CN102303926A

CN102303926A - 一种海水淡化一级反渗透产水中的缓蚀剂

Info

Publication number: CN102303926A
Application number: CN201110235333A
Authority: CN
Inventors: 胡家元; 曹顺安; 尹力; 梁沁沁; 谢建丽
Original assignee: Wuhan University WHU
Current assignee: Wuhan University WHU
Priority date: 2011-08-17
Filing date: 2011-08-17
Publication date: 2012-01-04

Abstract

本发明涉及一种海水淡化一级反渗透产水中的缓蚀剂，由葡萄糖酸钠与硅酸钠组成，葡萄糖酸钠与硅酸钠质量比为1:2~1:3，混合药剂的浓度为20mg/L~30mg/L。因为配方中无磷酸盐，对环境几乎无害。另外每吨水的药剂费用仅为0.075元~0.112元，具有很好的经济性。

Description

一种海水淡化一级反渗透产水中的缓蚀剂

技术领域

本发明涉及一种海水淡化一级反渗透产水中的缓蚀剂，属于海水淡化技术领域。

背景技术

随着用水量的不断增加以及天然水体的普遍污染，淡水资源短缺已成为限制国民经济发展的主要瓶颈之一。伴随着反渗透技术的成熟，利用反渗透技术从海水中获取淡水在世界各国得到了广泛应用。由于采用一级反渗透技术即能除去海水中99%的盐分，使产水含盐量接近于天然淡水，方法经济可靠；因此，一级反渗透技术已经成为解决沿海地区供水问题的主要途径。火力发电厂作为用水大户，每年因设备冷却、冲洗等用途需耗费大量的淡水。随着水资源紧缺问题的日益突出，国家对火电厂用水的限制也愈加严格，对于沿海地区新建电厂，均要求利用海水淡化技术从海水中制取生产生活用水。因此，现阶段沿海地区新建的电厂均建有反渗透设备，而一些已建成但没有反渗透的电厂也在逐渐的增加反渗透除盐装置。

在火电厂中，海水淡化一级反渗透产水主要用于全厂的杂用水系统，用途包括设备冷却，脱硫制浆，消防用水，煤场喷淋，厂区冲洗等。而杂用水系统金属材质包括碳钢及紫铜。实际运行情况表明，海水淡化一级反渗透产水对上述金属具有强腐蚀性，许多火电厂海水淡化一级反渗透工程的配水管网有严重的腐蚀现象，经长距离输送后出水呈棕黄色，管内有大量腐蚀产物。这不仅严重影响供水水质，而且将直接威胁着配水管网的安全，甚至将影响着整个电厂的正常高效运行。

目前，国内外主要采用投加氢氧化钠等碱化剂调节pH值或者投加含钙、镁、碳酸根离子的盐类等方法来减缓海水淡化一级反渗透产水对金属材质的腐蚀作用，不仅基建、运行费用高，效果不佳，而且向海水淡化一级反渗透产水中引入了大量的硬度离子后，会使后续管路中存在着结垢趋势，不适宜在火电厂中推广应用。当前，也有学者（刘光洲，王海涛，等，一种海水淡化一级反渗透水的缓蚀剂，公布号：CN101705489.A）借鉴于循环冷却水运行经验，采用高磷酸盐的缓蚀剂配方来减缓金属在海水淡化一级反渗透水中的腐蚀，取得了一定的效果，但也存在一些不足：（1）磷酸盐易引起富营养化等环境问题，含高磷酸盐的废水对环境危害大，需高昂的废水处理成本；（2）磷酸盐对同时存在于系统中的紫铜等铜合金有侵蚀性；（3）药剂加药量大，运行费用高，药剂成本在0.2元-0.6元/吨之间，这对于每天耗水量达到1万吨的大型火电厂来说，运行费用太高，无法承受。（4）药剂组分在高浓度时会相互反应产生沉淀，必须分开投加，运行管理复杂且设备占地面积大。因此，探索一种高效、环保、廉价、保护范围广泛、实施便捷的缓蚀方法，对火电厂配水管路中碳钢及紫铜材质均能进行有效的保护，具有重大的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种海水淡化一级反渗透产水中的缓蚀剂。

为达到上述效果，本发明采用常用、无毒的缓蚀剂作为复配成分，根据药剂之间的协调作用，进行复配实验，以降低缓蚀剂用量及增强缓蚀效果。实验表明，葡萄糖酸钠对一级反渗透产水中的碳钢具有明显的缓蚀效果，但清除表面腐蚀产物之后发现，试片表面有一些细小的蚀点，表明葡萄糖酸钠在碳钢表面成膜较为疏松，无法完全抑制氯离子的侵蚀。而硅酸钠能够有效的防止氯离子的侵蚀，因此将上述药剂进行复配。

经实验优化选择后得到的缓蚀剂配方如下：

由葡萄糖酸钠与硅酸钠组成，葡萄糖酸钠与硅酸钠质量比为1:2~1:3，混合药剂的浓度为20mg/L~30mg/L。

同时，该配方对紫铜也具有很好的缓蚀效果。

实验采用旋转挂片仪进行挂片，以失重法衡量缓蚀效果。模拟流速为0.4m/s，经72h旋转挂片仪挂片后，以失重法分别测量加入缓蚀剂前后的一级反渗透产水中碳钢、紫铜腐蚀速度，并由此计算出缓蚀率。本发明从上述配方中，选择三组具体组成进行实验，结果见表1。腐蚀速率计算公式见式（1），缓蚀率计算公式见式（2）。

