新型阻垢劑 BHMTPMPA

（1.西安熱工研究院有限公司，陜西 西安  710032；2.東北電力大學(xué),吉林 132012；3.鄒平縣東方化工有限公司，山東 鄒平；4.華能楊柳青熱電有限公司，天津 300042；5.華能銅川電廠，陜西 銅川  727100）

1 阻垢技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

有機(jī)膦酸自 20 世紀(jì) 60 年代引入國(guó)內(nèi)循環(huán)水處理領(lǐng)域，由于其熱穩(wěn)定性好、耐水解、阻垢性能優(yōu)異而被廣泛應(yīng)用^[1].目前有機(jī)膦酸(ATMP、HEDP)及其鹽仍然是最廣泛應(yīng)用的阻垢劑，但其不能有效抑制膦酸鈣垢、鋅垢以及氧化鐵沉淀等。含磷化合物是微生物的營(yíng)養(yǎng)源之一，易滋養(yǎng)菌藻，使環(huán)境水體營(yíng)養(yǎng)化，從而造成水體污染[2]。有機(jī)膦系列阻垢劑在火電廠循環(huán)水系統(tǒng)使用，系統(tǒng)易滋生菌藻，產(chǎn)生粘泥，引發(fā)對(duì)銅合金、不銹鋼等凝汽器管的腐蝕。目前對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)排污水已限制磷的排放，因此開(kāi)發(fā)和應(yīng)用低磷或無(wú)磷、環(huán)境友好型的綠色阻垢劑已成為國(guó)內(nèi)外研究和發(fā)展的方向。

為控制低pH值下循環(huán)水系統(tǒng)的腐蝕，目前普遍采用堿性冷卻水處理法^[3]。在堿性處理?xiàng)l件下循環(huán)水及其處理技術(shù)有以下發(fā)展趨勢(shì)。

（1）為節(jié)約用水，循環(huán)水向高濃縮倍率技術(shù)發(fā)展，循環(huán)水水質(zhì)一般具有高硬度、高 pH 值得特點(diǎn)。

（2）為節(jié)約潔凈水源，中水會(huì)用于循環(huán)水系統(tǒng)成為當(dāng)前循環(huán)水用水的發(fā)展方向，新建大容量火力發(fā)電廠將

使用中水作為電廠建設(shè)立項(xiàng)的必要條件。中水作為補(bǔ)充水時(shí)，微生物及有機(jī)類物質(zhì)含量高，宜采用低

磷阻垢劑。

2 新型阻垢劑 BHMTPMPA 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

根據(jù)國(guó)內(nèi)外對(duì)有機(jī)膦阻垢劑結(jié)構(gòu)和阻垢機(jī)理的研究，并按目前循環(huán)水技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外相繼開(kāi)發(fā)出了大分子有機(jī)膦酸，其分子式為C₁₇H₁₄O₁₅N₃P₅，分子量為 685.00。

大分子有機(jī)膦阻垢劑分子結(jié)構(gòu)中，由于增加了-CH₂-，分子量隨之增大，相對(duì)磷含量明顯降低；在-CH₂-增加的同時(shí)，分子結(jié)構(gòu)中起關(guān)鍵阻垢作用的-PO（CH）₂基團(tuán)數(shù)量增加，阻垢性能得到顯著增強(qiáng)。不同有機(jī)膦阻垢劑分子機(jī)構(gòu)中磷含量見(jiàn)表 1。

壞水垢的正常結(jié)晶，從而抑制水垢的形成。

3 BHMT  阻垢性能試驗(yàn)

采用動(dòng)態(tài)模擬極限堿度法進(jìn)行BHMT阻垢性能試驗(yàn) ^[5]

（1） 試驗(yàn)水樣共選用 2 種，分別取自國(guó)內(nèi) 2 個(gè)火力發(fā)電廠循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)充水；試驗(yàn)溫度為 45℃±1℃

^[4] ；試驗(yàn)用BHMT由濟(jì)源市清源水處理有限責(zé)任公司提供，其符合表 2 的指標(biāo)要求。試驗(yàn)裝置工藝流程見(jiàn)圖 1。

