课程名称：《水质工程学I》第周，第30讲次摘要S10-2循环冷却水系统防垢，授课题目（章、节）【目的要求】通过本讲课程的学习，学会建立的方法，的特点。【重 点】【难点】内 容【本讲课程的引入】【本讲课程的内容】810-2循环冷却水系统防垢，防腐处理水质稳定内容：（1）防止循环水结水垢（2）防止循环水结污垢：（3）防止循环水对设备腐蚀。对水的处理，对三者均有影响。所以应用综合处理。一、防腐蚀处理：主要方法：膜保护，在金属表面生成一层保护膜。（形成：金属氧化物膜（一）氧化膜型缓冲剂：3（形成：金属氢氧化物膜1、铬酸盐：Na,Cr04（铬酸钠）K2Cr04（铬酸钾）Na2Cr204（重铬酸钠）
课程名称：《水质工程学 I》 第 周，第 30 讲次 摘 要 授课题目（章、节） §10-2 循环冷却水系统防垢， 【目的要求】通过本讲课程的学习，学会建立的方法，的特点。 【重 点】 【难 点】 内 容 【本讲课程的引入】 【本讲课程的内容】 §10-2 循环冷却水系统防垢，防腐处理 水质稳定内容： （1）防止循环水结水垢； （2）防止循环水结污垢； （3）防止循环水对设备腐蚀。 对水的处理，对三者均有影响。 所以应用综合处理。 一、防腐蚀处理： 主要方法：膜保护，在金属表面生成一层保护膜。 形成：金属氧化物膜 （一）氧化膜型缓冲剂： 形成：金属氢氧化物膜 1、铬酸盐：Na2CrO4（铬酸钠） K2CrO4（铬酸钾） Na2Cr2O4（重铬酸钠）
KzCr204（重铬酸钾）高浓度时：具有阳极和阴极缓蚀剂的双重作用。铬酸盐具有：低浓度时：仅起阴极极化作用。反应：6Fe0+2Cr02-+2H0=Cr20+6Fe20+4HC膜物质有重金属有污染，使用受限止2、亚硝酸盐及硝酸盐：NaNO2NaNO3使阳极极化，反应：4Fe+3N02~+3H=2Fe203+NH3+N2膜物质（二）、水中离子沉淀膜型缓蚀剂：一难溶盐防蚀薄膜形成人络合物防蚀膜膜孔多、较厚、松散、密合性差，热阻提高。聚磷酸盐：EDTMP（聚磷酸钠）1、O缓蚀用量10~15mg/L（以P043-计）)NaO0PONaONa-n=14~16是阴极缓蚀剂，与Ca、Mg、Zn离子形成络合盐保护膜。2、正磷酸盐：阳极缓蚀剂。形成FePO4、Fe203保护膜
K2Cr2O4（重铬酸钾） 高浓度时：具有阳极和阴极缓蚀剂的双重作用。 铬酸盐具有： 低浓度时：仅起阴极极化作用。 反应：6FeO+2CrO4 2－ +2H2O=Cr2O3+6Fe2O3+4HO 膜物质 有重金属有污染，使用受限止 2、亚硝酸盐及硝酸盐： NaNO2 NaNO3 使阳极极化，反应： 4Fe+3NO2 － +3H+ =2Fe2O3+NH3+N2 膜物质 （二）、水中离子沉淀膜型缓蚀剂： 难溶盐防蚀薄膜 形成 络合物防蚀膜 膜孔多、较厚、松散、密合性差，热阻提高。 1、 聚磷酸盐： EDTMP（聚磷酸钠） 缓蚀用量 10～15mg/L(以 PO4 3－计) n=14～16 是阴极缓蚀剂，与 Ca2+、Mg2+、Zn2+离子形成络合盐保护膜。 2、正磷酸盐：阳极缓蚀剂。形成 FePO4、Fe2O3保护膜
