新型阻垢劑 BHMTPMPA

（1.西安熱工研究院有限公司，陜西 西安  710032；2.東北電力大學(xué),吉林 132012；3.鄒平縣東方化工有限公司，山東 鄒平；4.華能楊柳青熱電有限公司，天津 300042；5.華能銅川電廠，陜西 銅川  727100）

1 阻垢技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

有機膦酸自 20 世紀(jì) 60 年代引入國內(nèi)循環(huán)水處理領(lǐng)域，由于其熱穩(wěn)定性好、耐水解、阻垢性能優(yōu)異而被廣泛應(yīng)用^[1].目前有機膦酸(ATMP、HEDP)及其鹽仍然是最廣泛應(yīng)用的阻垢劑，但其不能有效抑制膦酸鈣垢、鋅垢以及氧化鐵沉淀等。含磷化合物是微生物的營養(yǎng)源之一，易滋養(yǎng)菌藻，使環(huán)境水體營養(yǎng)化，從而造成水體污染[2]。有機膦系列阻垢劑在火電廠循環(huán)水系統(tǒng)使用，系統(tǒng)易滋生菌藻，產(chǎn)生粘泥，引發(fā)對銅合金、不銹鋼等凝汽器管的腐蝕。目前對循環(huán)水系統(tǒng)排污水已限制磷的排放，因此開發(fā)和應(yīng)用低磷或無磷、環(huán)境友好型的綠色阻垢劑已成為國內(nèi)外研究和發(fā)展的方向。

為控制低pH值下循環(huán)水系統(tǒng)的腐蝕，目前普遍采用堿性冷卻水處理法^[3]。在堿性處理條件下循環(huán)水及其處理技術(shù)有以下發(fā)展趨勢。

（1）為節(jié)約用水，循環(huán)水向高濃縮倍率技術(shù)發(fā)展，循環(huán)水水質(zhì)一般具有高硬度、高 pH 值得特點。

（2）為節(jié)約潔凈水源，中水會用于循環(huán)水系統(tǒng)成為當(dāng)前循環(huán)水用水的發(fā)展方向，新建大容量火力發(fā)電廠將

使用中水作為電廠建設(shè)立項的必要條件。中水作為補充水時，微生物及有機類物質(zhì)含量高，宜采用低

磷阻垢劑。

2 新型阻垢劑 BHMTPMPA 結(jié)構(gòu)特點

根據(jù)國內(nèi)外對有機膦阻垢劑結(jié)構(gòu)和阻垢機理的研究，并按目前循環(huán)水技術(shù)發(fā)展的特點，國內(nèi)外相繼開發(fā)出了大分子有機膦酸，其分子式為C₁₇H₁₄O₁₅N₃P₅，分子量為 685.00。

大分子有機膦阻垢劑分子結(jié)構(gòu)中，由于增加了-CH₂-，分子量隨之增大，相對磷含量明顯降低；在-CH₂-增加的同時，分子結(jié)構(gòu)中起關(guān)鍵阻垢作用的-PO（CH）₂基團數(shù)量增加，阻垢性能得到顯著增強。不同有機膦阻垢劑分子機構(gòu)中磷含量見表 1。

壞水垢的正常結(jié)晶，從而抑制水垢的形成。

3 BHMT  阻垢性能試驗

采用動態(tài)模擬極限堿度法進行BHMT阻垢性能試驗 ^[5]

（1） 試驗水樣共選用 2 種，分別取自國內(nèi) 2 個火力發(fā)電廠循環(huán)水系統(tǒng)補充水；試驗溫度為 45℃±1℃

^[4] ；試驗用BHMT由濟源市清源水處理有限責(zé)任公司提供，其符合表 2 的指標(biāo)要求。試驗裝置工藝流程見圖 1。

先在循環(huán)水箱中注入試驗用水，按加藥劑量加入試驗用阻垢劑，攪拌均勻；再在補液槽中加入已按加藥劑量配置的試驗用水；開啟動態(tài)模擬試驗裝置總電源開關(guān)，開啟循環(huán)水泵，調(diào)節(jié)流量計閥門，使循環(huán)水流量為 1000L/h；流量穩(wěn)定后，開啟換熱器冷卻水閥門及換熱器加熱開關(guān)；設(shè)定循環(huán)水箱溫度為

45℃。試驗濃縮過程中邊濃縮邊補水，定期去氧，限定堿度 、氯根及硬度 ，直到求出極限濃縮倍率，停止試驗^[5] 。

4 BHMT  阻垢性能試驗內(nèi)容及結(jié)果

冷卻裝置

4.1    BHMT  單體阻垢性能

分別在選用的兩水樣中加入 BHMT 單體 6mg/L（按產(chǎn)品計）進行阻垢性能試驗，試驗用水水質(zhì)及試驗結(jié)果見表 3。

由表 3 可見，在 2 種試驗水質(zhì)條件下，加入 BHMT6mg/L（按產(chǎn)品計）均可達到較理想的阻垢效果，

極限堿度分別可達到 9.01mmol/L 及 11.94/mmol/L。

4.2   BHMT  單體與傳統(tǒng)阻垢劑單體阻垢性能比較

對目前循環(huán)水處理普遍使用的有機膦類阻垢劑（ATMP、HEDP、EDTMPS、DTPMP） 、羧基膦酸阻垢劑（PBTCA）及逐漸推廣使用的多氨基多醚基膦酸阻垢劑（PAPEMP） 、環(huán)保型阻垢劑（PASP、PESA）與 BHMT 進行阻垢性能對比試驗。

