(阻垢剂性能评定方法.doc

阻垢剂性能评定方法中的问题与讨论 ?????阻垢分散作用是水质稳定剂的主要基本功能。建立正确、简便、客观的阻垢剂性能评定方法是广大水处理工作者的任务之一。目前我国实验室常用的评定方法主要有静态阻垢法、鼓泡法和极限碳酸盐硬度法川等。这些方法大多存在测定时间长、操作烦琐、重现性不理想等缺点，为此，在综合评价、改进这些方法的基础上，我们又先后提出了pH位移法和电导法等评定方法。与经典方法相比，pH位移法和电导法具有实验周期短(由6一24h缩减到2一10min)、操作简单(只需1台pH计或电导率仪)、数据重现性好等特点，但它们所反映的仍只是鳌合作用的贡献，测定结果同样也不能反映阻垢剂的综合性能。虽然量热法可同时反映晶体成核和生长过程的贡献，但受温度测量精度(采用贝克曼温度计，测温精度为0.001)的影响，方法的系统误差较大，较难反映不同阻垢剂之间的细微差别。因此，探索客观、公正、简便的实验室评定阻垢剂综合阻垢性能的方法，是一项具有实际意义的工作。1阻垢剂作用机理????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。且在实验室评定试验中，分散作用是鳌合作用的补救措施，晶格畸变作用是分散作用的补救措施。1.1鳌合作用????由中心离子和某些合乎一定条件的同一多齿配位体的两个或两个以上配位原子键合而成的具有环状结构的配合物的过程称为鳌合作用。鳌合作用的结果是使得成垢阳离子(如ca2+，Mg2+等)与鳌合剂作用生成稳定的鳌合物，从而阻止其与成垢阴离子(如co32一，5042一，Po4，一和51032一等)的接触，使得成垢的几率大大下降。鳌合作用是按化学计量进行的，如1个EDTA分子鳌合1个二价金属离子。鳌合剂的鳌合能力可用钙鳌合值来表示。通常商品水处理剂的鳌合能力(以下各药剂活性组分质量分数均为50%，鳌合能力以CaCO3计):氨基三亚甲基麟酸(ATMP)—300?mg/g;二乙烯三氨五亚甲基麟酸(DTPMP)—450?mg/g;乙二胺四乙酸(EDTA)—15om岁g;经基亚乙基二麟酸(HEDP)—45om扩g。折合算来，1?mg鳌合剂只能鳌合不足0.5?mgCaCO3垢。若需将总硬为smm0FL的钙镁离子稳定在循环水系统中，所需的鳌合剂为l000m郭L，这种投加量在经济上是无法承受的。由此可见，阻垢剂鳌合作用的贡献只是其中很小一部分。但在中低硬度水中，起重要作用的仍是阻垢剂的鳌合作用。1.2分散作用????分散作用示意如图1所示。分散作用的结果是阻止成垢粒子间的相互接触和凝聚，从而可阻止垢的生长。成垢粒子可以是钙、镁离子，也可以是由千百个CaCO3和MgCO3分子组成的成垢颗粒，还可以是尘埃、泥沙或其他水不溶物。分散剂是具有一定相对分子质量(或聚合度)的聚合物，分散性能的高低与相对分子质量(或聚合度)的大小密切相关。聚合度过低，则被吸附分散的粒子数少，分散效率低;聚合度过高，则被吸附分散的粒子数过多，水体变浑浊，甚至形成絮体(此时的作用与絮凝剂相近)。与鳌合作用相比，分散作用是高效的。实验表明，1?mg分散剂可使10一100?mg的成垢粒子稳定存在于循环水中，在中高硬度水中，阻垢剂的分散功能起主要作用。?1.3晶格畸变作用????当系统的硬度、碱度较高，所投人的鳌合剂、分散剂不足以完全阻止它们析出的时候，它们就不可避免地析出。如果没有分散剂的存在，垢的生长将服从晶体生长的一般规律，所形成的垢坚固地附着在热交换器表面上。如果有足量的分散剂的存在，由于成垢粒子(由成百上千个CaCO3分子组成)被分散剂吸附、包围，阻止了成垢粒子在其规则的晶格点阵上排列，从而使所生成的污垢松软、易被水流的冲刷而带走。投加与不投加分散剂时所形成的垢样的X-衍射图和电子扫描电镜照片如图2、图3所示。?????从图2、图3可以看出:不加分散剂的CaCO3垢样具有规则的外形，质地坚硬，其X一衍射图也具有确定的峰;投加分散剂后，CaCO3垢样呈无定型状态，质地松软，其X一衍射图的晶体特征较弱，表明分散剂的存在确实改变了晶体的结构，具有较好的晶格畸变作用。在高硬重垢水中，阻垢剂的晶格畸变性能起主要作用。2阻垢性能评定方法及其特点2.1鳌合能力与部分分散能力的测定????在阻垢剂评定试验中，将达平衡后的试样静置10h或凉至室温，用EDTA滴定上层清液或滤液中的稳定钙离子浓度，以上层清液或滤液中稳定钙离子浓度的多少来评价阻垢剂阻垢性能的优劣。属于这种评定方法的有静态阻垢法、鼓泡法和极限碳酸盐硬度法等。????在有阻垢剂存在的条件下，溶液中Ca2+的存在形式有以下几种:自由钙离子(比例很小)、含钙离子对(如[CaOH」+，[CaSO4」。，[CaCI」+，[CaC12」0，[CaHCO3」+等，比例较小)、钙鳌合物(所占比例与所