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1、-工业水处理技术 - - 1 -工业水处理技术周本省主编冷却水系统（一）浓缩倍率：K = Cr / Cm Cr ; 循环水中某物质的浓度，Cm: 补充水中某物质的浓度。用来计算浓缩倍率的物质，要求它们的浓度除了随浓缩过程而增加外，不受其他外界条件，如加热、沉淀、投加药剂等的干扰。通常选用的物质有CL- 、SIO2、K+ 等物质或总溶解固体。M = E + D + B + F M: make up water E: evaporate water lost D: wing water lost B: blow down water lost. F: leak water lost B = E /
2、 K 1 (四) 运行条件改变时系统中离子浓度的变化在循环冷却水系统改变浓缩倍数时，循环水的离子浓度随着运行时间的推移会发生变换，其变化的规律将根据补充水量和排污水量的大小而异，但最终会趋于一个定值。 （M/B ）*Cm 水垢析出的判断在 20 度时， CaCL2 的溶解度是37700 mg/L, 在零度时，种碳酸钙的溶解度是2630 mg/L,硫酸钙的溶解度是1800mg/L， 而碳酸钙的溶解度是20mg./L, 磷酸钙的溶解度更小，是 0.1mg/L 。此外，碳酸钙和磷酸钙的溶解度与一般的盐类不同，他们不是随着温度的升高而升高，而是随着温度的升高而降低。因此，在换热器的传热面上，这些微溶行
3、盐很容易达到过饱和状态而从水中结晶析出。当水流速度比较小或传热面比较粗糙时，这些结晶沉淀物就容易沉积在传热面上。当防腐措施不当时，换热器的换热管表面经常会有锈瘤附着，其外壳坚硬， 但内部疏松多孔，而且分布不均。（一）碳酸钙垢析出L.S.I : Langerlier Saturated Index 朗格力尔饱和指数。LSI = PH-PHs0 结垢LSI = PH-PHs = 0 不腐蚀不结垢LSI = PH-PHs 0 腐蚀PHs = ( 9.70 + A + B) ( C + D) A: 总溶解固体系数名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - -
4、- - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 10 页 - - - - - - - - - -工业水处理技术 - - 2 -B: 温度系数C: 钙硬度系数D: M-碱度系数M-碱度：以甲基橙为指示剂所测得的总碱度。R.S.I: Ryznar saturated Index 雷兹纳稳定指数。R.S.I = 2PHs PH 6 腐蚀P.S.I : Puckorius saturated Index 帕科拉兹结垢指数帕科拉兹认为水的总碱度比水的实际测定ph 能更真确的反映冷却水的腐蚀与结垢倾向。认为将稳定指数中水的实际测定PH 改为平衡 PH (PHeq) 将更切
5、合实际生产。PHeq = 1.4651 lg M- 碱度 + 4.54 式中M-碱度 - 系统中水的总碱度（以CaCO3 计） ，mg/L P.S.I = 2PHs Pheq 6 腐蚀P.S.I = 2PHs Pheq = 6 稳定P.S.I = 2PHs Pheq 6 结垢临界 PH 结垢指数晶体生长理论认为，对微溶性盐如碳酸钙，必须要出现一定的过饱和度始能析出沉淀。沉淀析出时，与过饱和度相应的PH 值称为临界PH 值，它可以和饱和PH 值进行比较。临界 PH: PHc 当水的实际PH 值大与它的临界PH 值时就会洁垢； 小于临界PH 值时，就不会结垢。PHc 与 PHs 不同的是， PHs