在選用的兩水樣（水質(zhì)見表 3）中分別加入 BHMT 及其它阻垢劑 6mg/L（按產(chǎn)品計）進行阻垢性能試驗，結(jié)果見表 4。

①
所選用阻垢劑除 PAA 有效含量為 48%， HEDP 活性組分為 60%的產(chǎn)品外， 其他均為符合相關(guān)

國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。

從表 4 可看出， 在 2 種試驗水質(zhì)及相同阻垢劑加入劑量條件下， BHMT 單體阻垢性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)有機膦阻垢劑 ATMP、HEDP、DTPMP 及環(huán)保型阻垢劑 PESA、PASP，并優(yōu)于羧基膦酸阻垢劑 PBTCA，略優(yōu)于大分子阻垢劑 PAPEMP。

4.3  BHMT  復(fù)配配方阻垢性能

BHMT 符合配方是以 BHMT 為主要成分，輔以其它成分復(fù)配而德/這些成分包括：目前循環(huán)水處理普遍

使用的有機膦類阻垢劑（ATMP、HEDP） 、羧基磷酸阻垢劑（PBTCA） 、聚合物分散劑、共聚物分散劑中的一種或多種阻垢劑。3 個符合配方（以下簡稱 BHMT-1，BHMT-2，BHMT-3）的 BHMT-1 中 BHMT含量較高， 約為 50% （質(zhì)量百分比， 下同） ； BHMT-2、 BHMT-3 中 BHMT 含量較低， 為 20%～30%； BHMT-1，BHMT-2，BHMT-3 中其它阻垢劑共 20%～50%；BHMT-1、BHMT-2、BHMT-3 固體含量相同，均約為 35%。試驗用水仍取自所選的 2 個火電廠，但由于季節(jié)影響，同一水源水質(zhì)較表 3、表 4 有所變化。試驗結(jié)見表5

①傳統(tǒng)復(fù)合配方由有機膦、聚合物分散劑等復(fù)配而成，總固體含量約為 35%。

從表 5 可看出，在 2 種試驗水質(zhì)條件下，以 BHMT 為主的復(fù)合配方具有良好的阻垢性能，極限堿度

可達 11.50mmol/L， 極限濃縮倍率可達 4.40， 阻垢性能優(yōu)于傳統(tǒng)復(fù)配配方。 BHMT 復(fù)合配方性能受 BHMT在配方中含量大小影響較大，BHMT 含量高的符合配方阻垢性能明顯優(yōu)越。

4.4  試驗水樣磷含量分析

注： ①所選用阻垢劑除 HEDP 活性組分含量為 60%的產(chǎn)品外，其他均為符合相關(guān)國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品；

②傳統(tǒng)復(fù)合配方由有機膦、聚合物分散劑等復(fù)配而成，總固體含量為 35%。

從表 6 可得出，在相同加入劑量下，BHMT單體濃縮倍率每提高 1.0 時磷含量增加值較低，為

1.23mg/L(以PO ₄^3- 計） ，與低磷阻垢劑PAPEMP相當(dāng)，約為傳統(tǒng)有機膦阻垢劑ATMP、HEDP的 50%。復(fù)配配方中采用BHMT，濃縮倍率每提高 1.0 磷含量增加值較傳統(tǒng)有機膦復(fù)配配方降低 30%～50%。

5 結(jié) 論

（1） 在試驗水質(zhì)條件下，單體使用及在符合配方中使用，BHMT 均具有較好的阻垢效果。

（2） 在試驗水質(zhì)條件下，BHMT 單體阻垢性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)有機膦阻垢劑 ATMP、HEDP、DTPMP 及環(huán)保型阻垢劑 PESA、PASP，且優(yōu)于羧基膦酸阻垢劑 PBTCA，略優(yōu)于大分子阻垢劑 PAPEMP。

（3） 在試驗水質(zhì)條件下，BHMT 復(fù)合配方阻垢性能優(yōu)于傳統(tǒng)有機膦配方。

（4） 使用 BHMT 可明顯降低磷含量。使用單體 BHMT，達到極限濃縮倍率時試驗水樣中磷含量與低磷阻垢劑PAPEMP 相當(dāng)，約為傳統(tǒng)有機膦阻垢劑 ATMP、HEDP 的 50%；復(fù)配配方中采用 BHMT，達到極限濃縮倍率時試驗水樣中磷含量較傳統(tǒng)有機膦復(fù)配配方可降低 30%～50%。

（5） BHMT 用于循環(huán)水，可有效提高循環(huán)水濃縮倍率，降低循環(huán)水的耗水率。

（6） BHMT 的使用可有效降低循環(huán)水排污水磷含量，有力環(huán)保；同時，可減輕磷系阻垢劑造成微生物增殖而

引起的腐蝕。

[參 考 文 獻]

[1] 郭軍科，楊紅民，磷系和含磷緩蝕阻垢劑的現(xiàn)狀及展望[ ].天津電力技術(shù)，2002， （1）.

[2] 宋彥梅，綠色阻垢劑的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用進展[ ].工業(yè)水處理，2005，25（9）.

[3] 唐受印，戴友芝等.工業(yè)循環(huán)冷卻水處理[ ].化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[4] 葉文玉. 水處理化學(xué)品[ ].化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[5] 高秀山，羅獎合，楊東方，等.火電廠循環(huán)冷卻水處理[ ].中國電力出版社，2001.