专利名称：一种基于浊度变化曲线评价防垢剂阻垢能力的方法
技术领域：
本发明涉及一种基于浊度变化曲线评价防垢剂阻垢能力的方法。本发明属于化学和水处 理领域。
背景技术：
近十几年以来，防垢剂的防垢性能研究得到了迅速发展。由于防坭剂加入水中后，能防 止晶体的生成，所以循环冷却水系统、反渗透系统、灰水输送系统等工业用水系统普遍添加 防垢剂，以防止碳酸钙、硫酸钡等难溶盐的沉积，达到降低水流阻力、提高换热效率的目的。 目前，防垢剂品种多达数十种，其适应的水质条件不同。为了选择一种对某一特定水质具有 特效的防垢剂，对不同防垢剂的防垢性能进行对比测试是非常必要的。
对比阻垢性能的测试方法一般有鼓泡法、电导率法、临界pH值法等，但使用这些方法 测定时，灵敏度不高、微小结晶干扰络合滴定，所以不易准确区分不同防垢剂的阻街能力差 异。
水中难溶盐生成结晶后，会产生微小悬浮晶体，因此根据微小晶体粒子生成与否，可以 判断结晶的难易程度，进而评价阻垢剂的阻垢效果。可用浊度法、膜过滤等方法判断微小晶 体粒子生成与否，检测微小晶体粒子含量，其中浊度法简便、易行。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于浊度变化曲线评价防垢剂阻垢能力的方法，该方法不需要 复杂的仪器，灵敏、快速。
本发明提供的技术方案是 一种基于浊度变化曲线评价防垢剂阻垢能力的方法，其步骤 如下
(1)从试验用水中量取体积为V的水样注入容器中，在搅拌条件下，向水样中加入剂 量为D的防垢剂，然后向水样中加入体积为V产Vo的促垢剂，T分钟后，用浊度计测定水
样浊度，所测浊度记作Tn然后，重新量取试验用水，分别测定促进剂加入量V产V",+nX V0， i=2，……，m所对应的浊度Ti， i-2，……，m; m值根据所测浊度确定，当Tm〉20X T0，则停止测定数据的操作；在坐标系中，以加入的促垢剂体积Vj为横坐标、以浊度Tj为 纵坐标作图，得到浊度变化曲线；其中，V为100mL 200mL， D为5mg/L 20mg/L， V0
为0.5mL 2mL， t为lmin 5min， 0<n《l， To为试验用水的浊度。
(2) 更换另一种防垢剂，参照上述步骤(1)，可得到第二条浊度变化曲线；依次更换
不同阻垢剂，即可得到不同阻垢剂对应的浊度变化曲线；将不同防坭剂的浊度变化曲线绘制 在同一坐标系中，得到浊度变化曲线族；
(3) 防垢剂防垢效果的好坏，按对应的浊度变化曲线横坐标反方向排列； 上述浊度计为光电式悬浮物浓度计、光电式浊度分析仪或散射光数字式浊度仪，分辨率
《O.INTU。
上述试验用水是工业用水或人工模拟水。
上述工业用水取自现场工业用水系统的补充水、循环水、给水、进水或回用水。
所述的促垢剂系能促进碳酸盐平衡移动或直接提供结垢离子的化学药剂如用CaCl2或 BaCl2配制成的水溶液。
本发明测试防垢剂阻碳酸钙垢的能力时，用碳酸盐配制成水溶液作为人工模拟水，用 CaCl2配制成水溶液作为促垢剂。所述碳酸盐为NaHC03或Na2C03等。
本发明测试防垢剂阻硫酸钡垢的能力时，用Na2S04配制成的水溶液作为人工模拟水， 用BaCl2配制成的水溶液作为促垢剂。
本发明的有益效果是本发明不需要复杂的仪器，灵敏、快速；可用于防垢剂的阻垢能 力评价、帮助开发新型防垢剂、筛选工业用水系统的特效防垢剂。
图l是三种防垢剂的关系曲线示意，防垢剂A的关系曲线位于最左边，防垢剂B的关系 曲线位于最右边，防据剂C的关系曲线位于中间，所以，三种防垢剂阻垢能力由大到小的顺 序为防垢剂B、防垢剂C、防垢剂A。
