專利名稱：一種基于測(cè)定溶液pH值快速評(píng)定反滲透阻垢劑性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境工程中水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種通過測(cè)定溶液PH值來快 速評(píng)定反滲透阻垢劑性能的靜態(tài)方法。
背景技術(shù)：
結(jié)垢是影響反滲透正常運(yùn)行的主要問題之一，添加阻垢劑已經(jīng)成為控制反滲透膜 結(jié)垢的有效手段之一。目前，國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)于反滲透阻垢劑的評(píng)定方法分為靜態(tài)評(píng)定法 和動(dòng)態(tài)評(píng)定法兩大類。靜態(tài)阻垢法主要有碳酸鈣沉積法、鼓泡法、濁度法、電導(dǎo)率法等。其中碳酸鈣沉積 法和鼓泡法是循環(huán)冷卻水用阻垢劑常用的評(píng)定方法，和反滲透垢形成的過程差別較大，且 試驗(yàn)周期長(zhǎng)，重現(xiàn)性差。濁度法需要取樣測(cè)定濁度，人工操作時(shí)不容易實(shí)現(xiàn)裝置密閉，且操 作繁瑣。電導(dǎo)率法用CaCl2和Na2CO3配置試驗(yàn)水樣，但反滲透水體的pH值通常小于8. 3，水 中碳酸鹽組成以HC03_為主，如圖1所示。反滲透水體的pH值和碳酸鹽組成和電導(dǎo)率法配 置水樣有較大差異。動(dòng)態(tài)評(píng)定法分為給水一次通過法、全循環(huán)法、部分循環(huán)法和間斷循環(huán)法。動(dòng)態(tài)評(píng) 定法能夠很好地模擬反滲透的運(yùn)行工況，準(zhǔn)確評(píng)定阻垢劑的性能，但動(dòng)態(tài)評(píng)定法費(fèi)力耗時(shí)。 在靜態(tài)評(píng)定法中急需研究一種方法作為動(dòng)態(tài)評(píng)定法之前的阻垢劑篩選試驗(yàn)，以提高工作效率。在反滲透系統(tǒng)中，由于膜的分離作用，給水不斷濃縮，難溶鹽碳酸鈣因處于過飽和 狀態(tài)而沉淀析出，即[Ca2+] [CO32I = S · Ksp，S為過飽和度，Ksp為碳酸鈣的溶度積。加入阻 垢劑后，由于阻垢劑抑制或干擾晶核生長(zhǎng)、絡(luò)合增溶等效應(yīng)，增大了碳酸鈣的過飽和度。通 過計(jì)算加入不同阻垢劑后碳酸鈣的過飽和度S值，可以比較其阻垢性能。當(dāng)溶液中生成CaCO3沉淀時(shí)，發(fā)生的反應(yīng)如下式⑴和式(2)。
HC03"^H++C032"(1)
Ca2++C032"^ CaCO3I(2)由于CaCO3沉淀的生成，溶液中C032_離子濃度降低，反應(yīng)(1)向右移動(dòng)，溶液中H+ 濃度增加，溶液PH值大幅度降低。本發(fā)明配水的碳酸鹽以HC03_為主，接近反滲透水體的pH值和碳酸鹽類組成的特 點(diǎn)，監(jiān)測(cè)溶液的PH值，以pH值大幅度降低作為判斷的終點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服目前靜態(tài)評(píng)定試驗(yàn)中的不足，提供一種快速、準(zhǔn)確、試驗(yàn)條件 簡(jiǎn)單、通過測(cè)定PH值快速評(píng)定反滲透阻垢劑性能的方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種基于測(cè)定溶液pH值快速評(píng)定反滲透阻垢劑性能的方法，包括以下步驟①在容器中加入濃度為C1、體積為V1的CaCl2溶液，劑量為W的阻垢劑；②將容器處于密閉、恒溫、恒定攪拌速度條件下，滴加濃度為C2、體積為V2的 NaHCO3溶液，記為第1次；③tmin后記錄溶液的pH值(以保證CaCl2和NaHCO3混合均勻、反應(yīng)充分)，同時(shí) 再次滴加濃度為C2、體積為V2的NaHCO3溶液，記為第2次；④重復(fù)步驟③，直至溶液PH值降低(此時(shí)溶液中生成CaCO3沉淀)，NaHCO3溶液的 加入次數(shù)共計(jì)為η次，記錄第(η-1)次時(shí)溶液的pH值及累計(jì)消耗的NaHCO3溶液體積(η_1) V2;⑤計(jì)算第(η-1)次加入NaHCO3時(shí)溶液中CaCO3過飽和度S，根據(jù)S大小判斷阻垢 劑阻垢性能。