（1）

式中，表示采用平均厚度变化指标表示的金属腐蚀速度，单位mm/a；

表示试样原始质量，单位g；

Figure 2011102353339100002DEST_PATH_IMAGE004

表示试样清除腐蚀产物后的质量，单位g；表示金属材料的密度，单位g/cm³；

表示试样的表面积，单位m²；

表示腐蚀时间，单位h。

Figure 2011102353339100002DEST_PATH_IMAGE008

（2）

式中，

和

Figure 2011102353339100002DEST_PATH_IMAGE010

分别表示金属在有缓蚀剂和无缓蚀剂条件下的腐蚀速率，单位mm/a。

表1 加入缓蚀剂前后的海水淡化一级反渗透产水中金属的腐蚀速度及缓蚀率

本发明能够使火电厂配水管网中碳钢、紫铜管材在流动状态下的海水淡化一级反渗透产水中的腐蚀速率分别由1.2183mm/a和0.0725mm/a下降至0.1060mm/a及0.0064mm/a以下，缓蚀率大于91%；且完全抑制了点蚀现象的产生，从而极大的缓解了海水淡化一级反渗透产水对管道的腐蚀作用，大大延长了管道、设备的使用寿命。同时，因为配方中无磷酸盐，对环境几乎无害，废水可直接排放。

对比文件CN101705489.A中缓蚀剂配方为：聚磷酸钠25-75mg/L，硫酸锌5-10mg/L，偏硅酸钠为5-15mg/L。以最低药剂量计算（即聚磷酸钠25mg/L，硫酸锌5mg/L，偏硅酸钠为5mg/L），每1000吨水需要的药剂量为聚磷酸钠25kg+硫酸锌5kg+偏硅酸钠为5kg。按照现在市场价：聚磷酸钠6元/kg，硫酸锌5.5元/kg，硅酸钠3.5元/kg。则1000吨水需要的药剂费一共为25*6+5*5.5+5*3.5=150+27.5+17.5=195元，约为0.2元/吨。

而使用本发明的缓蚀剂，混合药剂的浓度为20mg/L~30mg/L，以药剂复配比为1:3计算时，药剂量为：葡萄糖酸钠5mg/L+硅酸钠为15mg/L ~ 葡萄糖酸钠7.5mg/L+硅酸钠为22.5mg/L。每1000吨水需要的药剂量为葡萄糖酸钠5kg+硅酸钠为15kg ~ 葡萄糖酸钠7.5kg+硅酸钠为22.5kg。按照现在市场价：葡萄糖酸钠4.5元/kg，硅酸钠3.5元/kg计算，则1000吨水需要的药剂费最低为5*4.5+15*3.5=75元，药剂费最高为7.5*4.5+22.5*3.5=112.5元。每吨水的药剂费用仅为0.075元~0.112元，具有很好的经济性。另外，可将葡萄糖酸钠和硅酸钠直接混合后一同配制浓溶液，由一个加药点添加药剂，即一套加药系统即可完成加药过程，设备简单，运行管理极为方便。

具体实施方式

该缓蚀剂的使用方法是：将药剂按质量比混合，配制成10wt%的浓溶液后，根据需要处理的水量，利用加药系统将足量药剂加入到海水淡化一级反渗透产水出水母管中，通过水流流动混合，维持药剂浓度在20mg/L~30mg/L。

下面通过实施例对本发明做进一步的描述。

实施例1：

本实施例涉及一种海水淡化一级反渗透产水中金属缓蚀剂，缓蚀剂的复配质量比为1:3，复配缓蚀剂浓度为20mg/L，即葡萄糖酸钠为5mg/L，硅酸钠为15mg/L。采用旋转挂片法，以碳钢、紫铜试片在海水淡化一级反渗透产水中经72h挂片后的失重量计算腐蚀速度及缓蚀率，结果见表2。

实施例2：

本实施例涉及一种海水淡化一级反渗透产水中碳钢缓蚀剂，缓蚀剂的质量复配比为1:3，复配缓蚀剂浓度为25mg/L，即葡萄糖酸钠为6.25mg/L，硅酸钠为18.75mg/L。采用旋转挂片法，以碳钢、紫铜试片在海水淡化一级反渗透产水中经72h挂片后的失重量计算腐蚀速度及缓蚀率，结果见表2。

实施例3：

本实施例涉及一种海水淡化一级反渗透产水中碳钢缓蚀剂，缓蚀剂的复配质量比为1:2，复配缓蚀剂浓度为30mg/L，即葡萄糖酸钠为10mg/L，硅酸钠为20mg/L。采用旋转挂片法，以碳钢、紫铜试片在海水淡化一级反渗透产水中经72h挂片后的失重量计算腐蚀速度及缓蚀率，结果见表2。

表2 碳钢在上述3个实施例中腐蚀速度及缓蚀率

Figure 2011102353339100002DEST_PATH_IMAGE012

Claims

1.一种海水淡化一级反渗透产水中的缓蚀剂，由葡萄糖酸钠与硅酸钠组成，葡萄糖酸钠与硅酸钠质量比为1:2~1:3，混合药剂的浓度为20mg/L~30mg/L。