关于循环水缓蚀阻垢水质净化处理的研究

摘要：循环水缓蚀阻垢水质净化处理是工业生产中至关重要的环节。研究表明，循环冷却水系统中，冷却水约占生产用水的80%～85%，因此开发高效的水处理药剂至关重要。随着技术的进步，水处理方案已从单一的铬系配方发展到磷系、锌系、全有机配方等多种复合配方。其中，缓蚀阻垢剂作为一种重要的水处理药剂，其性能优劣直接影响到循环水系统的运行效率和使用寿命。目前，缓蚀阻垢剂主要由有机磷酸、聚羧酸、碳钢缓蚀剂等组成，具有优异的缓蚀、阻垢和溶垢性能，在石油、化工、冶金和电力、地铁等行业循环冷却水及锅炉水处理系统中得到广泛应用。

关键词：循环水；缓蚀阻垢剂；水质净化

一、循环水系统概述

循环冷却水系统主要由冷却塔、冷却水管路、热交换器等组成，其主要功能是通过水的循环流动将设备产生的热量带走，以保持设备的正常运行温度。然而，由于水中溶解的盐类、微生物、杂质等物质的存在，循环水在运行过程中容易出现腐蚀、结垢等问题。

二、循环水缓蚀阻垢技术

（一）缓蚀技术

缓蚀技术主要是通过向循环水中添加缓蚀剂，降低水对金属材料的腐蚀速率。目前，常用的缓蚀剂主要包括有机缓蚀剂、无机缓蚀剂以及复合缓蚀剂等。其中，有机缓蚀剂如苯并三氮唑、巯基苯并噻唑等具有良好的缓蚀性能，但成本较高；无机缓蚀剂如锌盐、硅酸盐等成本较低，但缓蚀效果相对较差。因此，在实际应用中，通常需要根据具体情况选择合适的缓蚀剂。

（二）阻垢技术

阻垢技术主要是通过向循环水中添加阻垢剂，防止水垢的形成和沉积。目前，常用的阻垢剂主要包括有机膦酸盐、聚羧酸盐、聚马来酸酐等。这些阻垢剂能够与水中的钙、镁等离子形成稳定的络合物，从而防止水垢的形成。此外，还可以通过调节循环水的pH值、硬度等参数来降低水垢的生成速率。

三、循环水水质净化处理技术

（一）物理处理技术

过滤技术作为最基础且常用的物理处理方法，主要通过筛分、截留等方式去除水中的悬浮物、颗粒物等。常见的过滤器包括砂滤器、活性炭过滤器等。砂滤器通过砂粒之间的空隙截留水中的悬浮物，而活性炭过滤器则利用活性炭的吸附性能去除水中的色素、异味等有机污染物。过滤技术不仅简单易行，而且处理效果好，广泛应用于循环水系统的预处理和深度处理阶段。

吸附技术通过吸附剂对水中的有机物、色素等进行吸附去除。吸附剂通常具有较大的比表面积和丰富的孔隙结构，能够有效地吸附水中的污染物。常见的吸附剂包括活性炭、硅胶、离子交换树脂等。活性炭是一种优良的吸附剂，对水中的有机物、色素等具有较强的吸附能力。硅胶则适用于去除水中的重金属离子和放射性物质。离子交换树脂则可以通过离子交换的方式去除水中的离子型污染物。吸附技术具有处理效果好、操作简便等优点，但吸附剂需要定期更换或再生，增加了运行成本。

膜分离技术是一种高效的物理处理方法，通过不同孔径的膜材料实现对水中不同组分的分离。常见的膜分离技术包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等。微滤和超滤主要用于去除水中的悬浮物、细菌等微生物；纳滤和反渗透则能够去除水中的溶解性盐类、有机物等。膜分离技术具有分离效率高、能耗低、占地面积小等优点，但膜材料的选择和膜污染问题是制约其应用的关键因素。

