水质硬度降低的方法

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水质硬度降低的方法女港商刘娟
1、离子交换法:采用特定的阳离子交换树脂使用盐水浸泡使之富含钠离子,用钠离子将清水中的钙镁离子置换出来形成成品软水。由于钠盐的溶解度很高,所以就避免了随温度的升高而造成水垢生成的情况。这种方法是目前最常用的标准方式,也是凤钢目前大量生产软水的方法。
2、膜分离法:纳滤膜(NF)及反渗透膜(RO)均可以拦截水中的钙镁离子,从而从根本上降低水的硬度。缺点是通过率会受滤膜影响,且需要定时更换滤膜,运行成本较大。
3、石灰法:向水中加入石灰,主要是用于处理大流量的高硬水,只能将硬度降到一定的范围。虽然PH值降低,但是水体内钙离子增加更易结垢。
4、电磁法:采用在水中加上一定的电场或磁场来改变离子的特性,从而改变碳酸钙(碳酸镁)沉积的速度及沉积时的物理特性来阻止硬水垢的形成。目前常见安装在供水管道或者回流管道上的电磁水处理器。
5、加药法:向水中加入专用的阻垢剂,可以改变钙镁离子与碳酸根离子结合的特性,从而永兴岛
使水垢不能析出、沉积。目前工业上可以使用的的阻垢剂很多。如需除垢则加入除垢剂(如工业用一级柠檬酸),不仅可以有效除垢,还可以降低水体PH值。
6、煮沸法:煮沸水可排除水中碳酸化合物,降低暂时的硬度,但不能解除硫酸化合物、氯化物等而降低讯八硬度,所以煮沸法只能降低硬度的1/3-1/2。实际上凤钢回流冷却水在经过升温-降温过程后,硬度自然会降低。
7、活性炭吸附法:活性炭可吸附水中金属离子,从而降低水的硬度,同时还有杀菌和除腥味的作用。将活性炭放入滤化器水中,把需要调整的水反复通过活性炭,也能降低水的硬度。缺点是水通过量会受活性炭影响而降低。
8、配比法:即在原有水中加人软水降低原有水的硬度。凤钢除1炼钢对清水水质要求非常高之外(超过饮用水标准),其他分厂无特殊要求。因此为降低产水成本和便于使用,不建议在源头清水池加入软水,建议将置换出来的结晶器软水由分厂置换进入电炉清水池。
附件:
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1、阻垢剂:
1.1阻垢剂简介
阻垢剂是一种能分散水中的难溶性无机盐、阻止或干扰难溶性无机盐在金属表面的沉淀、结垢功能,并维持金属设备的化学剂,在水处理方面有着广泛的运用。
有良好的传热效果的一类药剂。冷换设备防腐阻垢剂以环氧树脂和特定氨基树脂为基料,加入适量的各种防锈、防腐等各种助剂配制而成,为单组分。它具有优异的屏蔽、抗渗、防锈性能、良好的阻垢、导热性,优良的耐弱酸、强碱、有机溶剂等性能,它的附着力强,且膜层光亮、柔韧、致密、坚硬。从作用机理上来讲,阻垢剂的作用可分为鳌合、分散和晶格畸变三部分。
在循环冷却水和锅炉水处理中,采用加入阻垢剂的化学处理方法可减缓和防止水垢的产生,从而提高热交换器及锅炉效率、增加使用寿命并节省能耗。高分子电解质阻垢剂对碳酸钙、磷酸钙、硫酸钙、碳酸锌、氧化铁及硅、镁等各种水垢具有良好的阻垢分散效果。常用的高分子电解质阻垢剂有:聚甲基丙烯酸及其盐类、聚马来酸肝、丙烯酸与马来酸酐的共聚物等。方天如等制备的丙烯酸/乙酸乙烯酯无规共聚物具有优异的阻垢作用。丙烯酸水溶液先用等物质的量氢氧化钠溶液中和,然后依次加入乙酸乙烯酯和引发剂,在85℃下
聚合6h。
阻垢剂的作用原理:
1.1.1、表面吸附:水处理药剂分子上的极性基团颗粒的各种吸附。
1.1.2、吸附架桥:水处理药剂分子链固定在不同的颗粒表面上,各颗粒之间形成聚合物的桥,使颗粒形成聚集体而沉降。
1.1.3、絮凝作用原理:水处理药剂用于絮凝时,与被絮凝物种类表面性质,特别是动电位,粘度、浊度及悬浮液的PH值有关,颗粒表面的动电位,是颗粒阻聚的原因加入表面电荷相反的水处理药剂,能使动电位降低而凝聚。
