專利名稱：水處理劑供給量的管理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
該發(fā)明涉及管理水處理劑供給量的方法，所述水處理劑供給以鍋爐或冷卻塔為代表的熱交換機(jī)。
背景技術(shù)：
在鍋爐或冷卻塔等的熱交換機(jī)中，通常為了抑制由水分導(dǎo)致的傳熱面腐蝕或水垢生成而向補(bǔ)充給水中添加水處理劑。近年來，對于上述鍋爐，如專利文獻(xiàn)1公開的那樣，使用由食品添加劑構(gòu)成、含有二氧化硅、堿劑和水垢抑制劑的水處理劑。其中，配合上述二氧化硅的目的在于在上述傳熱面形成被膜，保護(hù)其不受由水分導(dǎo)致的腐蝕。另外，對于上述堿劑，典型的有堿金屬的氫氧化物，其配合的目的在于將水分調(diào)節(jié)至難以腐蝕上述傳熱面的pH范圍(pH11～12)。近而，上述水垢抑制劑是可以與補(bǔ)充給水中的、作為水垢促進(jìn)成分的硬度成分(鈣離子和鎂離子)、銅離子、鋅離子和鐵離子等形成絡(luò)合物的鰲合劑，其配合目的在于抑制在上述傳熱面與水分的接觸面生成水垢。
水處理劑供給量根據(jù)補(bǔ)充給水的水質(zhì)或上述熱交換機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)條件(例如，在上述鍋爐中的濃縮倍數(shù))等，以使上述熱交換機(jī)內(nèi)的水處理劑濃度為規(guī)定范圍的方式進(jìn)行設(shè)定。該設(shè)定通常由上述熱交換機(jī)的維護(hù)管理人進(jìn)行。為了使上述熱處理劑最大限度地發(fā)揮效果，將水處理劑維持在預(yù)定的范圍是重要的，在水處理劑濃度不足或者過剩的情況下，維護(hù)管理人需要對水處理劑供給量進(jìn)行再調(diào)節(jié)。另外，維護(hù)管理人由于要向使用者報(bào)告將水處理劑維持在預(yù)定范圍的情況，也需要理解關(guān)于上述熱交換機(jī)的保證安全狀態(tài)或運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。由于這樣的原因，為了管理水處理劑供給量，必須知道在熱交換機(jī)內(nèi)的水處理劑濃度。
專利文獻(xiàn)1JP2003-159597A發(fā)明內(nèi)容但是，如果為了知道水處理劑濃度而對作為上述水處理劑供給的全部成分分別進(jìn)行定量，則需要很多的時(shí)間和勞力。另外，當(dāng)對作為上述水處理劑供給的特定成分進(jìn)行定量時(shí)，對于例如專利文獻(xiàn)1公開的水處理劑的情況，由于二氧化硅在上述傳熱面形成被膜，所以有由供給量計(jì)算的濃度與實(shí)際的濃度不一致的問題。進(jìn)而，堿金屬的氫氧化物由于也在補(bǔ)充給水中的碳酸氫鈉等堿成分發(fā)生熱分解時(shí)生成，所以特別在上述鍋爐中，有由供給量計(jì)算的濃度與實(shí)際的濃度不一致的問題。
該發(fā)明是鑒于上述事實(shí)而作出的，因此其目的在于，當(dāng)管理水處理劑供給量時(shí)，可以簡單且正確地知道熱交換機(jī)內(nèi)的水處理劑濃度。
該發(fā)明是為了達(dá)到上述目的而作出的。該發(fā)明的第一觀點(diǎn)所涉及的水處理劑供給量的管理方法，其包括下述的工序?qū)⒑羞x自鰲合劑的水垢抑制劑的水處理劑供給熱交換機(jī)的供水系統(tǒng)的工序、從上述熱交換機(jī)中采集試樣水的工序、對采集的試樣水中的上述水垢抑制劑進(jìn)行定量的工序、根據(jù)上述水垢抑制劑的定量值確定在上述熱交換機(jī)內(nèi)的水處理劑濃度的工序。
根據(jù)第一觀點(diǎn)，首先將上述水處理劑供給上述熱交換機(jī)的供水系統(tǒng)。供給的上述水處理劑在與補(bǔ)充給水混合后，向上述熱交換機(jī)中引入。接著，從上述熱交換機(jī)采集試樣水。在采集的試樣水中，通常含有游離狀態(tài)和絡(luò)合物狀態(tài)的上述水垢抑制劑，使用可將它們同時(shí)測定的測定方法進(jìn)行定量。然后，根據(jù)上述水垢抑制劑的定量值，確定在上述熱交換機(jī)內(nèi)的水處理劑濃度。因此，根據(jù)該方法，不用分別對上述水處理劑的各成分進(jìn)行定量，將上述水垢抑制劑、即上述鰲合劑作為指標(biāo)，可以簡單且正確地知道在上述熱交換機(jī)內(nèi)的水處理劑濃度。