（二）化学处理技术

混凝沉淀是一种通过向水中添加混凝剂来去除悬浮物、胶体等杂质的化学处理方法。混凝剂通常是带有正电荷的高分子化合物，它们能与水中的悬浮物、胶体等带有负电荷的粒子发生电性中和，形成较大的颗粒，进而在重力作用下沉淀下来。这种方法可以有效去除水中的悬浮物和胶体，降低水的浊度，为后续处理提供较好的水质条件。

氧化还原处理是利用氧化剂或还原剂将水中的污染物转化为无害物质的化学处理方法。在循环水系统中，常见的污染物包括有机物、重金属离子等。通过添加氧化剂（如氯、臭氧等）或还原剂（如亚硫酸钠、硫代硫酸钠等），可以破坏污染物的结构，将其转化为无害物质。例如，氯氧化可以去除水中的有机物和细菌，而亚硫酸钠还原则可以去除水中的重金属离子。氧化还原处理具有处理效果好、速度快等优点，但需要注意控制药剂的投加量，避免过量投加导致水质问题。

离子交换是利用离子交换树脂等材料将水中的离子进行交换去除的化学处理方法。离子交换树脂是一种带有可交换离子的高分子化合物，它们能与水中的特定离子进行交换，从而去除水中的离子型污染物。在循环水系统中，常见的离子型污染物包括钙离子、镁离子、硫酸根离子等。通过离子交换处理，可以有效去除这些离子，降低水的硬度，减少水垢的生成。离子交换处理具有处理效果好、操作简便等优点，但需要注意树脂的再生和更换，以保证处理效果。

（三）生物处理技术

首先，生物处理技术依赖于微生物的代谢活动。微生物能够利用水中的有机物作为生长和繁殖的能源，通过一系列的生物化学反应将其转化为无害物质。例如，在生物除磷过程中，特定的微生物能够吸收和转化磷酸盐，从而降低水中的磷含量。同样，生物脱氮则是通过微生物的硝化和反硝化作用，将水中的氨氮转化为氮气释放到空气中。

生物处理技术的环保性是其最大的优势之一。与传统的物理和化学处理方法相比，生物处理技术不需要添加大量的化学药剂，因此不会产生二次污染。同时，微生物在代谢过程中产生的二氧化碳和水等产物也是无毒无害的，对环境友好。此外，生物处理技术还具有节能的特点。微生物在代谢过程中能够自发地利用水中的有机物作为能源，不需要额外的能源消耗。

然而，生物处理技术也存在一些局限性。首先，生物处理需要较长的时间。由于微生物的生长和繁殖需要一定的时间，因此生物处理过程通常比物理和化学处理过程要长。这可能会限制生物处理技术在一些需要快速处理水质的场合的应用。其次，生物处理技术对水质要求较高。微生物对水质的变化比较敏感，如果水质波动较大或者含有对微生物有害的物质，就可能会影响微生物的代谢活动，从而影响处理效果。

四、循环水缓蚀阻垢水质净化处理实验研究

本研究采用静态挂片法、动态模拟实验等方法对循环水缓蚀阻垢水质净化处理进行了实验研究。实验结果表明，添加适量的缓蚀剂和阻垢剂可以有效降低循环水对金属材料的腐蚀速率和防止水垢的形成。同时，采用物理、化学和生物相结合的处理方法可以更好地去除水中的杂质和污染物，提高循环水的质量。

例如，某电厂采用PASP和钨酸钠复配方案，显著提高了循环水的缓蚀阻垢性能。此外，某地铁空调循环水系统通过添加缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂等措施，结合旁滤设备，成功解决了循环水浊度问题，确保了系统稳定运行。这些研究和实践案例表明，循环水缓蚀阻垢及水质净化处理具有重要意义。

结论

本研究对循环水缓蚀阻垢水质净化处理进行了深入研究，取得了一定的成果。然而，循环水系统是一个复杂的系统，其水质净化处理需要综合考虑多种因素。未来，可以进一步开展循环水系统水质净化处理技术的研究和应用，探索更加高效、环保的处理方法，为工业生产的可持续发展提供有力支持。

参考文献：

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