0=正磷酸钠Na,PONa-0- P--0-Na01Na3、锌盐：阴极缓蚀剂。产生Zn(OH)2保护膜。药剂：ZnC12、ZnSO4、ZnNO3对环境有污染，使用受限制。（三）金属离子沉淀膜型缓蚀剂机理：缓蚀剂使金属离子活化溶解，在金属离子浓度高的部位与缓蚀剂形成沉积，形成保护膜。1、疏基苯并噻唑：（MBT）是铜的阳极缓蚀剂-SHC-SH用量：1~2mg/LN2、苯并三唑：（BZT）是铜的阳极缓蚀剂。鳌合机理不明确。厂疏水基（四）吸附膜型缓蚀剂：机理：有机缓蚀剂，分子具有亲水基亲水基吸附在洁净的金属表面，疏水基朝向水中，由疏水作用来阻碍水和溶解氧向金属迁移，来隔绝金属的腐蚀。（1）极性基（亲水基）：
3、锌盐：阴极缓蚀剂。 产生 Zn(OH)2保护膜。 药剂：ZnCl2、ZnSO4、ZnNO3 对环境有污染，使用受限制。 （三）金属离子沉淀膜型缓蚀剂： 机理：缓蚀剂使金属离子活化溶解，在金属离子浓度高的部位与缓蚀 剂形成沉积，形成保护膜。 1、巯基苯并噻唑:(MBT ) 是铜的阳极缓蚀剂。 用量：1～2mg/L 2、苯并三唑：（BZT） 是铜的阳极缓蚀剂。 鳌合机理不明确。 （四）吸附膜型缓蚀剂： 疏水基 机理：有机缓蚀剂，分子具有 亲水基 亲水基吸附在洁净的金属表面，疏水基朝向水中，由疏水作用来阻碍 水和溶解氧向金属迁移，来隔绝金属的腐蚀。 （1）极性基（亲水基）：
如有机胺（胺取代金属吸附的水）HH1-H/HMQ+NR-MNR+Q1H1HHH（2）疏水基R：直链脂肪胺Cs~Cis缺点：分析方法复杂，浓度难控制，价格贵。二、防垢处理：（一）防结垢处理：1、用排污法减小浓缩倍数：SeP-(P +P)排污量P4P=S-SBSs——补充水含盐量，S一一循环水含盐量，Pi一一蒸发水量百分比，（与循环总水量的百分比）P2P3一一风吹和渗漏损失百分比。P4+3~5%仅适用于S.远小于S，且新鲜水源充足。2、降低补充水的碳酸盐硬度。降低补充水的碳酸盐硬度，进而使S降低适用在补充水水质很差或需提高浓缩倍数的情况采用。酸化法：水中加酸
如有机胺（胺取代金属吸附的水） H H H ｜ ｜ H MO + N—R→M N—R+ O H ｜ ｜ H H H （2）疏水基R：直链脂肪胺C8～C18 缺点：分析方法复杂，浓度难控制，价格贵。 二、防垢处理： （一）防结垢处理： 1、用排污法减小浓缩倍数： 排污量 P4 ( ) 2 3 1 4 P P S S S P P B B − + − = SB——补充水含盐量， S——循环水含盐量， P1——蒸发水量百分比，（与循环总水量的百分比） P2 P3——风吹和渗漏损失百分比。 P4≯3～5% 仅适用于 SB远小于 S， 且新鲜水源充足。 2、降低补充水的碳酸盐硬度。 降低补充水的碳酸盐硬度，进而使SB降低。 适用在补充水水质很差或需提高浓缩倍数的情况采用。 酸化法： 水中加酸
使碳酸盐硬度*非碳酸盐硬度3、加阻垢剂：（提高冷却水中允许的极限碳酸盐硬度）机理：（l）螯合作用：（增溶Solubiligation）螯合剂将CaCO3螯合在一起在水中呈悬浮状态。（絮凝作用）（2）分散作用：（dispersion分散）分散剂具有表面活性，吸附在CaCO3微小晶坏的表面上，以小晶坏的形式存在于水中，防止结垢。（3）使结晶改良：（crystal晶体modificatim改良）（使晶格歪曲作用）使形成的CaCO3结晶松散，不坚硬，易去除。阻垢剂：C六偏磷酸钠（1）聚磷酸盐（三聚磷酸钠【麟酸盐，代表为乙二胺四甲叉膦酸盐，简称EDTMP（2）有机磷酸盐二麟酸盐，代表为羟基乙叉二磷酸盐，简称和HEDP。（3）聚羧酸类阻垢剂：聚丙烯酸钠及聚甲基丙烯酸聚丙烯酸的衍生物聚丙烯酰胺（絮凝剂）三种药剂多为复合使用。4、烟气处理法：CO2、SO2机理：抑制重碳酸盐分解。降低循环冷却水中的碳酸盐硬度。提高允许的极限碳酸盐硬度