進(jìn)而，該發(fā)明第二觀點(diǎn)所涉及的水處理劑供給量的管理方法是在第一觀點(diǎn)中，上述鰲合劑為乙二胺四乙酸及其鹽。
根據(jù)第二觀點(diǎn)，將乙二胺四乙酸及其鹽作為指標(biāo)，可以簡單且正確地知道在上述熱交換機(jī)內(nèi)的水處理劑濃度。
根據(jù)該發(fā)明，當(dāng)管理水處理劑供給量時(shí)，可以簡單且正確地知道熱交換機(jī)內(nèi)的水處理劑濃度。其結(jié)果是可以迅速判斷水處理劑供給量是否合適，能夠使關(guān)于水處理的維護(hù)管理效率化。
具體實(shí)施例方式
以下，詳細(xì)地說明該發(fā)明的實(shí)施方案。該發(fā)明是在鍋爐或冷卻塔等的熱交換機(jī)中的水處理劑供給量的管理方法，作為管理對象的水處理劑含有選自鰲合劑的水垢抑制劑。
上述鰲合劑是能夠與水中作為水垢促進(jìn)成分的硬度成分(鈣離子和鎂離子)、銅離子、鋅離子和鐵離子等形成絡(luò)合物，從而可抑制在上述熱交換機(jī)的傳熱面上生成水垢的物質(zhì)。這樣的上述鰲合劑可以使用例如有機(jī)系的氨基羧酸系化合物和三羧酸系化合物，以及無機(jī)系的多磷酸系化合物等。
作為上述氨基羧酸系化合物優(yōu)選的例子，可以列舉乙二胺四乙酸(EDTA)及其鹽、氨三乙酸(NTA)及其鹽、羥乙基乙二胺三乙酸(HEDTA)及其鹽、反式-1，2-二氨基環(huán)己烷四乙酸(CyDTA)及其鹽等。另外，作為上述三羧酸系化合物優(yōu)選的例子，可以列舉檸檬酸及其鹽等。進(jìn)而，作為上述多磷酸系化合物優(yōu)選的例子，可以列舉羥基亞乙基二膦酸(HEDP)及其鹽等。在這些化合物中，由于乙二胺四乙酸的堿金屬鹽是不促進(jìn)在上述傳熱面上生成水垢的化合物，所以可以優(yōu)選使用。進(jìn)而，在乙二胺四乙酸的堿金屬鹽中，由于乙二胺四乙酸二鈉鹽是可作為食品添加劑使用的安全的化合物，所以特別優(yōu)選使用。
另外，上述水處理劑也可以含有除上述水垢抑制劑以外的成分。例如在上述鍋爐中使用的上述水處理劑可以配合二氧化硅，其目的在于在上述傳熱面(水管表面等)形成被膜，保護(hù)傳熱面不受由水分導(dǎo)致的腐蝕。另外，可以配合堿金屬的氫氧化物，其目的在于將水分調(diào)節(jié)至難以腐蝕上述傳熱面的pH范圍(pH11～12)。當(dāng)含有這樣的成分時(shí)，可以抑制在上述熱交換機(jī)中水垢的生成，同時(shí)抑制腐蝕。
在該實(shí)施方案所涉及的水處理劑供給量的管理方法中，首先將上述水處理劑供給鍋爐等上述熱交換機(jī)的供水系統(tǒng)中。該供水系統(tǒng)是例如與上述熱交換機(jī)連接的補(bǔ)充給水管路或補(bǔ)充給水罐。與補(bǔ)充給水混合的上述水處理劑向上述熱交換機(jī)輸送，在其內(nèi)部貯留。
對于上述水處理劑的供給，通常使用與上述供水系統(tǒng)連接的注入裝置。該注入裝置主要具有儲(chǔ)藏上述水處理劑的藥水罐和注入泵。上述注入泵是相對于單位容量的補(bǔ)充給水可輸出規(guī)定量的上述水處理劑的定量泵，例如是通過調(diào)節(jié)排出液體的活塞或隔板等的驅(qū)動(dòng)速度和沖程，可以改變液體的排出量的泵。
水處理劑供給量根據(jù)補(bǔ)充給水的水質(zhì)(例如，作為腐蝕促進(jìn)成分起作用的溶解氧或氯化物離子的濃度、以及作為水垢促進(jìn)成分起作用的硬度成分的濃度等)和在上述熱交換機(jī)內(nèi)的濃縮倍數(shù)等來設(shè)定。為了得到該設(shè)定的水處理劑供給量，可以調(diào)節(jié)上述注入泵的排出量。上述水處理劑可以對上述供水系統(tǒng)連續(xù)供給，也可以斷續(xù)供給。
接著，采集在上述熱交換機(jī)的內(nèi)部貯留的水的一部分作為試樣水。該試樣水的采集通常在每數(shù)月進(jìn)行的上述熱交換機(jī)的定期維護(hù)時(shí)來實(shí)施。利用規(guī)定的測定方法對采集的試樣水中的上述水垢抑制劑進(jìn)行定量。該定量可以在采集試樣水的地方進(jìn)行，或者也可以將試樣水帶入分析機(jī)構(gòu)等中進(jìn)行定量。對于將上述水垢抑制劑，即上述鰲合劑進(jìn)行定量的具體測定方法如后所述。
