申请日2016.02.22
公开(公告)日2016.06.29
IPC分类号G01N21/31; C02F5/08
摘要
本发明提供了一种在线检测循环冷却水中阻垢缓蚀剂浓度的检测方法，采用阳离子型聚合电解质作为检测试剂，将检测试剂加入到待检测的循环冷却水样中，充分混合，反应15～20min，然后将反应后的循环冷却水样于波长400～600nm下检测吸光度值，根据吸光度值确定循环冷却水中阻垢缓蚀剂的浓度;该检测方法适用范围广，不受阻垢缓蚀剂是否为含磷或无磷药剂的限制，检测周期短，检测准确度高，稳定性好。采用本发明检测方法的检测装置，可实现在线自动检测，替代人为操作，消除各种人为因素和各个环节响应时间滞后的影响，操作简单，运行成本低廉，而且，由上述在线检测装置构成的循环冷却水处理控制系统，可实现对循环冷却水的全程管理和自动加药控制，适于工业应用。
摘要附图
权利要求书
1.一种在线检测循环冷却水中阻垢缓蚀剂浓度的检测方法，其特征在于：该检测方法采用阳离子型聚合电解质作为检测试剂，将检测试剂以使循环冷却水中全部阻垢缓蚀剂被反应的量加入到待检测的循环冷却水样中，充分混合，反应15～20min，然后将反应后的循环冷却水样于波长400～600nm下检测吸光度值，根据吸光度值确定循环冷却水中阻垢缓蚀剂的浓度;所述阳离子型聚合电解质包括烷基二甲基铵盐、烷基二甲基苄基铵盐或烷基三甲基铵盐，所述烷基为C10～C18的长链烷基。
2.根据权利要求1所述的在线检测循环冷却水中阻垢缓蚀剂浓度的检测方法，其特征在于：所述阳离子型聚合电解质包括十二烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵或十八烷基二甲基苄基氯化铵中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的在线检测循环冷却水中阻垢缓蚀剂浓度的检测方法，其特征在于：所述阻垢缓蚀剂包括聚羧酸类均聚物、聚羧酸类共聚物、膦羧酸类均聚物或膦羧酸类共聚物中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的在线检测循环冷却水中阻垢缓蚀剂浓度的检测方法，其特征在于：所述阻垢缓蚀剂包括聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、聚丙烯酸、水解聚马来酸酐、聚甲基丙烯酸、丙烯酸—丙烯酸酯二元共聚物、丙烯酸—水解马来酸酐二元共聚物、丙烯酸—甲基丙烯酸酯—甲基丙烯酸羟丙酯三元共聚物、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、羟基乙叉二膦酸或2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的在线检测循环冷却水中阻垢缓蚀剂浓度的检测方法，其特征在于：控制反应过程循环冷却水样的温度为25～40℃，pH值为6～9。
6.一种在线检测循环冷却水中阻垢缓蚀剂浓度的检测装置，其特征在于：包括供检测试剂与循环冷却水样进行反应的反应器，分别与反应器相连的检测试剂定量加入系统和循环冷却水样定量加入系统，还包括连接在反应器下游的用于检测反应后循环冷却水样吸光度值的检测分析单元，所述检测分析单元包括分光光度仪和数据处理器。
7.根据权利要求6所述的在线检测循环冷却水中阻垢缓蚀剂浓度的检测装置，其特征在于：所述检测试剂定量加入系统包括用于存放检测试剂的存储罐，设置于存储罐与所述反应器之间用于向反应器定量加入检测试剂的蠕动泵。
8.根据权利要求6所述的在线检测循环冷却水中阻垢缓蚀剂浓度的检测装置，其特征在于：所述循环冷却水样定量加入系统包括采集循环冷却水样的采集器，设置于采集器与所述反应器之间用于向反应器定量加入循环冷却水样的蠕动泵。
9.根据权利要求8所述的在线检测循环冷却水中阻垢缓蚀剂浓度的检测装置，其特征在于：在所述采集器与反应器之间增设过滤器。
10.一种循环冷却水处理控制系统，用于对流经循环冷却水管道及串接于循环冷却水管道上的集水池中的循环冷却水的处理进行控制，其特征在于，包括中心控制单元，还包括：
补排水控制单元，所述补排水控制单元包括与所述中心控制单元相联接的设于循环冷却水管道上的电导率检测仪，以及设于集水池处与中心控制单元相联接的液位检测仪，还包括设于集水池处并与中心控制单元相联接的补水控制阀和排水控制阀;
阻垢缓蚀剂投加控制单元，所述阻垢缓蚀剂投加控制单元包括设于循环冷却水管道上的与中心控制单元相联接的如权利要求6所述的在线检测循环冷却水中阻垢缓蚀剂浓度的检测装置，以及连接于循环冷却水管道上且与中心控制单元相联接的阻垢缓蚀剂投加泵;
