冷却水处理系统的清洗、预膜和正常运行管理（2）

一、预膜的目的      冷却水循环系统内设备和管道经化学清洗后，金属的本体裸露出来，很容易在水中溶解氧等的作用下再发生腐蚀；为了保证正常运行时缓蚀阻垢剂的补膜、修膜作用，应进行预膜处理。      通过预膜剂的作用，使金属表面形成一层致密均匀的保护膜，从而使金属免于腐蚀。 二、保护膜的性质      膜的组成与所使用的预膜剂性质有关，一般有以下三类： 预膜剂性质特点      铬酸盐、亚硝酸盐 氧化型膜 致密，薄，与金属表面结合牢固，防腐效果好。如γ-Fe2O3。      聚磷酸盐、硅酸盐、杂环化合物 沉积型膜 质地多孔，较厚，须控制沉积速度。 胺类 吸附型膜 结合性较差，较少使用。 膜的特点要求薄、均匀、致密。薄的保护膜不至于影响换热效果（涂料太厚）；良好的均匀性不至于引起腐蚀；保护膜的致密性与膜的牢固性有关。 1．氧化型膜：是以缓蚀剂本身作氧化剂使金属表面形成钝态的氧化膜。如铬酸盐本身就具有氧化性，在中性水溶液中，可将铁氧化成γ-Fe2O3 2Fe + 2Na2CrO4 + 2H2O → Fe2O3 + Cr2O3 + 4NaOH 一般来讲，氧化性的缓蚀预膜剂有一定的毒性，常用于密闭系统的处理。 2．沉淀型膜：可由缓蚀剂的相互作用，也可由缓蚀剂与腐蚀介质中的金属离子反应形成。一般此种膜的厚度可达几百至一千埃。 聚磷酸盐是阴离子型缓蚀剂，它与钙离子结合形成一个带正电荷的聚磷酸钙络合离子（Na2Ca2P4O6），以胶溶状态存在于水中，另一方面，阳极反应产生的亚铁离子向阴极扩散，产生一定的腐蚀电流。当带正电荷的聚磷酸钙络合离子到达表面区域时，可再与亚铁离子络和，生成以聚磷酸钙铁为主要成分的络和离子，依靠腐蚀电流电沉积于阴极表面形成沉淀膜。这种膜具有一定的致密性。而聚磷酸盐等则用于敞开系统，使用广泛。 锌盐会在水中形成Zn(OH)2沉积： 在阴极： O2 + 2H2O + 4e —→　4OH- Zn2+ + 2OH- —→　Zn(OH)2 它还会因正磷酸盐的存在，产生磷酸锌沉淀而起到缓蚀作用。其主要是由结晶状(Zn，Fe)3(PO4)2·4H2O 膜和Zn3(PO4)2·4H2O层所产生的。 3．吸附型膜：由于吸附型缓蚀剂与金属的结合性要差些，故一般不单独用于循环冷却水系统的预膜处理。 三、常用的预膜方案 专用配方的预膜方案 2．提高浓度的预膜方案 四、影响预膜质量的因素 1．钙离子 在磷锌预膜处理过程中，钙离子的含量是影响预膜质量的最大因素之一。一般认为钙离子的含量最好大于50ppm（以CaCO3计），中等硬度的水质最佳。浊度 预膜时水的浊度对预膜质量影响较大。如浊度过高，则生成的膜就会松散，在水流的冲击下容易脱落。另外，浊度过高会吸附阴离子聚磷酸盐，从而改变沉积膜的组成、结构，导致膜的不均匀。 2． pH值 在不同的pH条件下，膜的形成是不一致的，这也和预膜剂的组成有关。PH值过高，沉积物沉积速度快且量多，因而形成的膜厚而且不均匀（实际上可认为形成了垢）。PH值过低，磷锌预膜剂无法在金属表面沉积。 一般预膜时，pH值控制在5.5～7.5之间，这也需根据系统的工况条件来进行选择。如水的硬度、预膜剂的浓度、水温、设备的璧温等方面。 3． 温度 水温较高有利于分子的扩散，加速预膜剂的水解反应，使成膜速度加快。 5．流速 水的流速较大，有利于预膜剂和水中溶解氧的扩散，加速成膜。且使生成的膜均匀，但流速大于2.5m/s，则可加剧水流对金属表面的冲击作用，是膜的沉积受到影响，甚至引起腐蚀。流速过慢，不仅是成膜速度慢，而且影响膜的均匀性，流速一般以1.0～1.5为宜。 6．金属离子 锌离子本身是一种阴极型缓蚀剂，在阴极高pH区形成Zn(OH)2沉淀，抑制了阴极反应，其到了缓蚀作用，锌成膜速度快，但松软不牢固。一般不单独使用。必须与聚磷酸盐结合使用。水解形成较致密的膜。 铁离子对预膜会产生不利影响。如预膜时Fe3+含量较高，则会使膜松散、不牢固且不均匀。因此，Fe3+含量应控制在1mg/L以下。 铜离子过高，会与金属铁发生置换而析出，从而发生电偶腐蚀。因此，Cu2+应小于0.1mg/L或加入掩蔽剂进行处理。 7．预膜剂的浓度 Betz807是国内最早引进的预膜剂，其投加浓度在600～800mg/L，但随着工业生产经验的增多，大多数均用200～300mg/L，一般水质硬度较高时取低限；水质硬度较低时取高限。另外，还与换热设备负荷、Cl-等有关，有时甚至用量在150mg/L左右。 8．分散剂 由于预膜剂是沉积型缓蚀剂，为了防止其在水中沉积过快，从设备的运行状况，成膜的均匀性等方面考虑，应适当投加分散剂。 9．溶解氧 由于聚磷酸盐是以电沉积原理来实现沉积，主要靠阳极溶解产生腐蚀电流来完成。溶解氧要求大于2mg/L，对于敞开式循环冷却水。 五、预膜过程 1．监测与控制的指标 （1）pH 一般水的pH值控制在5.5～7.5之间，可用H2SO4来调节。根据补充水的碱度，用下式表示所需加酸的量： X = (M原 – M循/ K) × M / 1.8 × 1/1000 公斤/小时 由于有的用户有自动控制的pH计，可以根据实际运行的pH值来调节加酸量。如果条件许可的话，可安装自动加酸设备。 一般来讲，由于集水池（水泥）、管内的浮锈、水中的污垢等也要消耗酸，因此初期的耗酸量较大，调节pH时应注意缓慢、均匀、多点投加，并进行在线监测加以控制。 （2）总磷、钙离子、浊度 根据水中的总磷数值可以判断预膜剂的用量，一般控制在100～200mg/L，也可根据具体的工况进行适当的增减。 钙离子应大于50mg/L。 浊度应小于10mg/L。 六、预膜效果的检验 硫酸铜检验法 亚铁氰化钾检验法