使碳酸盐硬度 非碳酸盐硬度 3、加阻垢剂：（提高冷却水中允许的极限碳酸盐硬度） 机理： （1）螯合作用：（增溶Solubiligation） 螯合剂将 CaCO3螯合在一起在水中呈悬浮状态。（絮凝作用） （2）分散作用：（dispersion分散） 分散剂具有表面活性，吸附在 CaCO3微小晶坯的表面上，以小晶坯 的形式存在于水中，防止结垢。 （3）使结晶改良:（crystal晶体modificatim改良） （使晶格歪曲作 用）使形成的CaCO3结晶松散，不坚硬，易去除。 阻垢剂： 六偏磷酸钠 （1）聚磷酸盐 三聚磷酸钠 膦酸盐，代表为乙二胺四甲叉 （2）有机磷酸盐 膦酸盐，简称 EDTMP 二膦酸盐，代表为羟基乙叉二磷酸盐，简称和 HEDP。 （3）聚羧酸类阻垢剂： 聚丙烯酸钠及 聚甲基丙烯酸 聚丙烯酸的衍生物 聚丙烯酰胺（絮凝剂） 三种药剂多为复合使用。 4、烟气处理法：CO2、SO2 机理：抑制重碳酸盐分解。降低循环冷却水中的碳酸盐硬度。提高 允许的极限碳酸盐硬度
Ca(HC03)2+S02+H20-CaS03+2H20+2C022CaS03+02-+2CaS0（二）微生物的控制及防污垢：1、化学药剂处理：（1）氧化型杀菌剂：液C1、C102。次氯酸盐。Na、Ca。（2）非氧化型杀菌剂：硫酸铜一一CuSO4。一般不单独使用，CuSO4有腐蚀性，与螯合剂联合作用（EDTA）。为了使Cu*渗入藻类内部，加表面活性剂一脂肪胺（碳原子数为12~16的脂肪胺）。氯酚杀菌剂一一五氯酚钠，C.C1.ONa三氯酚钠，也可用。（3）表面活性剂杀菌剂：（三甲基氯化铵ATM季铵盐类化合物3二甲基烷氯酸铵DBA（十二烷基二甲基苄基氯化铵DBL芊基：-CH2-2、旁滤：使系统中一部分水分流进行处理，再返回系统中。（不排污）并联：（旁减）水量为流量1～5%旁滤水量也可按悬浮两种形式：物的动平衡计算确定。（串联：
Ca(HCO3)2+SO2+H2O→CaSO3+2H2O+2CO2 2CaSO3+O2→2CaSO4 （二）微生物的控制及防污垢: 1、化学药剂处理： （1）氧化型杀菌剂：液Cl、ClO2 。 次氯酸盐。 Na、Ca。 （2）非氧化型杀菌剂： 硫酸铜——CuSO4。一般不单独使用， CuSO4 有腐蚀性，与螯合剂 联合作用（EDTA）。 为了使 Cu2+渗入藻类内部，加表面活性剂—脂肪胺（碳原子数为 12～16 的脂肪胺）。 氯酚杀菌剂——五氯酚钠，C6Cl5ONa 三氯酚钠，也可用。 （3）表面活性剂杀菌剂： 三甲基氯化铵 ATM 季铵盐类化合物 二甲基烷氯酸铵DBA 十二烷基二甲基苄基氯化铵 DBL 苄 基： 2、旁滤：使系统中一部分水分流进行处理，再返回系统中。（不排污） 并联：（旁滤）水量为流量1～5%旁滤水量也可按悬浮 两种形式： 物的动平衡计算确定。 串联： CH2