6、 是计算值， PHc 是试验测定值，各种影响因素都包括进去了，其值比 PHs 要高，一般PHc = PHs + ( 1.7 2.0). 上述四种指数均是针对碳钢材质，预测水中溶解的碳酸钙是否会析出，或者碳酸钙是否是会溶解而言。如果材质是铝、不锈钢等合金则腐蚀问题就不会像碳钢那样突出。（二）磷酸钙垢析出在许多水质处理方案中，常在循环水中投加聚磷酸盐作为缓蚀剂或阻垢剂，而聚磷酸盐在水中会水解成为正磷酸盐，使水中有磷酸根离子存在。生成溶解度很小的磷酸钙沉淀，如果附着在传热面上，就形成磷酸钙水垢。为了能事先预测磷酸钙水垢析出与否，有人提出了磷酸钙饱和PH 值。（三）硅酸盐垢析出为了避免硅酸盐垢生成，通
7、常限制冷水中SiO2 含量，一般以不超过175mg/L 为宜，当镁的含量大与40mg/L 时，即使SiO2 含量低于 150mg/L,仍会生成硅酸镁水垢。污垢热阻：换热器管壁两侧为流体的传热基本方程Q = K * F * tm -（1）Q-单位时间内传递的热量， j/s F-换热器的传热面积，m2 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 10 页 - - - - - - - - - -工业水处理技术 - - 3 -K- 比例系数（通常称总传热系数，tm = ( t
8、1 + t2) / 2 = (T1-t1) + (T2-t2) / 2 Q = R Cp ( Tout Tin )-(2) (1)式 = （ 2）式水垢的控制：1、从冷却水中除去结垢的钙离子。A、离子交换树脂法。B、石灰软化法。2、加酸或通CO2 气，降低 PH 值，稳定重碳酸盐。A、加硫酸。 B、通 CO2 法。 C、投加阻垢剂。污垢的控制：1、降低补充水的浊度悬浮物浓度不宜大与20PPM 2、做好循环冷却水水质处理3、投加分散剂4、增加旁滤设备。负硬水：水中总碱度大与总硬度的水，此时水中多余的总碱度以NaHCO3 或 KHCO3 形式存在。阻垢剂及分散剂(一) 聚磷酸盐在冷却水处理中，常用
9、的聚磷酸盐有长链状阴离子的三聚磷酸钠和六偏磷酸钠。六偏磷酸钠其链较长， 约含有 20-100 个 PO3-单位。 几 mg/L 的六偏聚磷酸钠就能防止几百mg.L的碳酸钙沉淀析出。微量聚磷酸盐抑制和干扰了碳酸钙晶体的正常生长，使晶体在生长过程中被扭曲，从而使晶体长不大，不能沉积形成水垢。当浓度达到0.9mg/L 时，只得到畸变的晶团； 达到 1.2mg/L 时，出现少量不变形的晶体；而在 1.2mg/L 以上时， 就不再发生沉淀了。聚磷酸盐除用作防止水垢外，也可作为缓蚀剂用。水解生成的正磷酸盐容易和水中的钙离子生成磷酸钙水垢，同时又是菌藻的营养物。因此，单纯使用聚磷酸盐作阻垢剂已逐渐淘汰，代之
10、是复合磷酸盐配方。（二）有机膦酸优点：它们分子结构中都有CP 键，比聚磷酸盐中的P-O-P 键要牢固的多，化学稳定性好， 不宜水解，耐高温，阻垢性能比聚磷酸盐好。它与其他药剂共用时有良好的协同效应。 实际使用中发现，有机膦酸盐与聚磷酸盐混合使用的效果比单用任何一种都好。有机膦酸盐在高剂量霞还具有良好的缓蚀性能，并且无毒。常用药剂： 1. ATMP 氨基三亚甲基磷酸由氯化铵、甲醛、三氯化磷为原料一步合成。是有机磷酸中最常用的药剂之一。对抑制碳酸钙垢特别适用。2、EDTMP 乙二铵四亚甲基磷酸由乙二胺、甲醛、 三氯化磷一步合成。它能与多价离子Ca2+,Mg2+,Fe2+, Zn2+, Al3+,
