稳锌药剂性能评价方法

技术领域

本发明涉及水处理剂性能评价技术领域，具体涉及一种稳锌药剂性能评价方法。

背景技术

在工业循环水处理中由于环保问题限制总磷排放小于0.5mg/L，因此长期占领水处理市场的磷系药剂逐渐被无磷药剂取代，而锌盐也成为无磷配方中与之匹配的缓蚀剂。锌盐缓蚀效果虽好但应用中也受限制，当循环水的pH＞8.3时锌盐易分解，生成氢氧化锌沉积物，不但影响缓蚀效果也影响传热效率。中石化发布的Q/SH0374无磷阻垢缓蚀剂或招标文件的总承包技术协议，都明确要求锌盐（以Zn

锌盐起缓蚀作用的是锌离子，为了充分发挥锌离子的缓蚀作用，需要稳锌药剂将锌离子稳定在水中。通过一系列实验和工业应用实践证明，水处理药剂中只有聚合物阻垢分散剂具有阻垢、稳磷、稳锌作用。但聚合物种类繁多，不同原料、不同厂家生产的聚合物千差万别，有的有稳磷作用但没有稳锌作用，而实际应用中需要的共聚物要有稳磷稳锌的双重作用，尤其是无磷含锌配方中的稳锌聚合物极为重要，需要评定筛选。

为测定水处理剂或聚合物的稳锌性能，中石化有“水处理剂稳锌性能评价方法”，该方法中将试验用水加四硼酸钠调解pH在9左右，水中没有碳酸盐碱度，这与实际循环水加酸运行PH在 8.5左右不符，且PH在9左右易促使锌盐沉积。因此需要建立一种稳锌药剂评定方法是，能够模拟循环水中加酸运行真实碱度和PH值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稳锌药剂性能评价方法，能够模拟循环水中加酸运行真实碱度和PH值。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种稳锌药剂性能评价方法，包括有以下步骤，

（1）制备水样：配制模拟循环水或取现场水；

（2）制备试样：在模拟循环水或现场水中加入稳锌药剂，得到模拟试样或现场试样，空白试样中不加稳锌药剂；

（3）加热反应：将模拟试样或现场试样和空白试样恒温水浴加热，当水浴温度达到反应温度时后恒温静置，反应结束后取出冷却；

（4）分析评价：取澄清液分析锌离子浓度，根据锌离子检测结果判断药剂稳锌性能；若使用模拟循环水进行检测时，在步骤（2）和步骤（3）之间还包括有碱度调节步骤；所述碱度调节步骤是加入碱式盐和酸式盐进行调节；

上述碱度调节步骤使用的碱式盐是碳酸盐；上述碱度调节步骤使用的酸式盐是碳酸氢盐；

步骤（1）中配制模拟循环水包括有以下步骤：

步骤1）：在1000mL容量瓶中加入去离子水800mL；

步骤2）：加入浓度为28g/L的氯化钙水溶液10mL和浓度为11g/L的锌离子水溶液2mL；

步骤3）：用去离子水定容1000mL摇匀，得到循环模拟水；

步骤（2）中制备模拟试样包括有以下步骤：

步骤S1：取500mL容量瓶加入稳锌药剂；

步骤S2：加循环模拟水400mL；

步骤S3：500mL容量瓶在摇动下依次加入浓度为42g/L的碳酸氢钠水溶液5mL，浓度为27g/L的碳酸钠水溶液2mL；

步骤S4：用循环模拟水定容至刻度摇匀，得到模拟试样；

所述的碳酸氢钠水溶液是用碳酸氢钠制备成42g/L的水溶液；以CaCO3计，该碳酸氢钠水溶液含有总碱度25mg/mL；

所述的碳酸钠水溶液是用无水碳酸钠制备成27g/L的水溶液；以CaCO3计，该碳酸钠水溶液含有总碱度25mg/mL；

所述的氯化钙水溶液是用无水氯化钙制备成28g/L的水溶液；以CaCO3计，该氯化钙水溶液含有钙离子25mg/mL；

所述的锌离子水溶液是用七水硫酸锌制备成11g/L的水溶液，该溶液含有锌离子2.5mg/mL；

更进一步的技术方案是步骤（3）中反应温度为60-80℃；当达到60-80℃后，恒温静置5-10小时，取出冷却。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少是如下之一：

1、在模拟循环水以及现场水中加入稳锌药剂之后，再进行碱度调节，碱度调节步骤使用的是碱式盐和酸式盐两种试剂进行调节，有利于模拟水中实际包括两种碱度的环境，同时两种碱度形成的pH值与实际循环水的pH值更吻合；

