摘 要

针对工业循环冷却水系统中存在的腐蚀和结垢问题，并且考虑目前广泛使用的磷系水处理药剂对环境和水体造成的污染，硫酸锌(ZnSO4•7H2O)、钼酸钠(Na2MoO4•2H2O)和葡萄糖酸钠(NaGL)为主要原料进行复配，研发绿色无磷多功能缓蚀阻垢剂。结果表明：复配缓蚀阻垢剂各组分的最佳质量浓度分别为硫酸锌(ZnSO4•7H2O)6mg/L、钼酸钠(Na2MoO4•2H2O)100mg/L以及葡萄糖酸钠(NaGL)100mg/L。

关键词：循环冷却水；缓蚀剂；复配；无磷

Study on corrosion inhibition performance of non phosphorus water stabilizer

Abstract

For industrial circulating cooling water system in the problems of corrosion and scaling, and considering the current widespread use of phosphorus-containing water treatment reagent to the environment and water pollution, zinc sulfate (ZnSO4 • 7 H2O), sodium molybdate (Na2MoO4•2H2O) and sodium gluconate (NaGL) as the main raw material for distribution, Ramp;D and phosphorus multi-functional green scale inhibitor and corrosion inhibitor. The results show that the distribution of the best quality of components of scale inhibitor and corrosion inhibitor concentration of zinc sulfate (ZnSO4 • 7 H2O) respectively 6 mg/L, sodium molybdate (100 mg/L Na2MoO4•2H2O) and sodium gluconate (NaGL) 100 mg/L.

Key words：Circulating Cooling Water System；Corrosion Inhibitor；Compound； Free of Phosphorus

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1循环冷却水系统概述 1

1.2.1溶液中的腐蚀机理 3

1.2.2 循环冷却水系统中腐蚀的危害及其控制 3

第二章 材料与方法 8

2.1试验试剂和仪器 8

2.2试验方法及步骤 8

2.2.1缓蚀性能评定方法—失重法 12

3.1 硫酸锌单配方缓蚀性能实验研究 14

3.2硫酸锌和葡萄糖酸钠的复配实验 14

3.3钼酸钠（Na2MoO4•2H2O）单配缓蚀性能 15

3.4钼酸钠（Na2MoO4•2H2O及硫酸锌（ZnSO4•7H2O）的复配研究 16

3.5钼酸钠（Na2MoO4•2H2O）、硫酸锌（ZnSO4•7H2O）及葡萄糖酸钠（NaGL）的复配研究 17

第四章 结论 21

参考文献 22

致谢 24

第一章 绪论

1.1循环冷却水系统概述

我国是一个水资源严重不足的国家，全国大部分地区的人均用水量低于国际标准。随着现代化工业的加速发展和日益严重的水污染环境，导致水资源的缺乏问题更为严峻，工业中的用水量占总用水量的大约四成，而工业冷却水所占的比例更高，占据了大部分水资源，达到了将近八成。因此，我们必须充分利用有限的水资源。可以考虑通过提高工业生产中冷却水的重复利用率，进行循环使用，这样就可以节约有限而宝贵的水资源，这些节水措施，组成我国现有水资源保护措施的重要组成成分。冷却水系统通常有两种：直流冷却水系统和循环冷却水系统。在直前者中，水资源就利用了一次，也就是经过设备一次后就排出了，用水量很大，大量的浪费了水资源，不符合节水的要求。在后者中，冷却水是可以多次经过设备循环使用的，经过换热设备后温度升高的水由冷却塔将水温降低下来。这样既节约了能源，同时也符合节水的要求。

在水资源重复使用的中，污水中污染物的去除率及出水水质的优劣是什么瞩目的焦点，但是水在循环过程中由于浓缩导致水的质量下降而带来的一系列问题往往容易被忽视，工业应用中也没有相应的防范措施，因此，如果这个时候浓缩水出现严重问题的话，就会导致设备发生腐蚀的危险，从而产生大量的微生物和结垢而恶性循环。发生这样的情况后，回用水工程不经过细致的检修不能正常运行，容易被迫关闭，所以会造成资源浪费严重。

常用的循环冷却水系统面临着的两大主要问题，它们分别是腐蚀与结垢。腐蚀容易导致设备的的局部损坏，进而降低设备的使用寿命，当设备发生严重的腐蚀情况时，可能造成仪器设备局部穿孔，生产过程就会存在严重的隐患。当传热面上堆积着污垢时，传热效率就会明显的受到影响，大大的降低，严重的时候，结垢甚至会将管道堵塞，这样的话系统阻力就会增大，设备的耗能也就会增加。通过以上分析，我们发现腐蚀会生成一定量的腐蚀产物，这些腐蚀产物堆积起来会形成污垢，污垢堆积起来后又容易引发腐蚀，这二者相互影响，恶性循环。所以在循环水系统的使用与管理中，我们必须充分考虑腐蚀和结垢带来的影响。

循把水作为冷却介质，并在设备工作时间时循环使用的这样一种冷却运行系统叫循环冷却水系统。一套完整的循环水冷却系统主要包括以下几个部分：热交换设备、泠凝设备、提供动力的水泵和连接设备的介质疏通管道。我们在使用冷却水的过程中，由于水资源是经过设备被反复使用的，经过长时间的生产，这样就大大的节约了冷却水。循环冷却水系统按照总体造型分为了以下两种类型，分别是封闭式循环冷却水系统和敞开循环冷却水系统。其中，在实际生活和工业生产中，敞开式循环冷却水系统的使用量是最大的^[3-4]。

图1.1 敞开式循环冷却水系统

当循环冷却水在一个相对敞开式的系统（图 1.1）中使用时，冷却水经在经过换热器的时候会吸收一部分热量，从而温度升高，随后通过冷却塔与温度较低的空气接触，这样冷热交换，水就会蒸发散热，同时也会接触散热，水温就比之前的温度要低，然后降低了温度的水通过管道在系统中进行循环使用。由于在整个过程中伴随着水的蒸发而损失，因此，水中的微量元素就会得到浓缩，含量也相应的得到了增加。当循环水中的微量元素的含量达到了一定的浓度时，这种水就可以被视为污水，我们就需要排放掉，然后补充相应量的新鲜的纯净水。这种循环系统好误以为在运行的过程中节约了大量的新鲜水，充分利用了水在循环时的换热功能和对微量元素的容纳能力。这样的循环系统的用水量一般只是直流用水量的 1/40 ，同时，排放的水的量也大大减少，不过水中离子浓度较高，我们可以收集再利用。虽然这样的循环冷却水系统具有十分节约工业水的效果，但是作为冷却水系统，同样面临着设备发生腐蚀以及结垢的难题。