11、Fe3+ 等形成稳定的络合物（螯合物），对抑制碳酸钙、水合氧化铁和硫酸钙等水垢都有效， 200 度高温下不会分解，更适合低压锅炉作炉内处理。3、HEDP 羧基亚乙基二磷酸是用醋酸和三氯化磷一步合成。抗氧化性好， 它对抑制碳酸钙、水合氧化铁等的析出或沉淀有很好的效果。4、DTPMP 与 Mn2+ 复合对碳钢和铜合金均有很好的缓蚀能力。能形成环状络合物，破坏碳酸钙晶体的生长，起到阻垢作用。（三）膦羧酸使用较多的是PBTCA, 分子结构中同时含有磷酸基和羧基，能在高温、高硬度、和名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心
12、整理 - - - - - - - 第 3 页，共 10 页 - - - - - - - - - -工业水处理技术 - - 4 -高 PH 值的水质条件下，具有比常用有机磷酸更好的阻垢性能。高剂量使用时，还是一种高效缓蚀剂。（四）有机磷酸酯，抑制硫酸钙垢效果较好，但抑制碳酸钙垢的效果较差。对环境无影响。（五）聚羧酸聚羧酸作为阻垢剂和分散剂，使用最多的是丙烯酸的均聚物和共聚物，如果相对分子质量相同， 则碳链上羧酸基数越多，阻垢效果愈好。 这类化合物对碳酸钙等水垢具有良好的阻垢效果。 同时有临界值效应，用量极微。他们与聚磷酸盐和膦酸盐不同，后者只能对结晶状化合物产生影响，而聚丙烯酸等聚合电介质却能对
13、泥土、粉尘、腐蚀产物和生物碎屑等污物的无定形不溶物质起到分散作用，使其不拧凝结，呈分散状态而悬浮在水中。（六）天然分散剂：丹宁、木质素、磺化木质素、磺化单宁酸、淀粉、改性淀粉和羧甲基纤维素。有机膦酸的阻垢机理：1、晶体畸变论。2、增加成垢化合物的溶解度：有机膦酸在水中能离解出H+,本身成为带负电荷的阴离子，这些负离子能与Ca2+, Mg2+ 等金属离子形成稳定络合物，从而提高了CaCO3 晶粒析出时的过饱和度，也就是说增加了CaCO3 在水中的溶解度。有人通过实验测出，水中加入1 至 2毫升的 HEDP 后，可使CaCO3 析出的临界PH 值提高 1.1 左右。另外，由于有机膦酸能吸附在 Ca
14、CO3 晶粒活性增长点上，使其畸变，即相对于不加药剂的水平来说，形成的晶粒要小得多。从颗粒分散度从溶解度影响角度看，晶体细小也就意味着CaCO3 溶解度变大。聚羧酸的阻垢和分散机理：1、增溶作用。2、晶格畸变作用。3、静电斥力作用。循环水系统中金属的腐蚀及其控制金属腐蚀速度的表示方法：mpy (密尔 /年 ) mil 密耳：千分之一英寸。mma (毫米 /年) ， uma 微米 /年1 mpy = 0.025 mma = 25 uma 金属的腐蚀机理：由于种种原因，碳钢的金属表面并不是均匀的。当它与冷却水接触时，会形成许多微小的腐蚀电池。金属腐蚀形态：1、均匀腐蚀：对碳钢而言，均匀腐蚀主要发生
15、在低PH 值酸性溶液中。2、电偶腐蚀： 当两种不同的金属浸在导电性的水溶液中时，两种金属之间通常存在电位差。如果这些金属互相接触或用导线连接，则从而形成一个腐蚀电池。3、缝隙腐蚀：浸泡在腐蚀性介质中的金属表面，当其处在缝隙或其他的隐蔽区域时，常会发生强烈的局部腐蚀。这种腐蚀常常和孔穴、垫片底面、搭接缝、表面沉积物、金属的腐蚀产物以及螺帽、铆钉帽下缝隙内积存的少量静止溶液有关。一条缝隙要成为腐蚀的部位，必须宽到液体能流入，但又必须窄到能使进入缝隙的液体保持在静止状态。凡是耐腐蚀性依靠氧化膜或钝化膜的金属或合金，例如不锈钢和碳钢，特别容易遭受缝隙腐蚀。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 -
16、- - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 10 页 - - - - - - - - - -工业水处理技术 - - 5 -4、孔蚀孔蚀又称为点蚀或坑蚀。是在金属表面产生小孔的一种极为局部的腐蚀形态。孔蚀是冷却水系统中最常见的，又是破坏性和隐患性最大的腐蚀形态之一。孔蚀主要发生在中性的腐蚀性介质中。冷却水中大多数孔蚀和卤素离子有关，许多不锈钢在海水和其它氯化物溶液中有强烈产生孔蚀和缝隙腐蚀的倾向。5、选择性腐蚀选择性腐蚀是从一种固体金属中有选择性的除去其中一种元素的腐蚀。常见事例：电厂凝汽器中黄铜管的脱锌。最初方法