浓缩倍率控制单元，所述浓缩倍率控制单元包括设于循环冷却水管道上并与中心控制单元相联接的pH检测仪，以及连接于循环冷却水管道上且与中心控制单元相联接的加酸泵;
杀菌剂控制单元，所述杀菌剂控制单元包括设于循环冷却水管道上并与中心控制单元相联接的ORP检测仪，以及连接于循环冷却水管道上且与中心控制单元相联接的杀菌剂投加泵。
说明书
在线检测循环冷却水中阻垢缓蚀剂浓度的检测方法、检测装置及循环冷却水处理控制系统
技术领域
本发明涉及循环冷却水处理技术领域，特别涉及一种在线检测循环冷却水中阻垢缓蚀剂浓度的检测方法，及采用该检测方法的检测装置，以及包括该检测装置的循环冷却水处理控制系统。
背景技术
随着水资源短缺的日益加剧，大幅度降低工业用水总量，推广节水型生产工艺，已成为企业实现可持续发展的必然选择。在工业应用中循环冷却水用量较大，提高循环冷却水浓缩倍率成为目前企业的主要节水手段。
循环冷却水运行过程，通常要不断投加阻垢缓蚀剂，以提高浓缩倍数，防止循环冷却水系统的腐蚀和结垢，因此控制适当的阻垢缓蚀剂浓度，是循环冷却水运行的关键。传统的循环冷却水控制需经过取水样、检测、计算、复核、指令传达、人员操作、再次取样检测、审核操作效果等一系列周而复始的环节，从发现水质不达标至处理合格往往需要数小时至数天的时间，整个过程中，主要依靠人工完成，受各种人为因素和各个环节响应时间滞后的影响，循环冷却水系统极易发生运行不稳定、操作过度的现象，既造成水资源、人力资源及物料资源的浪费，又易导致循环冷却水运行中易出现结垢、腐蚀等问题，给企业的正常生产带来隐患。
由于目前使用的阻垢缓蚀剂大多为含有机磷的药剂，近年来，开发出采用在线检测磷的方式来检测药剂浓度，以取代人工检测，但实际应用中存在诸多问题，如磷的在线分析需要有机磷的消解、反应、比色等几个步骤，分析周期长，而且对于无磷阻垢缓蚀剂无法分析，随着污水排放的环保压力，含磷阻垢缓蚀剂正日益被限制使用，而无磷阻垢缓蚀剂的应用越来越广泛;也有采用荧光示踪方式检测药剂浓度，但该方法需要在阻垢缓蚀剂中增加荧光物质或在阻垢缓蚀剂上增加荧光基团，并且在检测设备中增加荧光相应仪器，极大增加了药剂和设备的成本，不适于工业应用。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种在线检测循环冷却水中阻垢缓蚀剂浓度的检测方法，该检测方法适用范围广，对含磷、无磷阻垢缓蚀剂都适用，检测周期短，准确度高，适于工业应用。
为实现上述目的，本发明的在线检测循环冷却水中阻垢缓蚀剂浓度的检测方法，采用阳离子型聚合电解质作为检测试剂，将检测试剂以使循环冷却水中全部阻垢缓蚀剂被反应的量加入到待检测的循环冷却水样中，充分混合，反应15～20min，然后将反应后的循环冷却水样于波长400～600nm下检测吸光度值，根据吸光度值确定循环冷却水中阻垢缓蚀剂的浓度;所述阳离子型聚合电解质包括烷基二甲基铵盐、烷基二甲基苄基铵盐或烷基三甲基铵盐，所述烷基为C10～C18的长链烷基。
循环冷却水使用的阻垢缓蚀剂基本都是由阴离子型高分子聚合电解质组成，这些聚合电解质在水中电离后形成弱酸基(—COOH)、强酸基(—SO3H)、膦酸基(—PO3H2)或羟基(—OH)等阴离子基团，通过阴离子基团吸附循环冷却水中成垢盐(如碳酸钙等)的微晶粒，使微晶粒均带有负电，彼此相斥，不能结成大晶粒，从而达到阻垢的作用。本发明利用阴离子型聚合电解质在水中能够与阳离子型聚合电解质发生离子缔合反应生成性能稳定的离子对，即含有异性电荷离子相互接近到某一临界距离，以库伦力相互吸引，当静电能大于热运动能，便形成稳定的、等量的离子对的原理，通过检测反应后的离子对含量得到阴离子型聚合电解质的含量，相应地得到循环冷却水中阻垢缓蚀剂的浓度。因离子对含量在波长400～600nm下的吸光度值呈线性关系，因此，本发明的检测方法以阳离子型聚合电解质作为检测试剂，通过向循环冷却水样中加入过量检测试剂，待阻垢缓蚀剂完全被反应后，在波长400～600nm下检测反应后的循环冷却水样的吸光度值，从而得到循环冷却水中阻垢缓蚀剂的浓度。检测试剂的加入量可通过预估阻垢缓蚀剂的量相应计算出可保证阻垢缓蚀剂完全被反应的量，在此基础上稍增加用量以使检测试剂过量，同时避免浪费的原则进行确定。该检测方法适用的阻垢缓蚀剂范围广，不受是否为含磷或无磷药剂的限制，检测周期短，只需检测试剂加入到循环冷却水样中反应15～20分钟，即可使阻垢缓蚀剂与检测试剂完全反应得到稳定的离子对，然后测定循环冷却水样的吸光度值，再根据吸光度值与阻垢缓蚀剂的量的线性对应关系，得到循环冷却水样中阻垢缓蚀剂的准确浓度，整个周期只需30分钟，检测流程简单、稳定性好，而且操作成本低廉，适于工业应用。