图2是四种防垢剂的浊度变化曲线，A、 B、 C、 D依次代表氨基三亚甲基膦酸(记作 ATMP)、羟基亚乙基二膦酸(记作HEDP)、聚丙烯酸(记作PAA)和膦羧酸(记作PBTCA))， 其产品技术指标依次符合HG/T 2841-2005、 HG/T 3537-1999、 GB /T10533-2000、 HG/T 3662-2000的合格品规定值。
图3是三种防垢剂的浊度变化曲线，A代表美国清力公司产品，产品牌号为PTP-2000; B代表聚马来酸(记作HMPA)，技术指标符合GB/T 10535-1997的合格品规定值；C代表聚 丙烯酸(记作PAA)，技术指标符合GB/T 10533-2000的合格品规定值。
具体实施例方式
本发明浊度变化曲线是试验用水浊度与所加入的促进剂体积的关系曲线。浊度变化曲线 的测定及阻垢能力的对比步骤如下
(1) 测定试验用水浊度，其值记作To。
(2) 从试验用水中量取体积为V的水样注入容器中，V—般为100mL 200mL。
(3) 在搅拌条件下，向水样中加入剂量为D的防垢剂，D—般为5mg/L 20mg/L。
(4) 然后向水样中加入体积为V产Vo的促垢剂，t分钟后，立即用浊度计测定水样浊 度，所测浊度记作T,，这样得到第l组数据，即Ti与V,。这里，Vo—般为0.5mL 2mL，
t 一般为lmin 5min。
(5) 增加促垢剂加入量，测定对应的浊度值按照上述歩骤(2)、 (3)、 (4)，仅将促 垢剂的加入体积"V^V!+nXVo"替换步骤(4)中促垢剂的加入体积"V,-Vo"，所测浊度 记作丁2，这样得到第2组数据，即T2与V2。这里，0<n《l。
(6) 参照上述方法，进一步增加促垢剂加入量，用促垢剂的加入体积"V3=V2+nXV0" 替换步骤(4)中促垢剂的加入体积"V尸Vo"，得到第3组数据，即T3与V3。
(7) 依次增加促垢剂加入量，并用促垢剂的加入体积"VfVw+nXVo"替换步骤(4) 中促垢剂的加入体积"V尸Vo"，可得到第4，第5，……，第i，……、第m组数据，即T4 与V4， T5与Vs，……、Ti与Vi，……，Tm与Vm。这里，i=4，……，m; m值根据所测浊 度确定，当Tm〉20XTo，则停止测定数据的操作。
(8) 在坐标系中，以加入的促垢剂体积Vi为横坐标、以浊度Ti为纵坐标作图，所得到 的曲线称浊度变化曲线。该曲线上浊度开始上升的点为微小晶体粒子析出的起始点，简称析 晶点。防垢剂的阻垢效果越好，微小晶体粒子越难析出，析晶点越滞后，浊度变化曲线的上 升段右移越多。
(9) 用不同防垢剂，按上述步骤(2) (8)，在同一坐标系中作不同防垢剂的浊度变 化曲线，最后得到浊度变化曲线族(见图1)。
(10) 根据不同防垢剂的浊度变化曲线在曲线族(见图l)中相对位置，判断阻垢能力 的差异，最左边的浊度变化曲线对应的防垢剂阻垢效果最差，而最右边的浊度变化曲线所对 应的防垢剂阻垢效果最好。
实施例1
四种防垢剂防碳酸垢能力的比较(1) 用去离子水和NaHC03配制成P (HCO3—)=1200mg/L的水溶液作为试验用水，经测 定，此试验用水浊度To=0.3NTU;用去离子水和CaCl2配制成P (Ca2+)=35mg/mL的水溶液作 为促垢剂。
(2) 从试验用水中量取体积V=100mL的水样注入容器中。
(3) 在搅拌条件下，向水样中加入剂量为D:8mg/L的防垢剂ATMP (A)。
(4) 然后向水样中加入体积为V产V(p2mL的促垢剂，l分钟后，立即用浊度计测定水 样浊度，所测浊度T尸0.3NTU，这样得到第l组数据，即0.3NTU与2mL。