在上述熱交換機(jī)內(nèi)，上述水垢抑制劑以游離的狀態(tài)或者與水垢促進(jìn)成分形成絡(luò)合物的狀態(tài)溶解在水中。在上述熱交換機(jī)內(nèi)貯留的水通常為了維持規(guī)定的濃縮倍數(shù)而間歇性地向外部流出，或者定期供給補(bǔ)充給水，因此上述水垢抑制劑不可能超過溶解度而在水中結(jié)晶化、或者在上述傳熱面上析出。另外，上述水垢抑制劑在使用條件下是熱穩(wěn)定且是化學(xué)穩(wěn)定的，不產(chǎn)生除了與水垢促進(jìn)成分形成絡(luò)合物以外的化學(xué)變化或劣化。進(jìn)而，上述水垢抑制劑是在補(bǔ)充給水中天然不含有的物質(zhì)。由于這樣的原因，在上述熱交換機(jī)內(nèi)的上述水垢抑制劑的濃度，與在上述熱交換機(jī)內(nèi)的水處理劑濃度相關(guān)，根據(jù)上述水垢抑制劑的定量值和在上述水處理劑中的上述水垢抑制劑的配合比例，可以確定水處理劑濃度。即，為了確定水處理劑濃度，上述水垢抑制劑起到作為所謂示蹤物的作用。
當(dāng)特定的水處理劑濃度小于目標(biāo)濃度時(shí)，不能充分發(fā)揮上述水處理劑的水垢抑制效果或腐蝕抑制效果，有在上述熱交換機(jī)內(nèi)生成水垢或產(chǎn)生腐蝕的可能性。因此，進(jìn)行例如將上述注入泵的排出量再調(diào)節(jié)、使水處理劑供給量增加這樣的管理。相反，當(dāng)特定的水處理劑濃度超過目標(biāo)濃度時(shí)，供給需要以上的上述水處理劑，如果這樣放置，則有招致運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用增大的可能性。因此，進(jìn)行例如將上述注入泵的排出量再調(diào)節(jié)、使水處理劑供給量減少這樣的管理。
接著，說明對上述水垢抑制劑進(jìn)行定量的測定方法。上述水垢抑制劑的測定方法可以使用滴定法、比色法和高效液相色譜法(HPLC法)等。特別地，從在上述熱交換機(jī)設(shè)置的現(xiàn)場就可以使用簡易測定試劑盒或簡易測定裝置進(jìn)行測定的角度考慮，滴定法和比色法是優(yōu)選的，以下對于它們的測定方法進(jìn)行詳述。
利用滴定法進(jìn)行的水垢抑制劑的定量首先，說明利用滴定法進(jìn)行的上述水垢抑制劑的定量。在該滴定法中，首先向試樣水中添加金屬指示劑、pH調(diào)節(jié)劑、還原劑和掩蔽劑來準(zhǔn)備試驗(yàn)液。
上述金屬指示劑是一種色素系的鰲合物質(zhì)，其在與由下述滴定液供給的金屬離子(以下，為了與在試樣水中含有的金屬離子相區(qū)別，稱之為“特定金屬離子”)形成絡(luò)合物時(shí)，發(fā)生與不絡(luò)合狀態(tài)相異的色調(diào)變化。當(dāng)將上述水垢抑制劑作為定量對象進(jìn)行滴定操作時(shí)，需要使上述特定金屬離子與上述水垢抑制劑優(yōu)先發(fā)生絡(luò)合。因此，上述金屬指示劑選自與上述特定金屬離子的穩(wěn)定度常數(shù)比上述水垢抑制劑小的鰲合物質(zhì)。當(dāng)上述水垢抑制劑是乙二胺四乙酸的堿金屬鹽時(shí)，這樣的鰲合物質(zhì)可以使用二甲酚橙(化學(xué)名3，3′-雙[N，N-二(羧甲基)氨基甲基]-鄰甲酚磺酞，二鈉鹽)、甲基百里酚藍(lán)(化學(xué)名3，3′-雙[N，N-二(羧甲基)氨基甲基]百里酚磺酞，二鈉鹽)、焦兒茶酚紫(化學(xué)名焦兒茶酚磺酞)。
上述金屬指示劑的添加量通常相對于100重量份的試樣水，優(yōu)選設(shè)定為0.0001～0.002重量份，更優(yōu)選設(shè)定為0.0005～0.001重量份。當(dāng)該添加量小于0.0001重量份時(shí)，試驗(yàn)液的著色淺，難以在滴定操作的終點(diǎn)附近判定變色。另一方面，當(dāng)該添加量超過0.002重量份時(shí)，被滴定液的著色濃，難以在滴定操作的終點(diǎn)附近判定變色。
上述pH調(diào)節(jié)劑將試驗(yàn)液調(diào)節(jié)至上述金屬指示劑可敏銳變色的酸性范圍，通常使用酸、或者包含酸及其鹽的緩沖劑。這里，可以使用的酸有硝酸、鹽酸、硫酸等的無機(jī)酸或乙酸等的有機(jī)酸。另外，這里可以使用的酸的鹽有硝酸、鹽酸、硫酸、乙酸等的堿金屬鹽。酸或者酸的鹽都可以將二種以上并用。
