電廠循環(huán)冷卻水處理對電廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著至關(guān)重要的影響,它關(guān)系到電廠節(jié)能、降耗等問題。循環(huán)水利用率較低、腐蝕和結(jié)垢是循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中存在的主要問題。循環(huán)水系統(tǒng)的主要金屬材料為碳鋼(以A20為代表)和銅(以HSn701為代表)。

為解決以上問題,首先用靜態(tài)掛片法、靜態(tài)阻垢法、正交法結(jié)合塔菲爾極化曲線法研究了PASP和鎢酸鈉在高濃縮倍率循環(huán)水條件下對HSn701的緩蝕阻垢性能;接著,用用靜態(tài)掛片法、靜態(tài)阻垢法結(jié)合極限碳酸鹽法、塔菲爾極化曲線法研究了HEDP等綠色循環(huán)水緩蝕阻垢劑在[Ca2+]=[HCO3-]=250 mg/L的模擬循環(huán)水中對A20的緩蝕阻垢性能;然后對PASP和PESA進(jìn)行了量子化學(xué)研究。

研究結(jié)果表明,在高濃縮倍率循環(huán)水條件下,用鋅鹽做添加劑(2mg/L),當(dāng)緩蝕劑總濃度為80mg/L時(shí),PASP和Na2WO4復(fù)配對HSn701具有良好的緩蝕阻垢效果,其較佳復(fù)合配方是:40mg/L PASP+40mg/L Na2WO4。兩者復(fù)配對HSn701的緩蝕具有明顯的協(xié)同效應(yīng)。復(fù)配方屬于抑制陰極為主的混合型緩蝕阻垢劑。

在[Ca2+]=[HCO3-]=250 mg/L的模擬循環(huán)水中,PESA、HEDP、AA/AMPS三種循環(huán)水藥劑對A20鋼的阻垢性能順序是:PESA﹥HEDP﹥AA/AMPS;較佳復(fù)配方是HEDP 2.5mg/L、PESA1.5 mg/L、咪唑啉1.5 mg/L,較佳pH值范圍在8.0-8.5。復(fù)配藥劑屬于抑制陽極為主的混合型緩蝕劑,通過配合作用和晶格畸變二者的協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)阻垢作用。此配方對A20鋼具有良好的緩蝕阻垢效果,可有效防止碳酸鈣沉積,而且綠色環(huán)保、經(jīng)濟(jì)高效,能夠安全用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。

量子化學(xué)計(jì)算表明,PASP和PESA都是柔性分子,不僅對碳酸鈣垢有很好的抑制作用,對硫酸鹽水垢也起到很好的抑制作用,屬于廣譜性阻垢劑。亞胺基基團(tuán)和羧基基團(tuán)是阻垢基團(tuán),其在靜電作用下吸附在碳酸鈣晶面,通過誘導(dǎo)晶格畸變而阻垢,在有機(jī)分子中引入亞胺基和羧基,可以提高分子的阻垢性能。PESA和PASP的EHOMO數(shù)值較大,易參與親核反應(yīng),與金屬表面的空d軌道形成配位鍵,增強(qiáng)其緩蝕性能,屬于供電子型陰極緩蝕劑。在電廠循環(huán)水緩蝕阻垢劑分子設(shè)計(jì)時(shí),如果能引入亞胺基或者羧基的同時(shí),使其親核反應(yīng)能力增強(qiáng),則能顯著提高分子的緩蝕阻垢性能。