[关键词]锌离子;稳定性;循环水[中图分类号] TU991.27:T0085.4 [文献标识码]A [文章编号] 1005 - 829X(2004)01 -0041-03Study of the stability of zinc ion in circulating water systemQin Huimin, Li Hesheng, Cheng Min, Yan Yan, Li Chunli, Hu Yanhua(Research Institute of Beijing Yanshan Subcompany, China of Petroleum & Chemicals Co. ，Ltd. ，Bejing 102500, China)Abstract:The stability of zinc ion in the circulating water is disclosed. The efet of copolymer ZF322 and the qualityof ceirculating water on zine ion is studied at lab. The experiment result shows that the stability of zine ion gets higherwith more ZF322 and there is critical value ef. The presence of Fe' ,Ca2 and alkalinity can decrease the stabilityof zinc ion. The stability is enhanced by phosphate with low concentration. pH value has more effect on the stabilityof zine ion and has less ffct after adding the chemical,Key words:zinc ion; stability ;ceireulating water在循环水系统中，锌盐是最常用的阴极型缓蚀散剂时锌离子的稳定性，同时也研究了水质条件对剂,起作用的是锌离子。锌离子在阴极部位,由于pH锌离子稳定性的影响。的升高,能迅速地形成氢氧化锌沉积在阴极表面，起1实验部分到保护膜的作用。锌盐的成膜比较迅速.但是这种膜1.1 实验方法不耐久，因此,锌盐是一种安全但低效的缓蚀剂,不根据实验目的,选用蒸馏水配水,加入相应的阻宜单独使用,但和其他缓蚀阻垢剂复配使用时，可以垢分散剂、钙离子、碱度和Zn2*,在80C条件下恒温取得很好的缓蚀效果。因为锌盐能加速这些缓蚀剂10h后,分析测定水溶液中可溶性锌离子钙离子浓的成膜作用，同时X能保持这些缓蚀剂所形成的膜度和碱度,以测定锌离子的稳定性。的耐久性"。我们采用EDTA滴定法测定实验后溶液中可溶日前,锌盐在两类水质中应用较为普遍,一类是性锌离子的浓度,再按照下式计算锌离子的稳定率:高钙高碱水质,提高浓缩倍数时多采用调pH工艺，稳定率= x 10%pH值一般控制在7.5-8.5;另一类是低硬水质,浓编时一般采用自然pH运行,pH值控制在8.5-9.0。式中:C一 实验后溶液中可溶性锌离子的质量浓配方中锌盐和有机磷或共聚物复合起缓蚀作用,普度,mg/L;遍认为,当pH>8.0时,锌盐易产生氢氧化锌沉淀,C一实验前溶液中可溶性锌离子的质量浓为了保证配方的缓蚀性能，目前已经研制出多种性能优异的共聚物阻垢分散剂，可以使含锌水处理剂Co一空白实验后溶液中可溶性锌离子的质在高pH下运行思。量浓度,mg/L。实验研究了循环水中加入磺酸盐共聚物阻垢分具体操作按照中石化总公司生产部、发展部《冷-41-试验研究工业水处理2004 -01 ,24(1)却水分析和试验方法》中的113 , 403进行。的影响比较明显,在钙离子质量浓度为50 mg/L时，1.2 实验药剂锌离子的稳定率有一一个变突,急速下降,而当浓度增市售磺酸盐共聚物ZF322,质量分数30%;磷酸大到200 mg/L以后,下降的趋势几乎停止。二氢钠,分析纯;六水合三氯化铁,分析纯。2.2.2碱度对 Zn2*稳定性的影响2结果和讨论因为水质的不同，循环冷却水的碱度也存在着2.1磺酸盐共聚物浓度对锌离子稳定率的影响较大的不同,因此,有必要考虑碱度对锌离子稳定性选用较为普遍应用的磺酸盐共聚物稳定锌离的影响。子,其浓度对锌离子稳定率影响见图1。由图3可知，碱度对锌离子稳定性的影响是一个渐变的过程，不存在突变的现象,Zn2稳定率由碱度为0时的89%左右逐渐下降到碱度为900mg/L40时的50%。体30健207010152025303540455060上ZF322质量依度/(mgL门)40F实验条件:Ca*质量浓度为250 mg/L,虢度为250 mng/L,Zn^质量班2030浓度为5 mg/L,pH为9.0,其中Ca2*、碱度均以CeCO,计,以下同100200300400500600700800900图1加入阻垢分散剂时锌离子的稳定率碱度/img:-L")由图1可见，加入磺酸盐共聚物ZF322后,锌实验条件:Ca*质量浓度为250 mg/L,Za'质量浓度为5 mg/L,离子的稳定率随着共聚物浓度的增加而增大，而且ZF322质量浓度为30 mg/L.pH为9.0具有溶限效应。