上述pH調(diào)節(jié)劑的添加量只要是使試驗(yàn)液的pH在酸性范圍的量即可，沒有特別限定，例如對于上述金屬指示劑使用二甲酚橙或者甲基百里酚藍(lán)的情況，設(shè)定為可使pH為6以下的量，更優(yōu)選設(shè)定為可使pH為1～3的量，當(dāng)pH在1～3的范圍時(shí)難以受到二價(jià)金屬離子或稀土類金屬離子的影響。當(dāng)試驗(yàn)液的pH值超過6時(shí)，上述金屬指示劑有可能不顯示規(guī)定的色調(diào)。即，當(dāng)上述水處理劑含有堿金屬的氫氧化物時(shí)，由于從上述熱交換機(jī)采集的試樣水為堿性范圍，所以優(yōu)選使用可中和以及調(diào)節(jié)至酸性范圍的量的酸作為上述pH調(diào)節(jié)劑。
上述還原劑是在上述金屬指示劑與試樣水中的多價(jià)金屬離子形成絡(luò)合物時(shí)，為了防止變色而使用的。例如，酸性溶液中的二甲酚橙在pH6以下時(shí)為黃色，但當(dāng)與鐵離子絡(luò)合時(shí)變化為青色。因此，在滴定操作中不能產(chǎn)生正常的色調(diào)變化，上述水垢抑制劑的定量變得不可能。另一方面，當(dāng)將鐵離子還原成亞鐵離子時(shí)，由于二甲酚橙呈現(xiàn)原來的黃色，所以可以進(jìn)行上述水垢抑制劑的定量。這里，可以利用的上述還原劑選自具有將鐵離子還原成亞鐵離子的作用、且不使試驗(yàn)液產(chǎn)生渾濁、沉淀和著色的還原性物質(zhì)。這樣的還原性物質(zhì)可以使用例如抗壞血酸及其堿金屬鹽、堿金屬的亞硫酸鹽、堿金屬的亞硫酸氫鹽和氯化羥胺等。
上述還原劑的添加量只要是可以將試樣水中含有的鐵離子全部還原的量即可，沒有特別地限定，可以適當(dāng)進(jìn)行設(shè)定。
上述掩蔽劑用于封閉試樣水中游離狀態(tài)或形成了絡(luò)合物狀態(tài)的亞鐵離子和銅離子。來源于補(bǔ)充給水或管道材料的這些亞鐵離子或銅離子通常可與上述水垢抑制劑形成強(qiáng)的絡(luò)合物，從而難以發(fā)生與在滴定操作中供給的上述特定金屬離子的置換。因此，在滴定操作的終點(diǎn)附近，一旦變色了的上述金屬指示劑的色調(diào)經(jīng)時(shí)變化為原來的色調(diào)而發(fā)生終點(diǎn)的誤判，或者對于終點(diǎn)的判定需要很長的時(shí)間。另一方面，當(dāng)在試樣水中添加上述掩蔽劑時(shí)，由于與上述水垢抑制劑鰲合的亞鐵離子和銅離子優(yōu)先被上述掩蔽劑封閉，所以可以進(jìn)行正確地定量。這里，與上述水垢抑制劑相比，可使用的上述掩蔽劑與亞鐵離子和銅離子的穩(wěn)定度常數(shù)大，另外，選自在與亞鐵離子和銅離子形成絡(luò)合物時(shí)，不妨礙識別上述金屬指示劑的色調(diào)變化的鰲合物質(zhì)。對于例如上述水垢抑制劑為乙二胺四乙酸的堿金屬鹽的情況，這樣的鰲合物質(zhì)可以使用o-菲洛啉。
上述掩蔽劑的添加量只要是能夠封閉在試樣水中含有的全部亞鐵離子和銅離子的量即可，沒有特別地限定，可以適當(dāng)設(shè)定。例如，由于亞鐵離子和銅離子與o-菲洛啉形成1∶3組成的絡(luò)合物，所以相對于在試樣水中含有的亞鐵離子和銅離子，添加至少3倍當(dāng)量的上述掩蔽劑。另一方面，即使添加超過3倍當(dāng)量的o-菲洛啉，對上述水垢抑制劑的定量值也沒有影響，但有可能是不經(jīng)濟(jì)的。這里，在試樣水中含有的亞鐵離子含有利用上述還原劑將鐵離子還原的產(chǎn)物。
接著，在滴定法中，對于試驗(yàn)液，使用金屬鹽溶液作為滴定液進(jìn)行滴定操作。然后根據(jù)該金屬鹽溶液的滴加量，求出試樣水中含有的上述水垢抑制劑的濃度。
上述金屬鹽溶液用于向試驗(yàn)液中供給上述特定金屬離子、與上述水垢抑制劑形成絡(luò)合物。當(dāng)不能與上述水垢抑制劑形成絡(luò)合物的剩余的上述特定金屬離子與上述金屬指示劑形成絡(luò)合物時(shí)，由于試驗(yàn)液的色調(diào)發(fā)生變化，所以可將此時(shí)判定為滴定操作的終點(diǎn)。這里，可以使用的上述金屬鹽溶液只要是可以供給能夠使上述金屬指示劑向規(guī)定的色調(diào)變化的上述特定金屬離子即可，沒有特別地限定，對于例如上述金屬指示劑為二甲酚橙或者甲基百里酚藍(lán)的情況，優(yōu)選硝酸鉍溶液。這里，添加了二甲酚橙的試驗(yàn)液在pH6以下為黃色，由于當(dāng)二甲酚橙與鉍離子絡(luò)合時(shí)變化為紅色，所以根據(jù)該色調(diào)變化，可以判定滴定操作的終點(diǎn)。另外，當(dāng)與試樣水中的亞鐵離子形成絡(luò)合物的o-菲洛啉共存時(shí)，試驗(yàn)液呈現(xiàn)橙色，而非黃色，但由于當(dāng)二甲酚橙與鉍離子絡(luò)合時(shí)變化為紅色，所以根據(jù)該色調(diào)變化，可以判定滴定操作的終點(diǎn)。