17、是在70-30 黄铜中加入1%的锡（海军黄铜），后来则再加入少量的砷、 锑或磷作为 “缓蚀剂”。对与产生脱锌的严重腐蚀环境，则常使用铜 -镍合金。6、磨损腐蚀：是由于腐蚀性流体和金属表面间的相对运动引起的金属加速破坏和腐蚀。外表特征是，腐蚀的部位呈槽、沟、波纹和山谷形，还常显示有方向形。泵的叶轮、凝汽器中冷却水入口处铜管的端部、 挡板和折流板等处常遭到冲刷腐蚀。磨损腐蚀与表面膜、流速、湍流、冲击、金属和合金的性质等因素有关。7、应力腐蚀和破裂：是指由拉应力和特定腐蚀介质的共同作用而引起金属或合金的破裂。特点是大部分表面实际上未遭破坏，只有一部分细裂纹穿透金属或合金内部。其重要变量是温度、溶液成
18、分、金属或合金的成分、应力和金属结构。应力腐蚀破裂有晶间破裂和穿晶破裂两种，破裂的方向一般与作用力方向垂直。应力腐蚀破裂的发展分为三个阶段：1。裂纹形成，腐蚀对裂纹的形成起着主要作用。2。裂纹的扩展3。 断裂。冷却水中金属腐蚀的影响因素1、PH 值冷却水的PH 值对与金属腐蚀速度的影响往往取决于该金属的氧化物在水中的溶解度对 PH 值的依赖关系。因金属的耐腐蚀性能与其表面的氧化膜的性能密切相关。镍、铁、镁的氧化物在低PH 值时就腐蚀得快一些，铁在PH 值很高时，要溶解而生成铁酸盐。两型氧化物如铝、 锌、铅、锡的氧化物在中间的PH 值范围内具有最高的腐蚀稳定性。2、阴离子：金属的腐蚀速度与水中阴
19、离子的种类有密切关系，其腐蚀速度顺序是：NO3- CH3COO- SO4 2- CL- ClO4- 冷却水中的CL- Br- I- SO42- 等活性离子能破坏碳钢、不锈钢和铝等金属或合金表面钝化膜，增加其腐蚀反应的阳极过程速度，引起金属的局部腐蚀。3、络合剂：冷却水中常遇到的络合剂有：NH3 CN- EDTA ATMP等。他们能与水中的金属离子生成可溶性的络离子，使水中金属离子的游离浓度降低，金属的电极电位降低（向负值方向移动），从而加快金属的腐蚀速度。如有氨时，它能与铜离子生成稳定的四氨合铜络离子 Cu(NH3)4 2+ 而使铜加速溶解。4、硬度：硬度过高引起垢下腐蚀。5、金属离子：名师资
20、料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 10 页 - - - - - - - - - -工业水处理技术 - - 6 -碱金属离子无明显影响，铜、银、铅等重金属离子对钢、铝、镁、锌这几种常用金属起有害作用。 水中的这些重金属离子通过置换作用，以一个个小阴极的形式析出在比它们活泼的基体金属（钢、铝、镁、锌等）的表面，形成一个个微电池而引起基体金属腐蚀。在酸性溶液中，Fe3+是一种阴极反应加速剂。在中性溶液中，Fe2+ 却是可以抑制铜和铜合金的腐蚀。锌离子在冷却水中对钢有缓蚀
21、作用，锌盐广泛用作冷却水缓蚀剂。6、溶解气体：（1）氧：在腐蚀着的金属表面上，氧起着阴极去极化的作用，促进金属腐蚀。氧对水腐蚀的影响随金属种类而变化：A 钢铁在水对钢铁的腐蚀过程中，溶解氧的浓度是腐蚀速度的控制因素。 B 铜和铜合金在很软的水中，氧和二氧化碳含量高时，能使腐蚀速度增加。C 铝 铝的表面在水中有生成氧化膜的倾向，在铝的腐蚀过程中，水中的氧并不是一种腐蚀促进剂。（2）二氧化碳：溶于水中使水的PH 值下降，有助于氢的析出和金属表面膜的破坏。没氧存在时，二氧化碳的存在会引起钢和铜的腐蚀，但不会引起铝的腐蚀。（3）氨：当冷却水中存在有氧化剂时，氨就有选择性的腐蚀铜，对铝和碳钢无腐蚀性。（
