一種循環(huán)水中鐵離子分散劑性能的評價方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于工業(yè)循環(huán)水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于循環(huán)水系統(tǒng)中鐵離子 分散劑性能評價的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國是世界上水資源缺乏的國家之一。隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，用水量越來越大，很 多地區(qū)出現(xiàn)了不同程度的水資源不足，節(jié)約用水是解決水危機(jī)的重要方法。工業(yè)冷卻用水 在我國工業(yè)用水中占了相當(dāng)大的比重，是我國目前和今后工業(yè)節(jié)水工作的重點(diǎn)，提高工業(yè) 冷卻水的濃縮倍率，使我國工業(yè)企業(yè)循環(huán)冷卻水的濃縮倍率普遍達(dá)到5倍以上，并逐步實(shí) 現(xiàn)近零排放，將是今后水處理重要的發(fā)展方向。
[0003] 然而，在不斷提高循環(huán)水的濃縮倍率的過程中，冷卻水中的各種離子也在不斷濃 縮，而且從冷卻塔中帶人大量塵土、孢子、溶解氧和細(xì)菌，造成水質(zhì)變壞，給整個冷卻水系統(tǒng) 帶來了嚴(yán)重的腐蝕、結(jié)垢、菌藻等問題。
[0004] 為控制高濃縮倍率的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的腐蝕、結(jié)垢、菌藻等問題，需要不斷開發(fā)控 制腐蝕、結(jié)垢、菌藻等問題的技術(shù)，為此國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)出臺了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)來評價各類技術(shù) 的效果好壞，其中腐蝕控制的評價方法有《GB/T 18175-2000水處理劑緩蝕性能的測定旋 轉(zhuǎn)掛片法》，結(jié)垢控制的評價方法有《GB/T16632-2008水處理劑阻垢性能的測定碳酸鈣沉積 法》、《HG/T 2024-1991水處理劑阻垢性能測定方法鼓泡法》等。然而當(dāng)系統(tǒng)存在一定的腐 蝕時，濃縮倍率越高，系統(tǒng)中的鐵離子越高，尤其是現(xiàn)在很多循環(huán)冷卻水系統(tǒng)采用中水作為 循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)水，中水中的鐵離子一般含量較高，在經(jīng)過多次循環(huán)、高倍濃縮后，鐵離子 在循環(huán)冷卻水中極易沉積產(chǎn)生大量絮狀沉淀，并與系統(tǒng)中其他離子產(chǎn)生共沉淀現(xiàn)象，這給 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)帶來諸多危害，如增大循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的濁度、引起系統(tǒng)堵塞、導(dǎo)致系統(tǒng)pH 值波動等，為使高濃縮倍率的循環(huán)冷卻水中的鐵離子穩(wěn)定分散，需要添加鐵離子分散劑，以 使系統(tǒng)中的鐵離子能夠穩(wěn)定分散在水體中而不發(fā)生沉積，但對鐵離子分散劑的性能評價目 前在國內(nèi)還沒有一個有效的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有循環(huán)水中鐵離子分散劑性能的評價，提出一種簡單、快 速的實(shí)驗室評價方法，可在較短時間內(nèi)有效地評價針對某一特定水質(zhì)鐵離子分散劑的分散 效果評價，為新型鐵離子分散劑的開發(fā)及應(yīng)用提供一種有效的評價手段。
[0006] 本發(fā)明的一種循環(huán)水中鐵離子分散劑性能的評價方法，包括：
[0007] 采用現(xiàn)場水或配制水作為實(shí)驗水，采用去離子水作為補(bǔ)充水，將實(shí)驗水置于實(shí)驗 燒杯中，補(bǔ)充水置于補(bǔ)水箱中，設(shè)置好自動液位感應(yīng)器，通過自動液位感應(yīng)器實(shí)時補(bǔ)充實(shí)驗 過程中實(shí)驗水蒸發(fā)掉的水分，以確保實(shí)驗水體積在實(shí)驗過程中恒定不變，在恒定溫度下，用 曝氣頭給實(shí)驗水恒速鼓泡；運(yùn)行時間根據(jù)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)實(shí)際狀況確定，實(shí)驗結(jié)束后取出 實(shí)驗水，靜止穩(wěn)定后測定實(shí)驗水上層清液的鐵離子濃度；其中同一批次的空白試驗與添加 鐵離子分散劑的實(shí)驗時間應(yīng)相同；根據(jù)空白試驗與添加鐵離子分散劑的實(shí)驗所得到的上層 清液中鐵離子濃度的變化來判斷該鐵離子分散劑的分散性能。