利用比色法進(jìn)行的水垢抑制劑的定量接著，說明利用比色法進(jìn)行的上述水垢抑制劑的定量。在比色法中，首先向試樣水中添加比色示劑、金屬鹽、pH調(diào)節(jié)劑、和還原劑來準(zhǔn)備試驗(yàn)液。
上述比色試劑是一種色素系的鰲合物質(zhì)，其在與由后述的上述金屬鹽供給的金屬離子(以下，為了與在試樣水中含有的金屬離子相區(qū)別，稱之為“特定金屬離子”)形成絡(luò)合物時(shí)，發(fā)生與不絡(luò)合狀態(tài)相異的色調(diào)變化。由于將上述水垢抑制劑作為定量對象進(jìn)行的比色測定，是根據(jù)與上述比色試劑的絡(luò)合物狀態(tài)和非絡(luò)合物狀態(tài)的存在比例對應(yīng)的色調(diào)來對上述水垢抑制劑的濃度進(jìn)行定量的，所以需要使上述特定金屬離子與上述水垢抑制劑優(yōu)先發(fā)生絡(luò)合。因此，上述比色試劑選自與上述特定金屬離子的穩(wěn)定度常數(shù)比上述水垢抑制劑小的鰲合物質(zhì)。當(dāng)上述水垢抑制劑是乙二胺四乙酸的堿金屬鹽時(shí)，這樣的鰲合物質(zhì)可以使用二甲酚橙(化學(xué)名3，3′-雙[N，N-二(羧甲基)氨基甲基]-鄰甲酚磺酞，二鈉鹽)、甲基百里酚藍(lán)(化學(xué)名3，3′-雙[N，N-二(羧甲基)氨基甲基]百里酚磺酞，二鈉鹽)、焦兒茶酚紫(化學(xué)名焦兒茶酚磺酞)。
通常設(shè)定上述比色試劑的添加量，使試料水所含的上述水垢抑制劑的上限量與可絡(luò)合的上述特定金屬離子的量、和上述比色試劑試劑與可絡(luò)合的上述特定金屬離子的量相等。即，先求出上述特定金屬離子相對于有待定量的上述水垢抑制劑的上限量的反應(yīng)當(dāng)量，添加對應(yīng)于該反應(yīng)當(dāng)量的上述比色試劑。在此，試料水所含的上述水垢抑制劑的濃度非常高時(shí)，根據(jù)試料水所含的上述水垢抑制劑的量直接設(shè)定上述比色試劑的添加量，則不能得到敏銳的色調(diào)變化，用分光光度計(jì)測定試驗(yàn)液的色調(diào)時(shí)有準(zhǔn)確度降低的可能。因此，優(yōu)選根據(jù)需要稀釋試料水，根據(jù)該經(jīng)稀釋的試料水所含的上述水垢抑制劑的量設(shè)定上述比色試劑的添加量。
上述金屬鹽用于向試樣水中供給上述特定金屬離子、使其與上述比色試劑形成絡(luò)合物，同時(shí)與上述水垢抑制劑形成絡(luò)合物。這里，可以使用的上述金屬鹽只要可以供給與上述比色試劑形成絡(luò)合物而使色調(diào)變化的上述特定金屬離子即可，沒有特別地限定，對于例如上述比色試劑為二甲酚橙或甲基百里酚藍(lán)的情況，可以優(yōu)選使用硝酸鉍溶液。這里，酸性溶液中的二甲酚橙在pH6以下時(shí)為黃色，與鉍離子絡(luò)合時(shí)變化為紅色。
在試樣水不含有上述水垢抑制劑的情況下，上述金屬鹽的添加量通常設(shè)定為可供給能夠與總量的上述比色試劑絡(luò)合的上述特定金屬離子的量。即，當(dāng)試驗(yàn)水不含有上述水垢抑制劑時(shí)，對于上述特定金屬離子，其總量與上述比色試劑絡(luò)合，試驗(yàn)液變色為該絡(luò)合物特有的顏色。另一方面，當(dāng)試驗(yàn)水含有上述水垢抑制劑時(shí)，由于可與上述水垢抑制劑配位的量的上述特定金屬離子與上述水垢抑制劑形成絡(luò)合物，所以對于上述比色試劑，絡(luò)合物狀態(tài)與非絡(luò)合物狀態(tài)混合存在，試驗(yàn)液變色為與兩者的存在比例相一致的色調(diào)。
上述pH調(diào)節(jié)劑將試驗(yàn)液調(diào)節(jié)至上述金屬指示劑可敏銳變色的酸性范圍，通常使用酸、或者包含酸及其鹽的緩沖劑。這里，可以使用的酸有硝酸、鹽酸、硫酸等的無機(jī)酸或乙酸等的有機(jī)酸。另外，這里可以使用的酸的鹽有硝酸、鹽酸、硫酸、乙酸等的堿金屬鹽。酸或者酸的鹽都可以將二種以上并用。