作为对上述方式的限定，所述阳离子型聚合电解质包括十二烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵或十八烷基二甲基苄基氯化铵中的任意一种。
经验证，采用十二烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵或十八烷基二甲基苄基氯化铵这些阳离子型聚合电解质作为检测试剂，反应得到的离子对稳定性最佳，与阻垢缓蚀剂浓度的线性对应关系的精度更高，可提高检测精度。
作为对上述方式的限定，所述阻垢缓蚀剂包括聚羧酸类均聚物、聚羧酸类共聚物、膦羧酸类均聚物或膦羧酸类共聚物中的至少一种。
作为对上述方式的限定，所述阻垢缓蚀剂包括聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、聚丙烯酸、水解聚马来酸酐、聚甲基丙烯酸、丙烯酸—丙烯酸酯二元共聚物、丙烯酸—水解马来酸酐二元共聚物、丙烯酸—甲基丙烯酸酯—甲基丙烯酸羟丙酯三元共聚物、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、羟基乙叉二膦酸或2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸中的至少一种。
目前常用的聚羧酸类均聚物、共聚物及膦羧酸类均聚物、共聚物等阻垢缓蚀剂均可使用本发明的检测方法准确检测。
作为对上述方式的限定，控制反应过程循环冷却水样的温度为25～40℃，pH值为6～9。
同时，本发明还提供了一种在线检测循环冷却水中阻垢缓蚀剂浓度的检测装置，包括供检测试剂与循环冷却水样进行反应的反应器，分别与反应器相连的检测试剂定量加入系统和循环冷却水样定量加入系统，还包括连接在反应器下游的用于检测反应后循环冷却水样吸光度值的检测分析单元，所述检测分析单元包括分光光度仪和数据处理器。
作为对上述方式的限定，所述检测试剂定量加入系统包括用于存放检测试剂的存储罐，设置于存储罐与所述反应器之间用于向反应器定量加入检测试剂的蠕动泵。
作为对上述方式的限定，所述循环冷却水样定量加入系统包括采集循环冷却水样的采集器，设置于采集器与所述反应器之间用于向反应器定量加入循环冷却水样的蠕动泵。
作为对上述方式的限定，在所述采集器与反应器之间增设过滤器。
采用本发明的检测装置可实现对循环冷却水中阻垢缓蚀剂浓度的在线自动检测，替代人为操作，消除各种人为因素和各个环节响应时间滞后的影响，检测周期短，检测准确度高，检测稳定性好，而且检测装置结构简单，利于应用操作。
同时，本发明还提供了一种循环冷却水处理控制系统，用于对流经循环冷却水管道及串接于循环冷却水管道上的集水池中的循环冷却水的处理进行控制，包括中心控制单元，还包括：
补排水控制单元，所述补排水控制单元包括与所述中心控制单元相联接的设于循环冷却水管道上的电导率检测仪，以及设于集水池处与中心控制单元相联接的液位检测仪，还包括设于集水池处并与中心控制单元相联接的补水控制阀和排水控制阀;
阻垢缓蚀剂投加控制单元，所述阻垢缓蚀剂投加控制单元包括设于循环冷却水管道上的与中心控制单元相联接的如上所述的在线检测循环冷却水中阻垢缓蚀剂浓度的检测装置，以及连接于循环冷却水管道上且与中心控制单元相联接的阻垢缓蚀剂投加泵;
浓缩倍率控制单元，所述浓缩倍率控制单元包括设于循环冷却水管道上并与中心控制单元相联接的pH检测仪，以及连接于循环冷却水管道上且与中心控制单元相联接的加酸泵;
杀菌剂控制单元，所述杀菌剂控制单元包括设于循环冷却水管道上并与中心控制单元相联接的ORP检测仪，以及连接于循环冷却水管道上且与中心控制单元相联接的杀菌剂投加泵。
上述循环冷却水处理控制系统可实现对循环冷却水的实时检测，并实时控制向循环冷却水中补水、投加阻垢缓蚀剂、杀菌剂等药剂，实现对循环冷却水的全程自动化管理，缩短响应时间，消除人为因素的影响，达到较好的节约水资源的目的。
综上所述，采用本发明的技术方案，获得的在线检测循环冷却水中阻垢缓蚀剂浓度的检测方法适用范围广，不受阻垢缓蚀剂是否为含磷或无磷药剂的限制，检测周期短，只需30分钟便可得到浓度结果，检测准确度高，不受人为因素影响，稳定性好。采用本发明检测方法的检测装置，可实现在线自动检测，替代人为操作，消除各种人为因素和各个环节响应时间滞后的影响，操作简单，运行成本低廉，而且，由上述在线检测装置构成的循环冷却水处理控制系统，可实现对循环冷却水的全程自动化管理和自动加药控制，适于工业应用。