磺酸盐共聚物是阴离子型共聚物,产围3碱度对锌 离子稳定性的影响生的锌离子可以与共聚物阴离子基团生成螯合物，2.2.3钙加碱对锌离子稳定性 的影响使锌离子较好地稳定在水溶液中，一个共聚物阴离循环水中钙加贼是衡量配方在高硬高碱水质子可以与多个锌离子螯合。共聚物中所含基团酸性下,能否高浓缩倍数运行的一个重要指标,除考虑阻越强对锌离子的稳定作用也越好。但只有在共聚物垢因素外,对一些含腐蚀离子较多的水质,还要顾及浓度达到一定值时，才能对锌离子有比较好的稳定缓蚀，锌离子的加入是增加配方缓蚀效果的一种最作用,达到临界值以后,作用增强趋于缓慢。有效的方法。钙加碱对锌离子稳定性的影响见图4。2.2水质条件对 Zn2*稳定性的影响2.2.1 Ca*浓度对 Zn2*稳定性的影响因为补水水质和浓缩倍数不同，循环冷却水中的钙离子浓度也存在较大差异，图2是钙离子浓度i 20对锌离子稳定性的影响。01002000500070000Ci“质浓度+碱度/mg.L)实验条件:Zn“质量浓度为5 m/,ZF322质量浓度为30 mg/L,pH为9.0围4钙加碱对锌离子稳定性的影响0 200 400 6008001 0010 200 40010 6001 8000由图4可知，钙加碱对循环水中锌离子的稳定C"质浓度/img:L")实验条件:碱度为250m/L.Zm质量旅度为5 my/.ZF322质性影响较大,随着钙加碱的不断升高，锌离子的稳定率下降比较快。量浓度为30 mg/L,pH为9.02.2.4 Fe*浓度对 Zn2稳定性的影响.围2钙离子浓度对锌离子稳定性的 影响循环水经过长期运行,其中含有腐蚀产物Fe*,由图2可以看出，钙离子浓度对锌离子稳定性图 5是Fer浓度对Zn°稳定性的影响。-42-工业水处理2004-01 ,24(1)秦会敏,等:循环水中锌离子稳定性的研究100p0460-60一不如寿4010204 06081012 1416 18206.50158铁离子质浓度/mgL)pH值实验条件:ZF322质量浓度为30mg/L.碱度为250m/L,Zn"质实验条件 :ZF322质量浓度为30 mg/L,贼度为250m/L.Zn2质量量浓度为5 g/L.Ca质量浓度为500mg/L,不调pH浓度为Smg/L,Co>质上依度为250mg/L,恒温时间为2h图5Fe对Zn2+离子稳定性的影响图6不同pH时循环水中锌 离子的稳定性由图5可知,Fe浓度对Zn2稳定性的影响非常右,水中可溶性锌离子浓度下降为0,锌离子稳定率大,几近直线下降。当Fex质量浓度为1.5 mg/L时,也是0;加入共聚物ZF322后,锌离子稳定率基本上水中Zn2*已经完全沉积,Zn2*质量浓度达到0以后,是一条直线,不随pH的升高而降低,因此，可以看;随着Fet浓度的增大,Zn2t的浓度又成逐渐增大的趋出,不加药时,pH对锌离子稳定率的影响很大,而加势，其原因可能是随着Fe~浓度的增大,Fe2水解生人ZF322后,锌离子稳定性比较好,受pH值影响较成的H改变了水的pH值,使pH下降,以至于溶液中可以存在较多的Zn2*+ ,Zn2*浓度又呈逐渐增大的趋3结论势。其水解方程式如下:(1)磺酸盐共聚物ZF322对锌离子的稳定性存Fel +3H20←Fe(OH),+ 3H*在着临界值效应,只有当用量达到一定浓度时,才能2.2.5正 磷对Zn2稳定性的影响对锌离子有较好的稳定效果，但用量并不是越多越单纯使用锌盐做缓蚀剂时，其成膜不耐久,因好,阻垢剂用量达到一定值后再增加用量,并不能对此，锌盐一般要和聚磷酸盐、有机磷酸盐等复配使锌离子的稳定性产生大的改善。用,而聚磷酸盐和有机磷酸盐有水解生成正磷倾向,(2)水质条件对锌离子的稳定性有较大影响,特正磷对循环水中Zn2*稳定性的影响见表1。别是三价铁离子，使循环水中锌离子的稳定性大大表1正磷浓度对锌离子稳定性的影响降低。另外,钙离子浓度、碱度的增加都会降低锌离正磷质量浓度/(mgL') Zn°质量浓度/(mgL1) 稳锌奉/%子的稳定性。0.03.10(3)低剂量的正磷增强锌离子的稳定性。3.3867.6(4)pH值对锌离子稳定性影响很大，但加入药1.03.3667.2剂后影响比较小。.s3.4468.82.03.2565.1[参考文献]253.5470.9[1]中国石油化工总公司生产部、发展部.冷却水分析和试验方法3.03.153.1[M].第2版.北京:中国石油化工出版社,1993.38- 40.,379 -3823767.5[2]龙荷云。循环冷却水处理[M].南京:江苏科学技术出版牝,1991..03.438.7167-1783.520.s[3]周本省.工业冷却水系统中金属的廣蚀与防护[M].北京:化学工实验条件:ZF322药剂质量依度为30 mg/L,贼度为250 mg/L,Zn”[4]张蔚恒,等.锌盐在常用共聚物分散剂中稳定性的研究[J].净水业出版社,1993. 62-64质量浓度为5mg/L.Ca”质量浓度为250m/L.pH为9。技术20018(1);170 20从表1可见，低剂量的正磷加人反而使Zn*的稳定率有一定的提高,这一机理有待研究。2.2.6 pH 的影响[作者简介]秦会敏(1972- ).1995 年毕业于西安交通大学,现从事水处理技术工作,工程师。联系电话:010- 69343115从图6看,不加磺酸盐共聚物ZF322时,随着- 2627。pH值的升高,锌离子沉积越来越多,到pH为8.5左[收璃日期]2003-04-29-43-