上述pH調(diào)節(jié)劑的添加量只要是使試驗(yàn)液的pH在酸性范圍的量即可，沒有特別限定，例如對于上述金屬指示劑使用二甲酚橙或甲基百里酚藍(lán)的情況，設(shè)定為可使pH為6以下的量，更優(yōu)選設(shè)定為可使pH為1～3的量，當(dāng)pH在1～3的范圍時(shí)難以受到二價(jià)金屬離子或稀土類金屬離子的影響。當(dāng)試驗(yàn)液的pH值超過6時(shí)，上述金屬指示劑有可能不顯示規(guī)定的色調(diào)。即，當(dāng)上述水處理劑含有堿金屬的氫氧化物時(shí)，由于從上述熱交換機(jī)采集的試樣水為堿性范圍，所以優(yōu)選使用可中和以及調(diào)節(jié)至酸性范圍的量的酸作為上述pH調(diào)節(jié)劑。
上述還原劑是在上述比色試劑與試樣水中的多價(jià)金屬離子形成絡(luò)合物時(shí)，為了防止變色而使用的。例如，酸性溶液中的二甲酚橙在pH6以下時(shí)為黃色，但當(dāng)與鐵離子絡(luò)合時(shí)變化為藍(lán)色。因此，在滴定操作中不能產(chǎn)生正常的色調(diào)變化，上述水垢抑制劑的定量變得不可能。另一方面，當(dāng)將鐵離子還原成亞鐵離子時(shí)，由于二甲酚橙呈現(xiàn)原來的黃色，所以可以進(jìn)行上述水垢抑制劑的定量。這里，可以利用的上述還原劑選自具有將鐵離子還原成亞鐵離子的作用、且不使試驗(yàn)液產(chǎn)生渾濁、沉淀和著色的還原性物質(zhì)。這樣的還原性物質(zhì)可以使用例如抗壞血酸及其堿金屬鹽、亞硫酸的堿金屬鹽、亞硫酸的堿金屬氫鹽和氯化羥胺等。
上述還原劑的添加量只要是可以將試樣水中含有的鐵離子全部還原的量即可，沒有特別地限定，可以適當(dāng)進(jìn)行設(shè)定。
在準(zhǔn)備試驗(yàn)液的操作中，優(yōu)選將試樣水或者試驗(yàn)液加熱。來源于補(bǔ)充給水或管道材料的、在試樣水中含有的亞鐵離子或銅離子通常可在試樣水中與上述水垢抑制劑形成強(qiáng)的絡(luò)合物，從而難以發(fā)生與上述特定金屬離子的置換，所述特定金屬離子由上述金屬鹽供給。因此，在用分光光度計(jì)測定試驗(yàn)液的色調(diào)時(shí)，一旦變色了的上述比色試劑的色調(diào)經(jīng)時(shí)變化為原來的色調(diào)而產(chǎn)生測定值的誤差，或者對于測定，需要很長的時(shí)間。因此，當(dāng)將試樣水或者試驗(yàn)液加熱時(shí)，亞鐵離子與上述特定金屬離子的置換迅速進(jìn)行，另外銅離子與上述特定金屬離子的置換迅速進(jìn)行，從而可以正確地定量。這里，在試樣水中含有的亞鐵離子含有利用上述還原劑將鐵離子還原的產(chǎn)物。
試樣水或者試驗(yàn)液的加熱可以例如預(yù)先將試樣水加熱至規(guī)定的溫度，再向該試樣水中添加上述比色試劑、上述金屬鹽、上述pH調(diào)節(jié)劑和上述還原劑的方式來操作。另外，也可以例如向試樣水中添加上述金屬鹽、上述pH調(diào)節(jié)劑和上述還原劑，并將該試樣水加熱至規(guī)定的溫度后，再添加上述比色試劑的方式來操作。進(jìn)而，也可以例如向試樣水中全部添加上述比色試劑、上述金屬鹽、上述pH調(diào)節(jié)劑和上述還原劑，再將該試驗(yàn)液加熱至規(guī)定溫度的方式來操作。
試樣水或者試驗(yàn)液的加熱溫度通常優(yōu)選設(shè)定在40℃以上，更優(yōu)選設(shè)定在70℃以上。當(dāng)該溫度小于40℃時(shí)，有可能不能改善亞鐵離子和銅離子的置換速度。另外，加熱的時(shí)間通常優(yōu)選設(shè)定在8分鐘以上，更優(yōu)選設(shè)定在10分鐘以上。當(dāng)該時(shí)間小于8分鐘時(shí)，有可能亞鐵離子和銅離子總量不能與上述特定金屬離子置換，從而不能得到正常的色調(diào)。
接著，在比色法中，通過測定吸光度或者透射率來檢測試驗(yàn)液的色調(diào)。根據(jù)預(yù)先作成的、表示上述水垢抑制劑的濃度與吸光度或者透射率的關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)曲線，可以求出在試樣水中含有的上述水垢抑制劑的濃度。