[0008] 本發(fā)明的一種循環(huán)水中鐵離子分散劑性能的評價方法，其具體實(shí)驗步驟如下：
[0009] (1)配制實(shí)驗水
[0010] 采用循環(huán)水系統(tǒng)現(xiàn)場水樣或者按照現(xiàn)場水樣配制一定水質(zhì)條件的實(shí)驗水5L，其中 1/2體積的實(shí)驗水用于空白試驗，1/2體積的實(shí)驗水用于鐵離子分散劑性能評價實(shí)驗，測定 實(shí)驗水初始的鐵離子濃度，記為y ;
[0011] ⑵做空白實(shí)驗
[0012] 選擇一個實(shí)驗溫度T為30~70°C之間，將1/2體積的實(shí)驗水加入到實(shí)驗燒杯中， 實(shí)驗中通過恒溫水浴保持系統(tǒng)溫度恒定，同時設(shè)置鼓泡速度、實(shí)驗水液位，將去離子水加入 到補(bǔ)水槽中；
[0013] 設(shè)實(shí)驗總時長為5h，則實(shí)驗結(jié)束后，靜止lh，測定實(shí)驗水上層清液中的鐵離子濃 度y。，得到空白試驗的鐵離子保有率BQ= (yQ/y) X100%。
[0014] (3)做鐵離子分散劑性能評價實(shí)驗
[0015] 選擇與空白試驗相同的實(shí)驗溫度，將1/2體積的實(shí)驗水加入到實(shí)驗燒杯中，加入 一定濃度的鐵離子分散劑，按以上步驟（2)測定添加了鐵離子分散劑后實(shí)驗水最終的鐵離 子濃度yi，得到鐵離子分散劑性能評價實(shí)驗的鐵離子保有率隊=(y /y) X 100 %。
[0016] (4)計算鐵離子分散劑的分散率K(% )
[0018] 式中：κ為鐵咼子分散劑的分散率（％ );
[0019] y為實(shí)驗水的原始鐵離子濃度（mg/L);
[0020] y。為空白實(shí)驗的鐵離子濃度（mg/L);
[0021] 71為添加了鐵離子分散劑的實(shí)驗的鐵離子濃度（mg/L)。
[0022] 本發(fā)明的評價方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果為：
[0023] 目前，在國內(nèi)對鐵離子分散劑的性能評價還沒有一個有效的方法，本發(fā)明的目的 是針對現(xiàn)有循環(huán)水中鐵離子分散劑性能的評價，提出一種簡單、快速的實(shí)驗室評價方法，該 方法可在較短時間內(nèi)有效地評價針對某一特定水質(zhì)鐵離子分散劑的分散效果評價，為新型 鐵離子分散劑的開發(fā)及應(yīng)用提供一種有效的評價手段。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發(fā)明方法所采用的循環(huán)水模擬評價裝置簡圖。
[0025] 圖2為不同溫度下鐵離子分散劑的性能對比圖。
[0026] 圖3為不同鐵離子濃度條件下鐵離子分散劑的性能對比圖。
[0027] 圖4為不同加藥濃度條件下鐵離子分散劑的性能對比圖。
[0028] 圖5為不同種類鐵離子分散劑的性能對比圖。
[0029] 圖中，1一空氣；2-液位感應(yīng)器；3-試驗燒杯；4 一恒溫水?。?-攪拌器；6-加熱 管；7-變送器；8-電磁閥；9-補(bǔ)水箱；10-曝氣頭；11-補(bǔ)液管；12-熱敏電阻；13-控 溫儀；14-電源。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步描述，但并不限制本發(fā)明。
[0031] -種實(shí)驗室簡單、快速評價鐵離子分散劑性能的方法，采用循環(huán)水模擬裝置，評價 過程中通過鼓泡器通入一定體積的空氣模擬現(xiàn)場循環(huán)水與空氣充分接觸的狀態(tài)，通過實(shí)時 補(bǔ)充去離子水固定實(shí)驗水的體積，實(shí)驗結(jié)束后根據(jù)空白實(shí)驗與添加了鐵離子分散劑的實(shí)驗 所得到的實(shí)驗水上層清液的鐵離子濃度變化來判斷該鐵離子分散劑的分散性能。該專利適 用于評價應(yīng)用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的所有類型的鐵離子分散劑。
[0032] 本發(fā)明的一種循環(huán)水中鐵離子分散劑性能的評價方法所用的實(shí)驗裝置如圖1所 不。