所述C1 為 0. 005 0. 015mol/l, V1 為 100 200ml, C2 為 0. 1 0. 6mol/l, V2 為 0. 2 5ml，t 為 0. 5 3。所述pH值的測(cè)定用數(shù)字型pH計(jì)，pH計(jì)的分辨率為0. 01。所述pH值降低為所測(cè)得的pH值比前-pH值數(shù)值降低0.03以上。當(dāng)CaCl2和NaHCO3溶液充分反應(yīng)但未生成CaCO3沉淀前，溶液pH值呈平緩上升趨 勢(shì)；一旦溶液中生成了 CaCO3沉淀，由于反應(yīng)(1)和(2)的平衡被打破，使得溶液pH值會(huì)明 顯下降。以加入的NaHCO3溶液體積為橫坐標(biāo)，溶液pH值為縱坐標(biāo)作圖(見圖2)，pH值隨 NaHCO3溶液體積增加曲線先呈緩慢上升趨勢(shì)，后突然下降(PH值比前-pH值數(shù)值降低0. 03 以上)，曲線出現(xiàn)一明顯拐點(diǎn)。以沉淀之前溶液中CaCO3的過飽和度S做為阻垢劑性能判斷的依據(jù)，S值越大，說 明阻垢劑的阻碳酸鹽垢效果越好。根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程中記載的數(shù)據(jù)，計(jì)算過程如下 [Ca2+] = [HCO3"]
Vi+(n-W2
— C2V2
V^in-W2
2--,_ K2XiHCO,2-] [CO3"]=[C032-]
Ksp
(3)
(4)
(5) (6)式中[Ca2+]、[HC03_]、[CO32I-鈣離子、碳酸氫根離子、碳酸根離子濃度，單位mol/ L；K2-碳酸的二級(jí)電離平衡常數(shù)；Κ2 = 10_ια 33 .Ksp-CaCO3 的溶度積，25°C 下，Ksp 為 4. 8 X 10_9。本發(fā)明有益效果本發(fā)明基于反滲透的水體特點(diǎn)配置水樣，水樣的pH值、碳酸鹽離子組成更接近反 滲透運(yùn)行過程中的水體特點(diǎn)，提供了一種以PH值作為試驗(yàn)終點(diǎn)判斷指標(biāo)，快速評(píng)定阻垢劑 性能的靜態(tài)評(píng)定方法。以PH值作為終點(diǎn)判斷，靈敏度高。試驗(yàn)方法簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確、易操作，試驗(yàn)條件和設(shè)備易實(shí)現(xiàn)。


圖1 水中各種碳酸化合物相對(duì)含量與pH值的關(guān)系圖；圖2 實(shí)施例1中加入lmg/L阻垢劑TPT0-150時(shí)NaHCO3加入量與溶液pH關(guān)系圖；圖3 加入不同阻垢劑時(shí)NaHCO3加入量與溶液pH關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此。實(shí)施例1一種基于測(cè)定溶液pH值快速評(píng)定反滲透阻垢劑性能的方法，包括以下步驟①在容器中加入150ml (V1)、0· 009mol/l (C1)的CaCl2溶液，劑量為lmg/L的阻垢 劑ΤΡΤ0-150(美國(guó)湯納公司生產(chǎn))；②將容器處于密閉、(25士 1) ！恒溫狀態(tài)、恒定電磁攪拌速度條件下，滴加 2ml (V2)、0. 3mol/l (C2)的 NaHCO3 溶液。記為第 1 次；③2min后用數(shù)字型pH計(jì)測(cè)量溶液的pH值，同時(shí)再次滴加2ml、0. 