22、4）硫化氢：会加速铜、钢、和合金的腐蚀，尤其是加速凝汽器铜合金管的点蚀。（5）二氧化硫：降低水的PH 值，增加它对金属的腐蚀性。（6）氯：7、浓度非氧化性酸中，随酸的浓度增加腐蚀加剧。氧化性酸中，随浓度的增加，腐蚀速度有一个最高值，超过最高值后，形成氧化膜，腐蚀速度下降。铁在稀碱性溶液中的腐蚀产物为不易溶解的氢氧化物，对金属有保护作用，但碱的浓度或温度升高，则铁的氢氧化物溶解生成铁酸盐，腐蚀速度又增大。在不具有氧化性或缓蚀作用的中性盐溶液中，腐蚀速度-浓度曲线上往往有一最高点。8、悬浮固体垢下腐蚀和磨损腐蚀。9、流速在淡水中，金属的腐蚀主要是耗氧腐蚀，在低流速时，金属的腐蚀随水流速的增加而增加
23、，当水的流速足够高时，使金属部分或全部钝化，腐蚀速度下降。水的流速继续增加，将引起冲击腐蚀。在超高速的流体设备中，还会引起空泡腐蚀。10、电偶11、温度一般的讲，金属的腐蚀速度随温度的增加而增加。温度增加，水中物质的扩散系数增大，而电极反应的过电位和溶液的黏度减小。这些都使金属的腐蚀速度增加。而另一方面，温度升高使溶氧降低，腐蚀速度降低。在敞开的系统中，在温度较低的区间内，腐蚀速度随温度的升高而加快，这是溶氧的扩散速度起决定作用，77 度以后，金属的腐蚀速度随温度的升高而下降，这是氧的溶解度降低起决定作用。在密闭系统中，氧在压力的状态下溶在水中而不能逸出，温度升高， 扩散速度增大，腐蚀加快。在
24、同一金属上存在温度差，则温度高的那一部分将会成为腐蚀电池的阳极而温度低的那一部分则成为腐蚀电池的阴极，这种情况常发生在已经结垢的换热器中。冷却水系统中换热器管子的腐蚀隐患1、变动材质：安装时没有使用指定的材质。2、酸洗： 算洗过程中管子的表面的氧化膜或保护膜被部分或全部破坏后会引起均匀腐蚀或点蚀，还可以引起某些合金的晶间腐蚀，从而成为缝隙腐蚀或疲劳开列的起点。酸洗过程中，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 10 页 - - - - - - - - - -工业水
25、处理技术 - - 7 -氢可能进入某些金属的内部造成氢脆。酸洗时选用合适的酸、酸洗缓蚀剂和酸洗方案，酸洗后及时对换热器进行冲洗、中和、预膜或钝化。3、装运或水压试验。4、残余应力有些合金管材可以通过退火或应力释放来防止应力腐蚀。5、高温玷污在高温下进行热处理时，管自表面可以生成氧化物、碳化物、氢化物层。6、热处理许多合金在某些温度范围内加热不同时间，会生成各种不希望有的第二相沉积物。7、杂质金属：在制造或焊接管材的过程中，杂质金属可以在制造时嵌入管材或在焊缝时融入管材中。8、晶粒取向：各向异性合金的腐蚀性质随晶粒取向的不同，可以有明显的差异。金相试验也可以鉴别晶粒的取向。通过适当的生产技术，可
26、以控制合金的晶粒取向。9、表面状态：管子表面的粗糙区域、折皱、裂缝或其它浅的却陷可以从工艺流体或冷却水中捕集到固体颗粒，形成沉积物。用肉眼窥测，用棉花团、织物或毛毡擦净管子时可以检验这些隐患。10、凹陷： 当冷却水在管壁上有凹陷的换热管中流过时，该凹陷部分常常引起涡流、空泡腐蚀和湍流，从而引起磨损腐蚀。11、分层：双金属的分层较多发生在无缝金属管子中，通常把这种现象称为“脱壳”。如果氢能扩散进入双金属管子中的孔穴或两种不同金属材料间的界面处，则管子就会破坏。12、管头打磨： 在凝汽器铜管的组装工作中，凝汽器铜管的管头一般都要经过打磨，打磨后其强度及其与管板胀接的力学性能一般都低于不打磨的铜管。