1.1.4、增强作用:水处理药剂分子链与分散相通过种种机械、物理、化学等作用,将分散相牵连在一起,形成网状,从而起增强作用。
2、阻垢剂的加药注意事项:
2.1、加量箱补水时注意不要超过最高液位。
2.2、水处理药剂初次加量应先清冼加量箱,清冼时关闭加量箱底部排污阀,注水清洗后打开排污阀把水排空,清冼两遍后开始加量。注意在打开加量箱搅拌电机,将水处理药剂搅拌均匀后,停电机。同时要打开计量泵进出口阀门,打开计量泵开关,药剂加在保安过滤器之前。RO停运后,关闭计量泵。
2.3、调整计量加量冲程,逆时针转动计量冲程调整旋钮至相应刻度。并且要注意水处理药剂需检查关闭加量箱底部排污阀,根据加量箱内的有效体积和计量泵的实际工作出力,从加量箱的加入口加入药剂,打开进水阀稀释至最高液位刻度处,关闭补水阀。
热膨胀系数2.4、每月记录水处理药剂检查周期总进水量与加量量是否匹配,并定期巡查加量系统有无泄漏,有泄漏及时解决。
3.阻垢剂类别:
冷却水在使用时不断循环和浓缩,水中的矿物质含量也会不断增加,从而引起设备管道结垢,腐蚀。污垢的存在不但会影响传热效率,还会产生垢下腐蚀。因此,循环水中防垢十分重要。目前,在工业循环冷却水处理过程中,大多采用投加化学药剂的方法控制污垢的
形成。一般将能够防止水垢和污垢产生或者抑制其沉积生长的化学药剂统称为阻垢剂。阻垢剂在工业上常用的形式主要有阻垢缓蚀剂和阻垢分散剂两种。  阻垢缓蚀剂主要有以下类型:无机聚合磷酸盐,有机多元磷酸,葡萄糖酸和单宁酸等。目前循环水系统中多采用磷系配方,其中用的最多的是有机多元磷酸。阻垢分散剂主要是中,低相对分子质量的水溶性聚合物,包括均聚物和共聚物两大类,其中均聚物有聚丙烯酸及其钠盐,水解聚马来酸酐等,共聚物的品种较多,以丙烯酸系和马来酸系的两元或三元共聚物为主。
3.1、有机多元磷酸阻垢缓蚀剂
有机磷酸是一类阴极型缓蚀剂,它们又是一类非化学当量阻垢剂,具有明显的溶限效应(ThresholdEffect)。当它们和其他水处理剂复合使用时,可表现出理想的协同效应。它们对许多金属离子(如钙,镁,铜,锌等)具有优异的螯合能力,甚至对这些金属的无机盐类如硫酸钙,碳酸钙,硅酸镁等也有较好的去活化作用,因此大量应用于水处理中。目前它的品种还在不断的发展,所以是一类比较先进且有发展前途的药剂。但是磷的存在会对环境造成一定的影响。
(1)、 亚甲基膦酸型
亚甲基膦酸型化合物是在水处理剂中应用较早的药剂之一。由于它能在水中与Ca2+,Mg2+,Zn2+,Fe2+等金属离子形成双五元环螯合物,因此它具有较好的阻碳酸钙垢的效果和对碳钢的缓蚀性能。常见的有氨基三亚甲基膦酸(ATMP),乙二胺四亚甲基膦酸(EDTMP),二乙烯三胺五亚甲基膦酸(DETPMP),己二胺四亚甲基膦酸(HDTMP),甘氨酸二亚甲基膦酸(GDMP),甲胺二亚甲基膦酸(MADMP)。
(2)、同碳二膦酸型
同碳二膦酸型化合物中常见的有1-羟基亚乙基-1,1-二膦酸(HEDP)和1-氨基亚乙基-1,1-12二膦酸(AEDP)。其中HEDP是开发较早并用于水处理中的药剂之一。它能与金属离子形成六元环螯合物,其抗氧化性好于亚甲基膦酸型化合物,除对碳酸钙外,还对水合氧化铁和磷酸钙等水垢有较好的抑制效果。美国贝茨公司开发的羟基亚丙基二磷酸(HPDP)是国外20世纪80年代报道的性能优异的缓蚀阻垢剂,虽然在分子结构上只比HEDP增加了一个亚甲基,但它对Ca2+离子的控制能力却远远超过HEDP,并能有效的防止冷却水中产生碳酸钙,磷酸钙和硫酸钙垢,这对提高冷却水的浓缩倍数是有利的。艾仕云等对HPDP进行了系统研究,也证明HPDP是一种有开发和应用前途的兼具阻垢缓蚀性能的有效水质稳定剂。
