工业循环水系统总磷指标的控制范围研究

工业循环水系统总磷指标的控制范围研究

何美薇

大庆石化公司水气厂水处理车间黑龙江省大庆市163714

摘要：总磷是水样经消解后将各种形态的磷转变成正磷酸盐后测定的结果，以每升水样含正磷毫克数计量。工业循环水中常加入一种含有机磷的水质稳定剂，用以缓蚀、阻垢、灭菌作用，因此循环水中总磷含量的控制，是工业循环水水质控制的重要检测项目。工业循环冷却水多采用磷系配方的水处理剂进行管道预膜、清洗，磷盐含量的严格控制是管道使用寿命、水循环利用的关键。因此，总磷含量测定结果的快速与准确显得尤为重要。目前，水中总磷的测定大多采用确酸-高氯酸氧化处理后再进行还原测定。由于工业循环冷却水中含有机高分子药剂较多，此法氧化过程难控制，操作繁琐。

关键词：工业循环水；系统；总磷指标；控制；分析

引言：目前，工业循环冷却水化学处理中，大多采用磷系配方药剂。水体中P含量过高，使水质变坏并腐蚀设备。因此，监测水中的P含量，是水质质量控制的一项主要指标，也是控制水处理效果的一个重要指标。将抗坏血酸还原剂代替硫酸肼进行循环水中的总P含量测定，此方法具有操作简便，空白值低、显色稳定、反应灵敏等特点，使测定结果更准确可靠。石油化工行业工业循环水中，为了提高循环水缓蚀除垢的作用，要在其中加入一定量的有机磷酸盐，由于循环水在装置中不断循环、消耗和补充新水等，循环水中有机磷酸盐的浓度常发生变化，从而影响磷酸盐的缓蚀除垢效果，为了监控循环水缓蚀除垢效率，需要对循环水中有机磷的含量进行定时分析，以保持生产的正常运行。化工行业中由于机泵等设备的润滑油会漏到循环水中使其总磷分析受到干扰，为保持工艺的高负荷正常运行，必须选择准确的分析方法来监控工艺正常运行。

1.工业循环冷却水系统中常见微生物的种类及危害

1.1细菌

细菌是单细胞生物，每个细胞都是独立个体，许多单细胞个体趋向于聚集成群体（菌落），其中每个细胞仍然独立生活。一是产黏泥细菌。产黏泥细菌是冷却水系统中数量最多的一类有害细菌，它们产生一种胶状的或粘液沉积物，在冷却水中有很强的附着力。这些沉积物覆盖在金属表面，与死菌、沉淀物等产物混合，易造成堵塞，阻止化学成分到达金属表面，并使金属发生垢下腐蚀。二是铁沉积细菌。铁沉积细菌常被称铁细菌，铁细菌在生长在含铁的水中，当总铁浓度为1~6mg/L时，铁细菌生长最为旺盛；它通常被包裹在铁的化合物中，呈大量的红棕色黏性沉积物。铁细菌是好氧菌，但也可以在氧含量小于0.5mg/L的水中生长。它能把Fe2-转变为不溶于水的Fe2O3的水合物，从而使腐蚀速率增加。铁细菌的锈瘤遮盖了金属表面，使缓蚀剂难于与金属表面作用生成保护膜，并在锈下形成氧浓差腐蚀电池，引发腐蚀。

1.2真菌

真菌和细菌的不同之处在于真菌有细胞核，比细菌结构更为复杂，形态与细菌也有很大差异，有单细胞和多细胞两种形式。真菌大量繁殖将发生黏泥危害，如地霉和水霉的菌落，很容易挂在任何粗糙面上，黏聚泥沙，影响输水，降低传热效率，甚至引起管道堵塞。