27、冷却水中金属腐蚀的控制指标却水系统中的腐蚀控制主要是各种换热器或换热设备的腐蚀控制。指标规定： 碳钢换热器的腐蚀速度宜小于0.125mm/a( 5mpy); 铜、铜合金和不锈钢换热器管壁的腐蚀速度宜小于 0.005mm/a ( 0.2 mpy). 冷却水中金属腐蚀的控制方法冷却水系统中金属腐蚀的控制方法很多，常用的主要有以下四种：1、添加缓蚀剂。2、提高冷却水的PH 值。3、选用耐蚀材料制造的换热器。4、用防腐阻垢涂料涂覆。一般的讲，缓蚀剂主要用于循环冷却水系统中，较少使用于直流冷却水系统中。涂料涂覆则主要应用于控制敞开式循环冷却水系统和直流冷却水系统中碳钢换热器的腐蚀。提高CW PH 值的腐
28、蚀控制方案，主要应用于循环冷却水系统中的碳钢换热器，不宜用于直流冷却水系统中。1、缓蚀剂添加缓蚀剂是一种用于腐蚀介质中抑制金属腐蚀的添加剂。缓蚀剂的使用浓度一般很低。它不会改变金属在介质中的腐蚀倾向，只能减缓腐蚀速度。通常用 表示缓蚀剂抑制金属腐蚀的效率-缓蚀率。= ( vo v ) / vo * 100 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 10 页 - - - - - - - - - -工业水处理技术 - - 8 -式中 ：缓蚀剂的缓蚀率V: 有缓蚀剂时金属
29、的腐蚀速度Vo：无缓蚀剂时金属的腐蚀速度。常用的冷却水缓蚀剂：1、铬酸盐常用的铬酸盐缓蚀剂是铬酸钠。其实目前可用于循环水系统中最有效的一种缓蚀剂，是一种氧化性缓蚀剂，可使钢铁表面生成一层连续而致密的伽马-三氧化二铁和三氧化二铬的氧化膜。铬酸盐通常以较低的剂量与其他缓蚀剂（例如锌盐、聚磷酸盐、有机膦酸盐等）复配成复合缓蚀剂使用。铬酸盐属于第一类污染物，只应用于密闭式CW 系统。铬酸盐的优点：1。它不仅对钢铁，而且对铜、锌、铝及其合金都能给与良好的保护。2。适用的 PH 值范围很宽（ 6-11） 。3。缓蚀效果特别好。缺点：毒性大；容易被还原。2、亚硝酸盐也是一种氧化性缓蚀剂，常用的是亚硝酸钠。亚
30、硝酸盐也有一个临界浓度，它取决于溶液中侵蚀性离子（氯离子、硫酸根离子）的浓度。被广泛用作设备酸洗后的钝化剂和密闭CW 系统中的非铬酸盐系缓蚀剂。缺点是： 1.使用浓度高2. 容易促进CW 中微生物生长。3.可能被还原为氨，易使铜和铜合金产生腐蚀。4.亚硝酸盐有毒。3、硅酸盐常用的是水玻璃。通常为SiO2 与 Na2O 之比为 2.5-3.0 的水玻璃。硅酸盐常用作直流CW 的缓蚀剂，它不但可以抑制CW 中钢铁的腐蚀，而且可抑制非铁金属的腐蚀， 特别适宜于黄铜脱锌。其缓蚀效果不及聚膦酸盐，更不及铬酸盐。 优点：无毒；成本低；对常用金属碳钢、铜、铝及其合金都有一定的保护作用。缺点：建立保护作用的时
31、间周期太长；缓蚀效果不理想；在镁硬度高的水中，容易产生硅酸镁垢。4、钼酸盐它对环境的污染很小，它的缓蚀效果不如铬酸盐，钼与铬同族。5、锌盐在 CW 处理中常把锌盐称为锌，常用的锌盐是硫酸锌。锌盐在CW 中能迅速地对金属建立起保护作用，单独使用时效果不是很好。锌盐是一种安全但低效的缓蚀剂。一般认为，锌盐是一种阴极性缓蚀剂。由于金属表面腐蚀微电池中阴极区附近溶液中的局部PH 值升高，锌离子与氢氧离子生成氢氧化锌沉淀在阴极区，抑制了腐蚀过程的阴极反应而起缓蚀作用。污水综合排放表准中对锌盐排放有较严格的规定（一级标准：锌含量2.0 mg/ L ）. 锌盐的优点：能迅速生成保护膜；成本低；与其他缓蚀剂联
32、合使用时的效果好。缺点是：单独使用时缓蚀作用很差对水生生物有些毒性；在PH8.0 时，单独使用锌盐，则锌盐易从水中析出以致降低或失去缓蚀作用，为此，要同时使用锌离子稳定剂。有机膦酸（盐）都有一定的稳定锌离子的作用，含磺酸基团的共聚物具有更明显的稳定锌离子的作用，其中以NDA 和 AA/ AMPS 最为突出。6、磷酸盐磷酸盐是一种阳极型缓蚀剂，在中性和碱性环境中，磷酸盐对碳钢的缓蚀作用是依靠水中的溶解氧。溶解氧与钢反应，生成一层薄的伽马- 三氧化二铁氧化膜。这种氧化膜的生长不能迅速完成， 而是需要相当长的时间。在这段时间内， 在氧化膜的间隙处电化学腐蚀继续进行。 这些间隙可以被连续生长的氧化铁所