(3)、羧酸膦酸型
在一些特殊场合,如高硬水,高pH水,换热表面温度比较高等苛刻工况条件,或在高浓缩倍数下运行的冷却水介质中,上述几种有机磷酸很难满足工艺要求。国内外水处理公司先后开发了更高效的羧酸膦酸型缓蚀阻垢剂,它们优异的缓蚀阻垢性能适用于各种苛刻工艺条件下运行。其中最具代表性的产品2-膦酰基丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA)和1,1'-二膦酸丙酸基膦酸钠(BPBP)。其中PBTCA是20世纪70年代初由德国的H。Geffers等首先研制并在20世纪80年代后期开发应用的。分子中有三个羧基和一个膦酰基,具有对金属离子较强的螯合能力,显示出了较强的缓蚀和阻垢能力。近几年来,华东化工学院和南京化工学院对其合成和应用进行了系统研究,实验表明PBTCA能耐酸,碱和氧化剂作用,在pH>14时仍不发生水解,热稳定性好,在高硬,高碱,高温情况下,其阻垢性能优于HEDP,ATMP,是优良的阴极型缓蚀剂。特别是在高剂量使用时,是一种高效缓蚀剂。
(4)、大分子有机磷酸太阳是大家的教学设计
为增大有机磷酸类阻垢剂的钙离子容忍度,提高其对铁,锌,锰等氧化物和硅酸盐的分散稳定作用,研究者发现当有机磷酸分子以适当的结构形式存在时,随着相对分子质量的增
大,药剂在阻垢,缓蚀,复配增效等性能方面有明显的改善。20世纪90年代开始研制成功了相对分子质量在数百范围内的大分子有机磷酸,典型产品如多氨基多醚基亚基。
膦酸(PAPEMP),还有相对分子质量在2000以上的膦酰基羧酸共调聚物(POCA),膦酰基聚丙烯酸(PPCA)等。由于此类共聚物相对分子质量较大,因此不仅保持了羧酸类聚合物的阻垢分散性,而且提高了其缓蚀性能,兼有阻垢,分散,缓蚀和复配增效等多种功能,成为真正意义上的多功能阻垢缓蚀剂。何焕杰曾对大分子有机磷酸的研究现状和进展情况做过综述。
3.2、水溶性聚合物阻垢分散剂
(1)、水溶性均聚物
阻垢性能优越,无磷,非氮且易生物降解的水处理剂一直是研究者感兴趣的方向之一,目前有工业应用报道的均聚物主要有聚环氧琥珀酸(PESA)和聚天冬氨酸(PASP)两种产品。聚环氧琥珀酸(PESA)是较早开发成功的一个"绿"水处理剂品种。Betz实验室于20世纪90年代初开发出无磷,非氮的绿阻垢剂———聚环氧琥珀酸(PESA),它的毒性小,生物降解
性好,易为环境所接受。熊蓉春也曾成功制得PESA。作为阻垢剂,PESA主要用于冷却水处理,适用于高碱,高硬,高温条件。它与氯的相容性好,阻垢性能不受氯浓度的影响。PESA与磷酸钠,PBTCA等多种药剂复配使用均有较好的协同效应。
在高硬度,高碱度的水质条件下,PESA对碳酸钙的阻垢效果优于ATMP和HEDP。实验表明,相对分子质量在400~800的PESA阻垢性能最好。Donlar公司于20世纪90年代初期生产和使用了聚天冬氨酸(PASP),为此荣获了1996年度"美国总统绿化学挑战奖"。实验证明聚天冬氨酸具有良好的缓蚀阻垢性能,能抑制CaCO3,CaSO4和BaSO4垢的形成,可耐高温,热稳定性好,可应用于高温,高钙水系统及反渗透膜处理系统,所以对这类水处理剂的研究与开发在国外已成为热点。德国,美国,英国,日本,俄罗斯,法国,波兰等国的多家公司积极研究开发了PASP。有研究报道认为,PASP在相对分子质量为2000~5000,使用质量浓度为3~5mg/L时阻碳酸钙垢性能最佳;在相对分子质量为1000~4000,使用质量浓度为2~3mg/L时阻硫酸钙垢性能最佳;在相对分子质量为3000~4000,使用质量浓度为4~5mg/L时阻硫酸钡垢性能最佳。

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