2、采用碱式盐和酸式盐两种试剂进行调节，使得更有利于将模拟水中pH值调节和稳定在在 8.5左右，有利于保持循环水中锌离子的状态，从而有利于更准确的检测出稳锌药剂的稳锌性能。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：一种稳锌药剂性能评价方法，包括有以下步骤，

（1）制备水样：配制模拟循环水或取现场水；

（2）制备试样：在模拟循环水或现场水中加入稳锌药剂，得到模拟试样或现场试样，空白试样中不加稳锌药剂；

（3）加热反应：将模拟试样或现场试样和空白试样恒温水浴加热，当水浴温度达到反应温度时后恒温静置，反应结束后取出冷却；

（4）分析评价：取澄清液分析锌离子浓度，根据锌离子检测结果判断药剂稳锌性能；若使用模拟循环水进行检测时，在步骤（2）和步骤（3）之间还包括有碱度调节步骤；所述碱度调节步骤是加入碱式盐和酸式盐进行调节。

在模拟循环水以及现场水中加入稳锌药剂之后，再进行碱度调节，碱度调节步骤使用的是碱式盐和酸式盐两种试剂进行调节，有利于模拟水中实际包括两种碱度的环境，同时两种碱度形成的pH值与实际循环水的pH值更吻合；采用碱式盐和酸式盐两种试剂进行调节，使得更有利于将模拟水中pH值调节和稳定在在 8.5左右，有利于保持循环水中锌离子的状态，从而有利于更准确的检测出稳锌药剂的稳锌性能。

优选的，上述碱度调节步骤使用的碱式盐是碳酸盐；上述碱度调节步骤使用的酸式盐是碳酸氢盐；循环水中的碱度既有碳酸氢盐碱度（主要），也有少量碳酸盐碱度，在模拟循环水中加入碳酸盐和碳酸氢盐，两种碱度和所形成的PH值与实际循环水吻合。本方法与中石化方法的区别在于不加四硼酸钠调PH值，而是用少量碳酸盐提升的PH值刚好在加酸控制的碱度和PH值范围内。一般加酸方案中控制PH＜8.5，复合剂中的聚合物能在PH值为8.0～8.5时有稳定住锌离子不沉积的功能，使循环水锌离子充分起到缓蚀作用，也能满足监控水中的锌离子达标。

优选的，步骤（1）中配制模拟循环水包括有以下步骤：在1000mL容量瓶中加入去离子水800mL；加入浓度为28g/L的氯化钙水溶液10mL和浓度为11g/L的锌离子水溶液2mL；用去离子水定容1000mL摇匀，得到循环模拟水；采用浓度适宜的氯化钙水溶液和锌离子水溶液，有利于贴合循环中的钙离子浓度和锌离子浓度，有利于分析稳锌药剂在实际的循环水环境中的稳锌性能，以及抗钙离子干扰的性能。

优选的，步骤（2）中制备模拟试样包括有以下步骤：取500mL容量瓶加入稳锌药剂；加循环模拟水400mL；500mL容量瓶在摇动下依次加入浓度为42g/L的碳酸氢钠水溶液5mL，浓度为27g/L的碳酸钠水溶液2mL；用循环模拟水定容至刻度摇匀，得到模拟试样；采用浓度为42g/L的碳酸氢钠水溶液和浓度为27g/L的碳酸钠水溶液，配合稳锌药剂的浓度和模拟循环水中的钙离子、锌离子浓度，有利于实际循环水的碱度和pH值吻合。

优选的，所述的碳酸氢钠水溶液是用碳酸氢钠制备成42g/L的水溶液；以CaCO3计，该碳酸氢钠水溶液含有总碱度25mg/mL；采用碳酸氢钠制备碳酸氢钠水溶液，有利于使得碳酸氢钠水溶液中的碱度适宜，有利于调节碱度，有利于使得模拟试样中的碳酸盐碱度更贴近实际循环水中的碳酸盐碱度。

优选的，所述的碳酸钠水溶液是用无水碳酸钠制备成27g/L的水溶液；以CaCO3计，该碳酸钠水溶液含有总碱度25mg/mL；采用无水碳酸钠制备碳酸钠水溶液，有利于使得碳酸钠水溶液中的碱度适宜，有利于调节碱度，有利于使得模拟试样中的碳酸盐碱度更贴近实际循环水中的碳酸盐碱度。

优选的，所述的氯化钙水溶液是用无水氯化钙制备成28g/L的水溶液；以CaCO3计，该氯化钙水溶液含有钙离子25mg/mL；采用无水氯化钙制备氯化钙水溶液，有利于使得模拟循环水中的钙离子浓度更贴近实际循环水中的钙离子浓度。