(5) 按照上述步骤(2)、 (3)、 (4)，仅将促垢剂的加入体积"V2=2+lX2=4mL"替换 步骤(4)中促垢剂的加入体积"V产V『2mL，所测浊度Tf0.4NTU，这样得到第2组数据， 即0.4NTU与4mL。
(6) 参照上述方法，进一步增加促垢剂加入量，得到第3组数据，即0.5NTU与6mL。
(7) 依次增加促垢剂加入量，可得到第4，第5，第6，第7组，第8组数据，即0.6NTU 与8mL， 0.9NTU与10mL， 1.7NTU与12mL， 6.6NTU与16mL， 12.5NTU与18mL。因为， T8=12.5NTU〉20XTQ=6.6NTU，故共测定了 8组数据后停止操作。
(8) 在坐标系中，以加入的促垢剂体积Vi为横坐标、以浊度Ti为纵坐标作图，得到图 2中所示的浊度变化曲线A。
(9) 分别用防垢剂HEDP (B)、 PAA (C)、 PBTCA (D)，按上述步骤(2) (8)，在同 一坐标系中作出浊度变化曲线B、 C、 D，最后得到包含四条浊度变化曲线的曲线族，见图2。
(10) 根据四种防垢剂对应曲线在图2曲线族中的位置，可知四种防垢剂防碳酸垢能力 由大到小的顺序为PBTCA (D) 、 HEDP (B) 、 ATMP (A) 、 PAA (C)。
实施例2
三种防垢剂防硫酸钡垢能力的比较
(1) 用去离子水和Na2S04配制成P (SO42—)=1200mg/L的水溶液作为试验用水，经测定， 此试验用水浊度To=0.1NTU;用去离子水和BaCl2配制成P (Ba2+)=0.2mg/mL的水溶液作为 促垢剂。
(2) 从试验用水中量取体积V=200mL的水样注入容器中。
(3) 在搅拌条件下，向水样中加入剂量为D=8mg/L的防垢剂PTP-2000 (A)。
(4) 然后向水样中加入体积为V^V(T0.5mL的促垢剂，5分钟后，立即用浊度计测定 水样浊度，所测浊度T产0.1NTU，这样得到第l组数据，即0.1NTU与0.5mL。
(5) 按照上述步骤(2)、 (3)、 (4)，仅将促垢剂的加入体积"V2=0.5+lX0.5=lmL"替 换步骤(4)中促垢剂的加入体积"V产V『0.5mL，所测浊度T2=0.1NTU，这样得到第2组 数据，即O.INTU与lmL。
(6) 参照上述方法，进一步增加促垢剂加入量，得到第3组数据，即0.1NTU与1.5mL。
(7) 依次增加促垢剂加入量，可得到第4，第5，第6，第7组数据，即0.2NTU与2.0mL， 0.4NTU与2.5mL， 0.9NTU与3.0mL， 2.2NTU与3.5mL。因为，T7=2.2NTU〉20XT0=2.0NTU， 故共测定了 7组数据后停止操作。
(8) 在坐标系中，以加入的促垢剂体积Vi为横坐标、以浊度Ti为纵坐标作图，得到图 3中所示的浊度变化曲线A。
(9) 分别用防垢剂PAA (B)、 HPMA (C)，按上述步骤(2) (8)，在同一坐标系 中作出浊度变化曲线B、 C，最后得到包含三条浊度变化曲线的曲线族，见图3。
(10) 根据三种防垢剂对应曲线在图3曲线族中的位置，可知三种防垢剂防碳酸垢能力 由大到小的顺序为PTP-2000 (A) 、 HPMA (C) 、 PAA (B)。
本发明所用浊度计可以采用光电式悬浮物浓度计、光电式浊度分析仪或散射光数字式浊 度仪，分辨率《0. 1NTU。
显然，本发明也可采用取自现场工业用水系统的补充水、循环水、给水、进水或回用水 等工业用水作为试验用水。
权利要求