2.工业循环冷却水总磷酸盐的测定

2.1试剂和材料

一是磷酸二氢钾。二是硫酸：1+35溶液。三是抗坏血酸（20g/L）：称取10g抗坏血酸，精确至0.5g，称取0.2g乙二胺四乙酸二钠，精确至0．01g，溶于200mL水中，加入8.0mL甲酸，用水稀释至500mL，混匀，贮存于棕色瓶中（有效期一个月）。四是钼酸铵（26g/L）：称取13g钼酸铵，精确至0.5g，称取0.5g酒石酸锑钾，精确至0．01g，溶于200mL水中，加入230mL硫酸（1+1），混匀，泠却后，用水稀释至500mL，混匀，贮存于棕色瓶中（有效期二个月）。五是磷标准溶液（1mL含有0.5mgPO3－4）：称取0.7165g预先在100-105℃干燥并已恒重过的磷酸二氢钾，精确至0．0002g，溶于约500mL水中，定量转移至1L容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。六是磷标准溶液（1mL含有0.02mgPO3－4）：取20.00mL0.5mg/mL磷标准溶液于500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。七是过硫酸钾40g/L溶液：称取20g过硫酸钾，精确至0.5g，溶于500mL水中，摇匀，贮存于棕色瓶中（有效期一个月）。

2.2仪器和设备

分光光度计：带有厚度为1cm的比色皿。

2.3分析步骤

2.3.1工作曲线的绘制

分别取0（空白）、1．00、2．00、3．00、4．00、5．00、6．00、7．00、8．00mL磷酸标准溶液（0．02mg/mL）于9个50容量瓶中，依次向各瓶中加入约25mL水，2．0mL钼酸铵溶液，3．0mL抗坏血酸溶液，用水稀释至刻度，摇匀，室温下10min。在分光光度计710nm处，用1cm吸收池，以空白调零测吸光度。以测得的吸光度为纵坐标，相对应的PO3－4量（μg）为横坐标绘制工作曲线。

2.2总磷含量的测定

从试样中取5．00mL试验溶液于100mL锥形瓶中，加入1．0mL硫酸溶液，5．0mL过硫酸钾溶液，用水调整锥形瓶中溶液体积至约25mL，置于可调电炉上缓缓煮沸15min至溶液快蒸干为止。取出后流水冷却至室温，定量转移至50mL容量瓶中。加入2．0mL钼酸铵溶液，3．0mL抗坏血酸溶液，用水稀释至刻度，摇匀，室温下放置10min。在分光光度计710nm处，用1cm吸收池，以不加试验溶液的空白调零测吸光度。

2.3允许差

两次平行测定结果之差不大于0．30mg/L，取算术平均值为测定的结果。

3.控制总磷的措施

我们从2011年开始对一化、二化循环水系统进行总磷的调整，由6.0～10.0mg/L调整到4.0-6.0mg/L。主要采取以下措施降低系统唑类指标的控制；降低日常系统排污量；降低日常氧化型杀菌剂的投加量；调整杀菌剂的投加频次、投加量及投加时间；要求药剂供应厂家调整药剂配方。

4.调整总磷对生产的贡献

4.1系统淤泥大幅减少

2016年二化停工检修，循环水系统将水排干净后的凉水塔集水池池底，干净见底、无淤泥。

4.2腐蚀合格率大幅提高

我们从2011年开始对一化、二化循环水系统进行总磷的调整，由6.0-10.0mg/L调整到4.0-6.0mg/L。从腐蚀合格率统计表可看出通过调整总磷指标的控制范围，系统腐蚀合格率由80%升至90%以上，且运行平稳。反映出总磷调整与系统运行相契合。

4.3药剂消耗大幅下降

日常水处理药剂杀菌剂的投加浓度由100mg/L降至30mg/L以下；缓蚀阻垢剂的投加量下降了37.5%。

总结：通过分析可以看出：总磷调整后，系统年节约化材费用达248.49万元。并且每年可节约大量外排废水处理费用，为公司减少了不小的外排压力。

参考文献：

[1]邹静.过氧化氢微波消解法测定工业循环水中总磷含量[J].现代化工，2018，38（07）：232-235.

[2]姚幸.工业循环冷却水总磷测定方法的探讨[J].广州化工，2012，40（16）：132-133.

[3]李红，原雯，张华静.工业循环冷却水总磷测定影响因素分析[J].全面腐蚀控制，2012，26（04）：26-29.

[4]彭卫，郭亚丽，何军.分光光度法测定工业循环冷却水总磷不确定度评定[J].全面腐蚀控制，2011，25（04）：30-32.

[5]张晓华.微波消解法用于工业循环水总磷测定的研究[J].化工科技，2009，17（06）：55-57.

[6]马树艳.工业循环冷却水中总磷测定方法的研究[J].化学工程师，2008（11）：30-31.