优选的，所述的锌离子水溶液是用七水硫酸锌制备成11g/L的水溶液，该溶液含有锌离子2.5mg/mL；采用七水硫酸锌制备锌离子水溶液，有利于使得模拟循环水中的锌离子浓度更贴近实际循环水中的锌离子浓度；有利于准确检测评价稳锌药剂的性能。

优选的，步骤（3）中反应温度为60-80℃；当达到60-80℃后，恒温静置5-10小时，取出冷却。温度达到反应温度后，恒温静置适宜时间，有利于锌离子在加热条件下沉积。

稳锌性能以η计，数值以%表示，按照下式计算:

其中，ρ2为加入水处理剂的试样试验后的锌离子浓度；

ρ1为不加入水处理剂的空白试样试验后的锌离子浓度；

ρ0为实验前的溶液实际的锌离子浓度。

取三组平行样，检测结果为平行测定的算术平均值；根据锌离子检测结果判断药剂稳锌性能优劣顺序，择优选用。

实施例2：一种稳锌药剂性能评价方法，采用与实施例1相同的方法，其中步骤（3）中反应温度为60℃；当达到60℃后，恒温静置5小时，取出冷却。温度达到反应温度后，恒温静置适宜时间，有利于锌离子在加热条件下沉积。

实施例3：一种稳锌药剂性能评价方法，一种稳锌药剂性能评价方法，采用与实施例1相同的方法，其中步骤（3）中反应温度为80℃；当达到80℃后，恒温静置10小时，取出冷却。温度达到反应温度后，恒温静置适宜时间，有利于锌离子在加热条件下沉积。

实施例4：一种稳锌药剂性能评价方法，一种稳锌药剂性能评价方法，采用与实施例1相同的方法，其中步骤（3）中反应温度为80℃；当达到80℃后，恒温静置10小时，取出冷却。温度达到反应温度后，恒温静置适宜时间，有利于锌离子在加热条件下沉积。在通过碳酸盐和碳酸氢盐调节了模拟试样中的碱度后，需要随之调节加热时间和温度，合理控制锌离子的沉降速度，有利于更准确检测分析评价稳锌药剂的性能。

实施例5：加入不同的盐调节碱度对pH值、碱度和检测结果的影响

实验组：采用实施例4的方法，通过加入碳酸钠和碳酸氢钠调节模拟试样的碱度和pH值；

对照组：采用与实验组同样的方法，区别在于加入四硼酸钠调节模拟试样的碱度和pH值。

实验组和对照组对检测的影响结果如表1所示。

表1

由此可知，对照组在模拟试样中加四硼酸钠调解pH，只能使得pH稳定在9左右，且模拟试样中没有碳酸盐碱度，这与实际循环水加酸运行PH在8.5左右不符，且PH在9左右易促使锌盐沉积。实验组稳锌药剂评定方法是模拟循环水中加酸运行真实碱度和PH值，水中碱度既有碳酸氢盐碱度（主要），也有少量碳酸盐碱度，两种碱度和所形成的PH值与实际循环水吻合，用少量碳酸盐提升的PH值刚好在加酸控制的碱度和PH值范围内。

实施例6：评价方法抗干扰试验

实验组：采用实施例4的方法，通过加入碳酸钠和碳酸氢钠调节模拟试样的碱度和pH值；模拟试样中，在加入稳锌药剂的同时，还加入稳磷药剂；

对照组：采用与实验组同样的方法，也加入稳磷药剂，区别在于加入四硼酸钠调节模拟试样的碱度和pH值。

本实施例中，使用的稳磷药剂采用市购稳磷药剂。

实验组和对照组对检测的影响结果如表2所示。

表2

由此可知，在实际的循环水环境中，除了使用稳锌药剂，还会配合使用稳磷药剂，稳磷药剂对稳定水中pH会产生一定影响，对锌离子的稳定也产生有较强的影响，从而导致平行检测样之间具有较大的差值。本实施例的实验组采用碳酸盐和碳酸氢盐水中碱度既有碳酸氢盐碱度（主要），也有少量碳酸盐碱度，两种碱度和所形成的PH值与实际循环水吻合，用少量碳酸盐提升的PH值刚好在加酸控制的碱度和PH值范围内，且在检测过程中，能够模拟实际循环水中包括的含磷试剂后，也能够避免含磷试剂对本检测方法产生干扰，能够稳定且准确的检测出模拟试样中实际的锌离子含量的变化。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。