33、封闭，也可以由不溶性的磷酸铁所堵塞，使碳钢得到保护。由于膦酸盐易于与水中的钙离子生成溶度积很小的磷酸钙垢，所以过去很少单独使用，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 10 页 - - - - - - - - - -工业水处理技术 - - 9 -同理，人们还把磷酸盐水解生成的正磷酸盐作为需要严格控制的组分来对待，虽然他也有一定的缓蚀作用。近年来由于开发了一系列对磷酸盐垢有较高抑制能力的共聚物，如丙烯酸和丙烯酸羟丙脂的共聚物，才开始使用磷酸盐作为CW 缓蚀剂，但它需
34、要与上述共聚物联合使用。磷酸盐的优点：没有毒性；价格便宜；缺点：需要与专门的共聚物联合使用；缓蚀作用不是很强；容易促进水中藻类生长。7、聚磷酸盐是目前使用最广泛而且最经济的CW缓蚀剂之一，常用的有六偏磷酸钠和三聚磷酸钠，他们都是一些线性无机聚合物。要使聚磷酸盐有效的保护碳钢，CW 中既要有溶解氧，又需要有适量的钙离子。除既有缓蚀作用外， 聚磷酸盐还有阻止冷却水中碳酸钙和硫酸钙的低浓度阻垢作用。使用聚磷酸盐的关键是尽可能避免其水解生成正磷酸盐以及生成溶度积很小的磷酸钙垢。为提高效果， 通常与铬酸盐、锌盐、钼酸盐、有机膦酸盐等缓蚀剂联合使用。优点：缓蚀效果好；用量少，成本低；除缓蚀作用外，兼顾阻垢
35、作用；冷却水中的还原性物质不影响其缓蚀效果；没有毒性。缺点：易于水解，水解后与钙离子生成磷酸钙垢；易促进藻类的生长；对铜及铜合金有侵蚀性。8、有机膦酸是指分子中的膦酸基团直接与碳原子相连的化合物。有机膦酸及其盐类与聚磷酸盐有许多方面是相似的。它们都有低浓度阻垢作用，对钢有缓蚀作用。但有机膦酸及其盐类不像聚磷酸盐那样容易水解为正磷酸盐。优点：不宜水解，特别适用于高硬度、高PH值和高温下运行的CW系统；同时具有缓蚀作用和阻垢作用；能使锌盐稳定在水中。缺点：对铜和铜合金有较强的侵蚀性；价格较贵。9、基苯并噻唑 (MBT) 10、苯并三唑 (BTA) 甲基苯并三唑（TTA）苯并三唑和甲基苯并三唑常用于
36、制作复合缓蚀剂和用于有铜或铜合金冷却设备的密闭式循环冷却水系统中。优点：对铜和铜合金的缓蚀效果好；比基苯并噻唑梗能耐受氯的氧化作用。缺点：价格较高。11、硫酸亚铁是目前发电厂铜管凝汽器的冷却水系统中广泛使用的一种缓蚀剂。加有硫酸亚铁的冷却水通过凝汽器铜管时，使铜管内壁生成一层含有铁化合物的保护膜，从而防止冷却水对铜管的侵蚀。人们称它为硫酸亚铁造膜处理。硫酸亚铁造膜处理可以分为一次造膜处理和运行中添加处理两种情况。（1）一次造膜处理凝汽器的新铜管投入运行前，先通冷却水，流速为 1-2m/s ，然后用胶球进行清洗，使铜管表面保持清洁。最后加入硫酸亚铁，使水中的Fe2+ 浓度维持在 2-3mg/L
37、，连续处理96-150 h. 处理过程中，每隔6-8 h 进行一次胶球清洗，每次30分钟。（2）运行中硫酸亚铁处理凝汽器正常运行后，每天或两天往冷却水中加一次硫酸亚铁，每次30-60 min, 硫酸亚铁加入浓度（以Fe2+计）为 1-2mg/L. 硫酸亚铁造成的膜呈棕色或黑色，膜的形成过程还不完全清楚。经较长时间添加硫酸压铁后，凝汽器铜管上的保护膜的金相断面是双层的。以Fe2O3 为主的氧化铁保护膜紧密地结合在 Cu2O保护膜上，从而防止了铜管的脱锌和冲刷腐蚀。优点：价格便宜，用量少；污染较轻。缺点：造膜技术较为复杂；冷却水中含有名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - -
38、 - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 10 页 - - - - - - - - - -工业水处理技术 - - 10 -硫化氢或还原性物质，且污染很严重时，硫酸亚铁造膜无效。提高冷却水的 PH值1、碳钢的腐蚀速度与PH 值的关系由金属腐蚀的理论可知，随着水PH 值的增加，水中氢离子的浓度降低，金属腐蚀过程中氢离子去极化的阴极反应受到抑制，碳钢表面生成氧化性保护膜的倾向增大，故冷却水对碳钢的腐蚀性随其PH 值的增加而降低。 当冷却水的PH 值升高到8.0-9.5 时，碳钢的腐蚀速度将降低到0.200-0.125mm/a ( 8-
39、5 mpy) ，接近于循环冷却水腐蚀控制的指标：腐蚀速度 0.125 mm/a ( 5mpy) 。2、提高 PH 值控制碳钢腐蚀的原理在没有溶解氧的溶液中，在PH9.5 时，铁的自然腐蚀电位处于腐蚀区内，铁将会发生析氢腐蚀。随着水的PH 值的增大，铁的腐蚀电位逐渐接近铁的稳定区，故铁的腐蚀速度将随 PH 值的增大而降低。在PH = 9.5 12.5 时，铁的自然腐蚀电位靠近稳定区的边界。此时，铁的电位实际处于Fe Fe3O4 体系的平衡电位， Fe 变为Fe2O4 ，腐蚀速度变得很小。在有溶解氧的溶液中，铁的腐蚀电位与无溶解氧存在时相比明显提高。在 PH 8.0 时，氧虽能使铁的腐蚀电位升高，
40、但还不足以进入钝化区，铁的腐蚀电位仍处于腐蚀区内，此时，氧使铁的腐蚀速度增加。当 PH 值 8.0 时，氧使铁的表面生成一层氧化膜（主要成分是伽马- Fe2O3） ，铁的腐蚀电位进入钝化区内。在水中没有氯离子地情况下，铁将得到保护。3、碱性冷却水处理第一种是广义的碱性冷却水处理，是指将循环冷却水的运行PH 值控制在大于7.0 的冷却水处理。其包括两类：（1）不加酸调节的碱性冷却水处理在循环冷却水运行过程中，让冷却水在冷却塔内爆气过程中达到其自然平衡PH 值，采用这种方式，CW 的 PH 值大致为8.0 -9.5 。（2）加酸调节PH 值的碱性冷却水处理是指在循环冷却水的运行过程中，向冷却水中加
41、入浓硫酸，以控制其PH 值，使之保持在7.0 -8.0 之间的处理。第二种是狭义的碱性冷却水处理。它仅指那些不加酸调节PH 值的碱性冷却水处理。4、提高冷却水PH 值的方法敞开式循环冷却水系统是通过水在冷却塔内的曝气过程而提高其PH 值的。优点：它不需要添加药剂或增加设备；它不需要人工去控制冷却水的PH 值，而是通过化学平衡的规律而自动去控制，故在充分曝气的条件下，循环冷却水的PH 值能较可靠地保持在 8.0 -9.5 的范围内。5、提高 PH 值后遇到的问题（ 1）使冷却水的Langelier 指数（ pH-pHs ）增大， Ryznar 指数（ 2pHs-pH）减小，故冷却水中碳酸钙的沉积
42、倾向大大增大，易于引起结垢和垢下腐蚀。（ 2）循环冷却水在pH = 8.0 9.5 时运行，碳钢的腐蚀速度虽有所下降，但仍然偏高，不一定能达到设计规范要求的0.125mm/a 以下。除了进行结垢控制和微生物生长控制外还需进行腐蚀控制。一般通过添加少量的缓蚀剂来解决。（ 3）给两种常用的冷却水缓蚀剂-聚磷酸盐和锌盐的使用带来困难。冷却水pH 值的升高使聚磷酸盐水解生成磷酸钙垢的倾向增大，也使锌离子易于生成氢氧化锌析出。当pH = 8.0 -9.5 时，锌离子的浓度只能保持在1.0 -0.2 mg/L 左右。这样的浓度很难使碳钢地腐蚀速度控制在 0.125mm/a 以下。6、碱性冷却水处理用的复合缓蚀剂名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 10 页 - - - - - - - - -