3mol/l的NaHCO3 溶液，記為第2次；④重復(fù)步驟③，共11次，此時(shí)溶液PH值降低(溶液中生成CaCO3沉淀)，記錄第10 次滴加NaHCO3后溶液pH值為8. 23，此時(shí)累計(jì)消耗的NaHCO3溶液體積為20ml，詳見圖2 ；⑤計(jì)算沉淀生成之前溶液中CaCO3的過飽和度S，根據(jù)S的大小判斷阻垢劑的阻垢 性能。此外，將阻垢劑TPT0-150分別更換為美國(guó)GE-Betz公司Argo反滲透阻垢劑 MDC220、美國(guó)清力的PTP-0100、氨基三亞甲基膦酸(ATMP)或聚馬來酸酐(HPMA)，加入量均 為lmg/L，其它條件不變，按照實(shí)施例1中①至③的步驟進(jìn)行試驗(yàn)，并重復(fù)步驟③直至溶液 PH值降低，記錄所需的各數(shù)據(jù)。同時(shí)做空白試驗(yàn)(即容器中不添加阻垢劑)來對(duì)比效果。 記錄第n-1次(即pH值降低前)累計(jì)加入的NaHCO3體積和溶液的pH值，結(jié)果見表1。表1阻垢劑不同時(shí)記錄的試驗(yàn)結(jié)果
權(quán)利要求
一種基于測(cè)定溶液pH值快速評(píng)定反滲透阻垢劑性能的方法，其特征在于，包括以下步驟①在容器中加入濃度為C1、體積為V1的CaCl2溶液，劑量為W的阻垢劑；②將容器處于密閉、恒溫、恒定攪拌速度條件下，滴加濃度為C2、體積為V2的NaHCO3溶液，記為第1次；③tmin后記錄溶液pH值，同時(shí)滴加濃度為C2、體積為V2的NaHCO3溶液，記為第2次；④重復(fù)步驟③，直至溶液pH值降低，NaHCO3溶液的加入次數(shù)共計(jì)為n次，記錄第(n 1)次時(shí)溶液的pH值及累計(jì)消耗的NaHCO3溶液體積(n 1)V2；⑤計(jì)算第(n 1)次加入NaHCO3時(shí)溶液中CaCO3過飽和度S，根據(jù)S大小判斷阻垢劑阻垢性能。
2.如權(quán)利要求1所述評(píng)定反滲透阻垢劑性能的方法，其特征在于，所述C1為0.005 0. 015mol/l, V1 為 100 200ml, C2 為 0. 1 0. 6mol/l, V2 為 0. 2 5ml, t 為 0. 5 3。
3.如權(quán)利要求1或2所述評(píng)定反滲透阻垢劑性能的方法，其特征在于，所述pH值的測(cè) 定用數(shù)字型PH計(jì)，pH計(jì)的分辨率為0. 01。
4.如權(quán)利要求3所述評(píng)定反滲透阻垢劑性能的方法，其特征在于，所述pH值降低為所 測(cè)得的PH值比前-pH值數(shù)值降低0. 03以上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于測(cè)定溶液pH值快速評(píng)定反滲透阻垢劑性能的方法，包括以下步驟①在容器中加入濃度為C1、體積為V1的CaCl2溶液，劑量為W的阻垢劑；②將容器處于密閉、恒溫、攪拌條件下，滴加濃度為C2、體積V2的NaHCO3溶液，記為第1次；③t min后記錄溶液pH值，同時(shí)滴加濃度為C2、體積V2的NaHCO3溶液，記為第2次；④重復(fù)步驟③，直至溶液pH值降低，NaHCO3溶液的加入次數(shù)共計(jì)為n次，記錄第(n-1)次時(shí)溶液的pH值及累計(jì)消耗的NaHCO3溶液體積(n-1)V2；⑤計(jì)算第(n-1)次加入NaHCO3時(shí)溶液中CaCO3過飽和度S，根據(jù)S大小判斷阻垢劑阻垢性能。本發(fā)明方法快速、準(zhǔn)確、試驗(yàn)條件簡(jiǎn)單，易操作。
文檔編號(hào)G01N21/82GK101975779SQ201010274469
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月7日
發(fā)明者吳文龍, 張小霓 申請(qǐng)人:河南電力試驗(yàn)研究院