試驗(yàn)液的吸光度或者透射率通常在上述比色試劑的吸收峰附近的波長處，使用分光光度計(jì)進(jìn)行測定。例如二甲酚橙在305nm、436nm和563nm附近具有吸收，在這些波長中，可以用任一波長進(jìn)行測定。這里，為了確保更高的測定準(zhǔn)確度，優(yōu)選在波長563nm附近進(jìn)行測定，在該波長下，吸光度或者透射率對于上述水垢抑制劑濃度的變化比例大。
另外，對于試驗(yàn)液的吸光度或者透射率的測定，也可以使用簡易測定裝置，所述裝置分別使用市售的LED和光敏晶體管作為發(fā)光元件和受光元件。該裝置可以如下述那樣來構(gòu)成上述發(fā)光元件和上述受光元件以夾住收納了試驗(yàn)液的透明材質(zhì)的測定槽的狀態(tài)對向配置，用上述受光元件檢測透過該測定槽的光的透射光強(qiáng)度，從而測定吸光度或者透射率。上述發(fā)光元件是例如發(fā)光波長為520～565nm的綠色LED。當(dāng)使用這樣的裝置時(shí)，可以在上述熱交換機(jī)設(shè)置的現(xiàn)場進(jìn)行上述水垢抑制劑的定量。
如以上說明的那樣，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，在管理水處理劑供給量時(shí)，可以簡單且正確地知道熱交換機(jī)內(nèi)的水處理劑濃度。其結(jié)果是可以迅速判斷水處理劑供給量是否合適，能夠使關(guān)于水處理的維護(hù)管理有效率。
實(shí)施例利用滴定法進(jìn)行的EDTA定量試驗(yàn)(EDTA-2Na溶液的調(diào)制)用蒸餾水將市售的0.01摩爾/升的乙二胺四乙酸二鈉(EDTA-2Na)水溶液稀釋25倍、50倍、75倍和150倍，分別調(diào)制22.42mg/升、44.83mg/升、67.25mg/升和134.5mg/升的EDTA-2Na溶液。
(金屬指示劑的調(diào)制)作為金屬指示劑，將1g二甲酚橙溶解在蒸餾水中，使總量為1升，調(diào)制成0.1％的二甲酚橙溶液。
(pH調(diào)節(jié)劑的調(diào)制)作為pH調(diào)節(jié)劑，用蒸餾水稀釋硝酸(60％)，調(diào)制成10％硝酸溶液。
(掩蔽劑的調(diào)制)作為掩蔽劑，將1g的o-菲洛啉溶解在200毫升乙醇中，然后用蒸餾水稀釋該溶液至總量為1升，調(diào)制成0.1％的o-菲洛啉溶液。
(金屬鹽溶液的調(diào)制)作為金屬鹽溶液，將2.321g的硝酸鉍五水合物溶解在10％硝酸中，使總量為1升，調(diào)制成1000mg/升的硝酸鉍溶液。
(實(shí)施例1～4)首先，如表1所示的那樣，將各濃度的EDTA-2Na溶液直接作為試樣水使用。接著，向30毫升的各試樣水中添加0.1g作為還原劑的抗壞血酸并溶解后，添加400微升的0.1％o-菲洛啉溶液，另外添加2毫升的10％硝酸溶液，進(jìn)而添加100微升的0.1％二甲酚橙溶液，分別制成試驗(yàn)液。此時(shí)，各試驗(yàn)液呈現(xiàn)黃色。然后，在室溫下向各試驗(yàn)液滴加硝酸鉍溶液，進(jìn)行總EDTA的滴定。這里，將試驗(yàn)液變色為紅色的點(diǎn)作為滴定操作的終點(diǎn)。
(實(shí)施例5～9)
這里，如表1所示的那樣，對于各濃度的EDTA-2Na溶液添加硝酸鐵，分別調(diào)制鐵離子濃度為20mg/升的試樣水。另外，對于67.25mg/升的EDTA-2Na溶液添加硝酸銅，調(diào)制銅離子濃度為20mg/升的試樣水。接著，向30毫升的各試樣水中添加0.1g作為還原劑的抗壞血酸并溶解后，添加400微升的0.1％o-菲洛啉溶液，另外添加2毫升的10％硝酸溶液，進(jìn)而添加100微升的0.1％二甲酚橙溶液，分別制成試驗(yàn)液。此時(shí)，各試驗(yàn)液呈現(xiàn)黃色至橙色。然后，在室溫下向各試驗(yàn)液滴加金屬鹽溶液，進(jìn)行總EDTA的滴定。這里，將試驗(yàn)液變色為紅色后，經(jīng)過30秒色調(diào)也不回返的點(diǎn)作為滴定操作的終點(diǎn)。
(評價(jià))根據(jù)表1，當(dāng)在實(shí)施例1～4中試樣水僅含有EDTA-2Na時(shí)，相對于調(diào)制濃度，可使誤差在小于±0.5mg/升的范圍進(jìn)行定量。另一方面，即使當(dāng)在實(shí)施例5～9中試樣水含有鐵離子或銅離子的干擾離子時(shí)，相對于調(diào)制濃度，可使誤差在小于±1.5mg/升的范圍進(jìn)行定量。該誤差在進(jìn)行水處理劑供給量的管理方面是可實(shí)用的范圍。