[0033] 圖1中實(shí)驗水采用現(xiàn)場水或配制水，補(bǔ)充水采用去離子水，將實(shí)驗水置于實(shí)驗燒 杯3中，補(bǔ)充水置于補(bǔ)水箱9中，設(shè)置好自動液位感應(yīng)器3,通過液位感應(yīng)器3實(shí)時補(bǔ)充實(shí)驗 過程中實(shí)驗水蒸發(fā)掉的水分，以確保實(shí)驗水體積在實(shí)驗過程中恒定不變，在恒定溫度下，用 曝氣頭10給實(shí)驗水恒速鼓泡。運(yùn)行時間根據(jù)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)實(shí)際狀況確定，一般為5h，實(shí) 驗結(jié)束后取出實(shí)驗水，靜止lh后測定是實(shí)驗水上層清液的鐵離子濃度。同一批次的空白試 驗與添加鐵離子分散劑的實(shí)驗時間必須相同。根據(jù)空白試驗與添加鐵離子分散劑的實(shí)驗所 得到的上層清液中鐵離子濃度的變化來判斷該鐵離子分散劑的分散性能，通過系列實(shí)驗可 確定最佳的鐵離子分散劑的投加量。
[0034] 實(shí)施例1
[0035] 利用本發(fā)明的一種循環(huán)水中鐵離子分散劑性能的評價方法對實(shí)驗室配水和現(xiàn)場 水進(jìn)行評價，具體實(shí)施步驟如下：
[0036] (1)配制實(shí)驗水
[0037] 實(shí)驗水采用現(xiàn)場水，其中含有鈣離子含量為40mg/L、碳酸氫根離子含量為84mg/ L、鐵離子含量為5mg/L，pH為8. 50,實(shí)驗水初始的鐵離子濃度y = 5mg/L，實(shí)驗水體積為 2. 5L ；
[0038] (2)做現(xiàn)場水空白試驗
[0039] 實(shí)驗溫度為50°C，實(shí)驗中通過恒溫水浴保持系統(tǒng)各溫度恒定，取實(shí)驗水2. 5L置于 3. 0L的燒杯中，將燒杯置于50°C的恒溫水浴中，開啟恒速曝氣頭，設(shè)定好自動補(bǔ)水液位感 應(yīng)系統(tǒng)，使實(shí)驗過程中實(shí)驗水液位恒定不變；
[0040] 實(shí)驗總時間為5h，則實(shí)驗結(jié)束后，靜止lh，測定空白實(shí)驗中實(shí)驗水上層清液的鐵 離子濃度7。= 0. 15mg/L，得到空白試驗不同溫度下鐵離子的保有率8。= 3.00% ;
[0041] (3)做現(xiàn)場水分散實(shí)驗
[0042] 在實(shí)驗水中加入4mg/L的鐵離子分散劑sun-2,按照以上步驟（2)測定加藥實(shí)驗后 實(shí)驗水上層清液中鐵離子濃度yi= 4. 17mg/L，得到分散劑sun-2對鐵離子的保有率B 1 =83. 40%，得到分散劑評價實(shí)驗的分散率K = 82. 89%。
[0043] (4)實(shí)驗水采用配水，其中含有l(wèi)llmg/L的CaCl2 (鈣離子濃度為40mg/L)、116mg/L 的NaHC03 (碳酸氫根離子濃度84mg/L)和14. 51mg/L的FeCl3，采用2g/L的氫氧化鈉溶液 調(diào)節(jié)配制的實(shí)驗水的pH值至8. 50,配水的初始鐵離子濃度y = 5mg/L ;按照以上步驟（2) 測定配水空白試驗結(jié)束后上層清液的鐵離子濃度％= 0. 02mg/L，得到配水空白試驗鐵離子 的保有率BQ=0. 40%;按照以上步驟⑵測定配水加入4mg/L的鐵離子分散劑sun-2的試 驗結(jié)束后上層清液的鐵離子濃度yi= 3. 95mg/L，得到在配制的實(shí)驗水中分散劑sun-2對鐵 離子的保有率隊=79. 00%，得到分散劑評價實(shí)驗的分散率K = 78. 92% ;
[0044] 實(shí)施例2
[0045] 利用本發(fā)明的一種循環(huán)水中鐵離子分散劑性能的評價方法對不同溫度下的分散 劑sun-2的評價，具體實(shí)施步驟如下：
[0046] (1)配制實(shí)驗水
[0047] 實(shí)驗水采用配水，其中含有 lllmg/L 的 CaCl2、116mg/L 的 NaHCOjP 14. 51mg/L 的 鐵離子，采用2g/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)配制的實(shí)驗水的pH值至8. 50,實(shí)驗水初始的鐵離 子濃度y = 5mg/L，實(shí)驗水體積為2. 5L ;
[0048] (2)做空白試驗
[0049] 實(shí)驗溫度為30 °C、40 °C、50 °C、60 °C、70 °C，實(shí)驗中通過恒溫水浴保持系統(tǒng)各溫度恒 定，取配制好的實(shí)驗水2. 5L置于3. 0L的燒杯中，將燒杯置于30°C的恒溫水浴中，開啟恒 速曝氣頭，設(shè)定好自動補(bǔ)水液位感應(yīng)系統(tǒng)，使實(shí)驗過程中實(shí)驗水液位恒定不變，40°C、50°C、 60 °C、70 °C的空白試驗方法同30 °C的空白試驗；
[0050] 實(shí)驗總時間為5h，則實(shí)驗結(jié)束后，靜止lh，測定空白實(shí)驗中實(shí)驗水上層清液的鐵 離子濃度 y〇(3(TC ) = 0· 01mg/L，y(j(4(rC ) = 0· 01mg/L，y(j(5(rC ) = 0· 02mg/L，y(j(6(rC ) =0· 02mg/L，yQ(70°C ) = 0· 03mg/L，得到空白試驗不同溫度下鐵離子的保有率BQ(30°C ) =0. 20%, B〇(40°C ) = 0. 20%, B〇(50°C ) =