先在循環(huán)水箱中注入試驗(yàn)用水，按加藥劑量加入試驗(yàn)用阻垢劑，攪拌均勻；再在補(bǔ)液槽中加入已按加藥劑量配置的試驗(yàn)用水；開(kāi)啟動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)裝置總電源開(kāi)關(guān)，開(kāi)啟循環(huán)水泵，調(diào)節(jié)流量計(jì)閥門(mén)，使循環(huán)水流量為 1000L/h；流量穩(wěn)定后，開(kāi)啟換熱器冷卻水閥門(mén)及換熱器加熱開(kāi)關(guān)；設(shè)定循環(huán)水箱溫度為

45℃。試驗(yàn)濃縮過(guò)程中邊濃縮邊補(bǔ)水，定期去氧，限定堿度 、氯根及硬度 ，直到求出極限濃縮倍率，停止試驗(yàn)^[5] 。

4 BHMT  阻垢性能試驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果

冷卻裝置

4.1    BHMT  單體阻垢性能

分別在選用的兩水樣中加入 BHMT 單體 6mg/L（按產(chǎn)品計(jì)）進(jìn)行阻垢性能試驗(yàn)，試驗(yàn)用水水質(zhì)及試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 3。

由表 3 可見(jiàn)，在 2 種試驗(yàn)水質(zhì)條件下，加入 BHMT6mg/L（按產(chǎn)品計(jì)）均可達(dá)到較理想的阻垢效果，

極限堿度分別可達(dá)到 9.01mmol/L 及 11.94/mmol/L。

4.2   BHMT  單體與傳統(tǒng)阻垢劑單體阻垢性能比較

對(duì)目前循環(huán)水處理普遍使用的有機(jī)膦類阻垢劑（ATMP、HEDP、EDTMPS、DTPMP） 、羧基膦酸阻垢劑（PBTCA）及逐漸推廣使用的多氨基多醚基膦酸阻垢劑（PAPEMP） 、環(huán)保型阻垢劑（PASP、PESA）與 BHMT 進(jìn)行阻垢性能對(duì)比試驗(yàn)。

在選用的兩水樣（水質(zhì)見(jiàn)表 3）中分別加入 BHMT 及其它阻垢劑 6mg/L（按產(chǎn)品計(jì)）進(jìn)行阻垢性能試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表 4。

①
所選用阻垢劑除 PAA 有效含量為 48%， HEDP 活性組分為 60%的產(chǎn)品外， 其他均為符合相關(guān)

國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。

從表 4 可看出， 在 2 種試驗(yàn)水質(zhì)及相同阻垢劑加入劑量條件下， BHMT 單體阻垢性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)有機(jī)膦阻垢劑 ATMP、HEDP、DTPMP 及環(huán)保型阻垢劑 PESA、PASP，并優(yōu)于羧基膦酸阻垢劑 PBTCA，略優(yōu)于大分子阻垢劑 PAPEMP。

4.3  BHMT  復(fù)配配方阻垢性能

BHMT 符合配方是以 BHMT 為主要成分，輔以其它成分復(fù)配而德/這些成分包括：目前循環(huán)水處理普遍

使用的有機(jī)膦類阻垢劑（ATMP、HEDP） 、羧基磷酸阻垢劑（PBTCA） 、聚合物分散劑、共聚物分散劑中的一種或多種阻垢劑。3 個(gè)符合配方（以下簡(jiǎn)稱 BHMT-1，BHMT-2，BHMT-3）的 BHMT-1 中 BHMT含量較高， 約為 50% （質(zhì)量百分比， 下同） ； BHMT-2、 BHMT-3 中 BHMT 含量較低， 為 20%～30%； BHMT-1，BHMT-2，BHMT-3 中其它阻垢劑共 20%～50%；BHMT-1、BHMT-2、BHMT-3 固體含量相同，均約為 35%。試驗(yàn)用水仍取自所選的 2 個(gè)火電廠，但由于季節(jié)影響，同一水源水質(zhì)較表 3、表 4 有所變化。試驗(yàn)結(jié)見(jiàn)表5

