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文檔簡介
1、本課題以熱電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)為研究背景,以316L不銹鋼(Stainless steel316L,SS316L)為研究材質(zhì),以取自北京高碑店再生水廠的二級出水的再生水作為研究介質(zhì),以硫酸鹽還原菌(Sulfate Reducing Bacteria,SRB)為研究菌種,采用水分析化學(xué)、生物化學(xué)、電化學(xué)和表面分析等方法,對北方4個代表性電廠(A、B、C、D)的再生水進行水質(zhì)分析和評估;研究了濃縮3倍循環(huán)水中Cl-、氨氮、SO42-對SS31
2、6L電化學(xué)腐蝕影響;研究了4種阻垢緩蝕劑之間的協(xié)同效應(yīng)以及對SS316L的緩蝕效果;分別研究了殺菌劑和阻垢緩蝕劑對SS316L表面SRB生物膜化學(xué)組分及腐蝕行為的影響,從生物膜特性及膜下腐蝕的角度判斷了藥劑緩蝕性能的優(yōu)劣。通過以上研究,本課題可以為熱電廠防腐防垢的藥劑選擇提供一定的理論和數(shù)據(jù)支持。研究取得了如下成果:
(1)水質(zhì)分析評估表明,北方4個電廠的再生水中存在結(jié)垢問題,主要是CaCO3、BaSO4和Ca3(PO4)2等
3、鹽類的結(jié)垢;SO42-存在超標(biāo)的問題,Cl-引起較大的腐蝕傾向;有機物含量較為豐富、含氮量超標(biāo),有利于微生物的滋生。
(2)電化學(xué)研究表明,當(dāng)濃縮3倍循環(huán)水中Cl-濃度超過380mg/L,Cl-對SS316L鈍化膜的侵蝕作用明顯加劇,表現(xiàn)為陽極溶解電流密度顯著增加,最大達到2.11μA/cm2;當(dāng)氨氮濃度超過15mg/L,氨氮對SS316L鈍化膜的侵蝕作用明顯加劇,最大陽極溶解電流密度達到1.01μA/cm2;SO42-與水中
4、Cl-在SS316L表面存在競爭吸附,當(dāng)SO42-濃度達到520mg/L時,此時[Cl-]/[SO42-]的值為0.54,濃縮3倍循環(huán)水對SS316L鈍化膜的侵蝕被有效緩解,陽極溶解電流密度最大降幅達到59.0%,但隨著浸泡時間的延長,腐蝕依舊有所加劇。
(3)阻垢緩蝕劑復(fù)配研究發(fā)現(xiàn),4種阻垢緩蝕劑的阻鈣垢性能排序為:PESA>PBTCA>PASP>HEDP,4種阻垢緩蝕劑對SS316L的緩蝕性能排序為:PBTCA>PASP>
5、HEDP>PESA;由于PESA與PBTCA能夠增加羧酸基、磷酸基、羥基的數(shù)量,并且改變CaCO3晶體的結(jié)垢類型,二者同時具有最佳的阻垢和緩蝕協(xié)同效應(yīng),濃度比為1∶3時,阻垢率達到最大,為97.8%;濃度比為1∶1時,緩蝕率達到最大,為81.2%。
(4)阻垢緩蝕劑和殺菌劑對SRB生物膜組分影響研究表明,PBTCA和PESA分別使得SS316L表面EPS含量增加了1.4%和5.8%;由于不同的殺菌機理,異噻唑啉酮、NaClO和
6、1227對EPS含量的削減率分別達到了62.5%、70.3%和80.6%,其中,NaClO對蛋白質(zhì)的削減能力最大,削減率為70.4%,1227對多糖的削減能力最大,削減率為84.0%,三種殺菌劑均能有效地抑制SRB及其生物膜在不銹鋼表面的粘附。
(5)阻垢緩蝕劑和殺菌劑均能改變SS316L表面生物膜形貌;X射線光電子能譜結(jié)果顯示,添加NaClO后,SS316L表面-NH2的含量最低,從基團角度印證了NaClO對蛋白質(zhì)較強的削減
7、能力,同時,檢測到的FeCl2,表明NaClO對SS316L鈍化膜產(chǎn)生了一定的侵蝕;1227能夠大幅度改變SS316L表面膜中C∶O比值,影響了以多糖為主的碳氧化合物的結(jié)構(gòu)。
(6)阻垢緩蝕劑和殺菌劑對SRB生物膜下SS316L腐蝕行為影響研究表明,PBTCA能夠降低陽極溶解電流密度,而PESA可以微弱地促進微生物腐蝕;異噻唑啉酮、NaClO和1227均能有效抑制微生物腐蝕,但是,由于還原生成Cl-,NaClO急劇增大陽極溶解
8、電流密度,降低擊穿電位,侵蝕SS316L鈍化膜;1227具有成膜性,使得擊穿電位達到最大值1.19V,有助于鈍化保護。交流阻抗圖譜(EIS)表明,PBTCA和PESA能增加生物膜厚度;3種殺菌劑均能削減生物膜厚度,降低表面膜阻抗,NaClO使得SS316L表面膜阻抗降至最低,增大腐蝕風(fēng)險,而1227條件下,膜阻抗值較高。本研究最終確定了最優(yōu)復(fù)配阻垢緩蝕劑方案為PBTCA∶PESA=1∶1;最佳殺菌劑為1227,具有最優(yōu)的殺菌和緩蝕性能。
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