1.一种基于浊度变化曲线评价防垢剂阻垢能力的方法，包括以下步骤(1)从试验用水中量取体积为V的水样注入容器中，在搅拌条件下，向水样中加入剂量为D的防垢剂，然后向水样中加入体积为V1＝V0的促垢剂，τ分钟后，用浊度计测定水样浊度，所测浊度记作T1；然后，重新量取试验用水，分别测定促进剂加入量Vi＝Vi-1+n×V0，i＝2，……，m所对应的浊度Ti，i＝2，……，m；m值根据所测浊度确定，当Tm＞20×T0，则停止测定数据的操作；在坐标系中，以加入的促垢剂体积Vi为横坐标、以浊度Ti为纵坐标作图，得到浊度变化曲线；(2)更换另一种防垢剂，参照上述步骤(1)，可得到第二条浊度变化曲线；依次更换不同阻垢剂，即可得到不同阻垢剂对应的浊度变化曲线；将不同防垢剂的浊度变化曲线绘制在同一坐标系中，得到浊度变化曲线族；(3)防垢剂防垢效果的好坏，按对应的浊度变化曲线横坐标反方向排列；其中，V为100mL～200mL，D为5mg/L～20mg/L，V0为0.5mL～2mL，τ为1min～5min，0＜n≤1，T0为试验用水的浊度。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于浊度计为光电式悬浮物浓度计、光电式 浊度分析仪或散射光数字式浊度仪，分辨率《0.1NTU。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于试验用水是工业用水或人工模拟水。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于促垢剂是用CaCl2或BaCb配制成的水溶液。
5. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于工业用水取自现场工业用水系统的补充 水、循环水、给水、进水或回用水。
6. 根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于测试防垢剂阻碳酸钙垢的能力时， 用碳酸盐配制成水溶液作为人工模拟水，用CaCl2配制成水溶液作为促垢剂。
7. 根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于测试防垢剂阻硫酸钡垢的能力时， 用Na2S04配制成的水溶液作为人工模拟水，用BaCl2配制成的水溶液作为促垢剂。
8. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于碳酸盐为NaHC03或Na2CCb。
全文摘要
一种基于浊度变化曲线评价防垢剂阻垢能力的方法，其步骤如下(1)在试验用水中加入防垢剂，然后加入体积为V<sub>1</sub>＝V<sub>0</sub>的促垢剂，τ分钟后，测定浊度，所测浊度记作T<sub>1</sub>；然后，分别测定促进剂加入量V<sub>i</sub>＝V<sub>i-1</sub>+n×V<sub>0</sub>，i＝2，……，m所对应的浊度T<sub>i</sub>，i＝2，……，m；当T<sub>m</sub>＞20×T<sub>0</sub>，停止测定数据的操作；以V<sub>i</sub>为横坐标、以浊度T<sub>i</sub>为纵坐标作图，得到浊度变化曲线；其中V<sub>0</sub>为0.5mL～2mL，τ为1min～5min，0＜n≤1，T<sub>0</sub>为试验用水的浊度。(2)参照步骤(1)，更换不同阻垢剂，得到不同阻垢剂的浊度变化曲线；(3)基于浊度变化曲线评价防垢剂阻垢能力。本发明不需要复杂的仪器，灵敏、快速。
文档编号G01N33/00GK101187656SQ20071016876
公开日2008年5月28日 申请日期2007年12月12日 优先权日2007年12月12日
发明者周柏青 申请人:武汉大学