过滤：去除悬浮物（螯合的CaSOa）三、综合处理：即防腐，又防垢。（一）、系统预处理一一清洗与预膜。1、清洗：（1）目的：为了有效地预膜。C物理：洗刷（2）清洗分类：人化学：药剂（3）清洗剂与助剂：无机酸盐酸、氨基磺酸、磷酸、氢氟酸、硝酸、硫酸。有机酸柠檬酸、乙醇酸、甲酸、苹果酸、草酸、葡萄糖酸。主剂螯合剂EDTA碱剂氨、氢、氧化钠、碳酸钠、磷酸钠、联氨。助剂缓蚀剂、还原剂、溶解促进剂、湿润剂。二、综合处理与复方稳定剂水对系统即有结垢作用，又有腐蚀作用。要求综合处理（阻垢、缓蚀、杀菌），多采用复合配方。（一）复合缓蚀剂配方：1.聚磷酸盐：六偏磷酸钠、三聚磷酸钠；2.有机磷酸盐：主要有EDTMP或HEDP
过滤：去除悬浮物（螯合的 CaSO3） 三、综合处理: 即防腐，又防垢。 （一）、系统预处理——清洗与预膜。 1、清洗： （1）目的：为了有效地预膜。 物理：洗刷 （2）清洗分类： 化学：药剂 （3）清洗剂与助剂 ： 主 剂 无机酸 盐酸、氨基磺酸、磷酸、氢氟酸、硝酸、硫酸。 有机酸 柠檬酸、乙醇酸、甲酸、苹果酸、草酸、葡萄糖酸 。 螯合剂 EDTA 碱 剂 氨、氢、氧化钠、碳酸钠、磷酸钠、联氨。 助 剂 缓蚀剂、还原剂、溶解促进剂、湿润剂 。 二、综合处理与复方稳定剂 水对系统即有结垢作用，又有腐蚀作用。要求综合处理（阻垢、缓蚀、 杀菌），多采用复合配方。 （一）复合缓蚀剂配方： 1．聚磷酸盐: 六偏磷酸钠、三聚磷酸钠； 2．有机磷酸盐: 主要有EDTMP或HEDP
3.聚羧酸盐：如聚丙烯酸钠。添加剂：疏基苯并噻唑。腐蚀率一般小于0.05mm/a连续运行3个月未发现点蚀，污垢热阻小于0.2×10-m2hk/kJ。最大垢层厚度小500μm。（二）复合阻垢缓蚀剂：无机磷酸盐系阻垢缓蚀剂。1.正磷酸盐一锌盐阻垢缓蚀剂。2.聚磷酸盐一锌盐阻垢级蚀剂。3.六偏磷酸钠一硫酸锌一苯并噻唑。4.低PH一高磷酸盐阻垢缓蚀剂。特点：无机磷酸盐系使用广泛，但缓蚀阻垢效果不稳定；对水中钙离子浓度有限制；缓蚀效能受PH影响；对高温面的效果差。采用无机磷酸盐系稳定剂，要求低硬度水，并要求加酸调节PH。添加锌盐虽能有效控制腐蚀，但损耗很大。因溶于水中的锌化合物被污泥吸附后随排污排出系统，使循环水中锌离子浓度降低。锌离子浓度的波动影响了缓剂效果。【本讲课程的小结】【本讲课程的作业】P题；
3．聚羧酸盐：如聚丙烯酸钠。 添加剂：巯基苯并噻唑。 腐蚀率一般小于0.05mm／a 连续运行 3个月未发现点蚀，污垢热阻小于0.2 × 10－4 m 2·h·k/kJ。 最大垢层厚度小500μm。 （二）复合阻垢缓蚀剂： 无机磷酸盐系阻垢缓蚀剂。 1．正磷酸盐—锌盐阻垢缓蚀剂。 2．聚磷酸盐—锌盐阻垢级蚀剂。 3．六偏磷酸钠—硫酸锌—苯并噻唑。 4．低 PH —高磷酸盐阻垢缓蚀剂。 特点：无机磷酸盐系使用广泛， 但缓蚀阻垢效果不稳定； 对水中钙离子浓度有限制； 缓蚀效能受 PH 影响； 对高温面的效果差。 采用无机磷酸盐系稳定剂，要求低硬度水，并要求加酸调节PH。 添加锌盐虽能有效控制腐蚀，但损耗很大。因溶于水中的锌化合物 被污泥吸附后随排污排出系统，使循环水中锌离子浓度降低。 锌离子浓度的波动影响了缓剂效果。 【本讲课程的小结】 【本讲课程的作业】P 题；