①傳統(tǒng)復(fù)合配方由有機(jī)膦、聚合物分散劑等復(fù)配而成，總固體含量約為 35%。

從表 5 可看出，在 2 種試驗(yàn)水質(zhì)條件下，以 BHMT 為主的復(fù)合配方具有良好的阻垢性能，極限堿度

可達(dá) 11.50mmol/L， 極限濃縮倍率可達(dá) 4.40， 阻垢性能優(yōu)于傳統(tǒng)復(fù)配配方。 BHMT 復(fù)合配方性能受 BHMT在配方中含量大小影響較大，BHMT 含量高的符合配方阻垢性能明顯優(yōu)越。

4.4  試驗(yàn)水樣磷含量分析

注： ①所選用阻垢劑除 HEDP 活性組分含量為 60%的產(chǎn)品外，其他均為符合相關(guān)國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品；

②傳統(tǒng)復(fù)合配方由有機(jī)膦、聚合物分散劑等復(fù)配而成，總固體含量為 35%。

從表 6 可得出，在相同加入劑量下，BHMT單體濃縮倍率每提高 1.0 時(shí)磷含量增加值較低，為

1.23mg/L(以PO ₄^3- 計(jì)） ，與低磷阻垢劑PAPEMP相當(dāng)，約為傳統(tǒng)有機(jī)膦阻垢劑ATMP、HEDP的 50%。復(fù)配配方中采用BHMT，濃縮倍率每提高 1.0 磷含量增加值較傳統(tǒng)有機(jī)膦復(fù)配配方降低 30%～50%。

5 結(jié) 論

（1） 在試驗(yàn)水質(zhì)條件下，單體使用及在符合配方中使用，BHMT 均具有較好的阻垢效果。

（2） 在試驗(yàn)水質(zhì)條件下，BHMT 單體阻垢性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)有機(jī)膦阻垢劑 ATMP、HEDP、DTPMP 及環(huán)保型阻垢劑 PESA、PASP，且優(yōu)于羧基膦酸阻垢劑 PBTCA，略優(yōu)于大分子阻垢劑 PAPEMP。

（3） 在試驗(yàn)水質(zhì)條件下，BHMT 復(fù)合配方阻垢性能優(yōu)于傳統(tǒng)有機(jī)膦配方。

（4） 使用 BHMT 可明顯降低磷含量。使用單體 BHMT，達(dá)到極限濃縮倍率時(shí)試驗(yàn)水樣中磷含量與低磷阻垢劑PAPEMP 相當(dāng)，約為傳統(tǒng)有機(jī)膦阻垢劑 ATMP、HEDP 的 50%；復(fù)配配方中采用 BHMT，達(dá)到極限濃縮倍率時(shí)試驗(yàn)水樣中磷含量較傳統(tǒng)有機(jī)膦復(fù)配配方可降低 30%～50%。

（5） BHMT 用于循環(huán)水，可有效提高循環(huán)水濃縮倍率，降低循環(huán)水的耗水率。

（6） BHMT 的使用可有效降低循環(huán)水排污水磷含量，有力環(huán)保；同時(shí)，可減輕磷系阻垢劑造成微生物增殖而

引起的腐蝕。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1] 郭軍科，楊紅民，磷系和含磷緩蝕阻垢劑的現(xiàn)狀及展望[ ].天津電力技術(shù)，2002， （1）.

[2] 宋彥梅，綠色阻垢劑的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用進(jìn)展[ ].工業(yè)水處理，2005，25（9）.

[3] 唐受印，戴友芝等.工業(yè)循環(huán)冷卻水處理[ ].化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[4] 葉文玉. 水處理化學(xué)品[ ].化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[5] 高秀山，羅獎(jiǎng)合，楊東方，等.火電廠循環(huán)冷卻水處理[ ].中國(guó)電力出版社，2001.