表1

利用比色法進(jìn)行的EDTA定量試驗(yàn)(EDTA-2Na溶液的調(diào)制)用蒸餾水將市售的0.01摩爾/升的乙二胺四乙酸二鈉(EDTA-2Na)水溶液稀釋500倍、200倍、100倍、75倍、50倍、40倍和33.3倍，分別調(diào)制6.7mg/升、16.8mg/升、33.6mg/升、44.8mg/升、67.4mg/升、84.1mg/升和100.9mg/升的EDTA-2Na溶液。
(比色試劑的調(diào)制)作為比色試劑，將2g二甲酚橙溶解在蒸餾水中，使總量為1升，調(diào)制成0.2％的二甲酚橙溶液。
(pH調(diào)節(jié)劑的調(diào)制)作為pH調(diào)節(jié)劑，用蒸餾水稀釋硝酸(60％)，調(diào)制pH為1.5的硝酸溶液。
(還原劑的調(diào)制)作為還原劑，將10g的抗壞血酸鈉溶解在蒸餾水中，使總量為1升，調(diào)制成1％的抗壞血酸鈉溶液。
(金屬鹽溶液的調(diào)制)作為金屬鹽溶液，將2.321g的硝酸鉍五水合物溶解在10％硝酸中，使總量為1升，調(diào)制成1000mg/升的硝酸鉍溶液。
(實(shí)施例10～16)如表2所示的那樣，將各濃度的EDTA-2Na溶液作為試樣水。首先，向5毫升的各試樣水中添加20毫升硝酸溶液來稀釋后，添加0.5毫升的0.2％二甲酚橙溶液，另外添加0.5毫升的1％抗壞血酸鈉溶液，進(jìn)而添加0.4毫升的硝酸鉍溶液，分別制成試驗(yàn)液。然后，將各試驗(yàn)液在70℃下加熱10分鐘后，用分光光度計(jì)(株式會(huì)社日立制作所制U-2010，石英槽長度10mm)測定波長436nm和波長563nm的吸光度。
(實(shí)施例17)如表2所示的那樣，對于44.8mg/升的EDTA-2Na溶液添加硝酸鐵，調(diào)制成鐵離子濃度為10mg/升的試樣水。向5毫升的該試樣水中添加20毫升硝酸溶液來稀釋后，添加0.5毫升的0.2％二甲酚橙溶液，另外添加0.5毫升的1％抗壞血酸鈉溶液，進(jìn)而添加0.4毫升的硝酸鉍溶液，分別制成試驗(yàn)液。然后，將該試驗(yàn)液在70℃下加熱10分鐘后，用分光光度計(jì)(株式會(huì)社日立制作所制U-2010，石英槽長度10mm)測定波長436nm和波長563nm的吸光度。
(比較例)
如表2所示的那樣，對于44.8mg/升的EDTA-2Na溶液添加硝酸鐵，調(diào)制成鐵離子濃度為10mg/升的試樣水。向5毫升的該試樣水中添加20毫升硝酸溶液來稀釋后，添加0.5毫升的0.2％二甲酚橙溶液，另外添0.5毫升的1％抗壞血酸鈉溶液，進(jìn)而添加0.4毫升的硝酸鉍溶液，分別制成試驗(yàn)液。然后，將該試驗(yàn)液在室溫下用分光光度計(jì)(株式會(huì)社日立制作所制U-2010，石英槽長度10mm)測定波長436nm和波長563nm的吸光度。
(評價(jià))根據(jù)表2，對于實(shí)施例10～16，波長436nm的吸光度隨著EDTA-2Na濃度上升而增加。另一方面，波長563nm的吸光度隨著EDTA-2Na濃度上升而減小。任一波長下的EDTA-2Na濃度與吸光度的關(guān)系都可以作為所謂的標(biāo)準(zhǔn)曲線來使用，所述標(biāo)準(zhǔn)曲線可以適用于EDTA濃度未知的試樣水。這里，相對于EDTA-2Na濃度的吸光度變化比例在563nm的波長處是大的，表明可以比436nm的波長準(zhǔn)確度更好地進(jìn)行定量。
另外，對于實(shí)施例17，波長436nm和波長563nm的吸光度都與在實(shí)施例13中測定的吸光度幾乎一致。因此，表明在試樣水含有鐵離子、且進(jìn)行試驗(yàn)液的加熱的情況下，不受干擾離子(即，由鐵離子的還原生成的亞鐵離子)的影響，可以準(zhǔn)確度好地進(jìn)行定量。另一方面，對于比較例，波長436nm的吸光度比在實(shí)施例13中測定的吸光度大幅減少，同時(shí)波長563nm的吸光度比在實(shí)施例13中測定的吸光度大幅增加。對于比較例，由利用實(shí)施例10～16作成的標(biāo)準(zhǔn)曲線求得的EDTA-2Na濃度約為8mg/升。因此，表明在試樣水含有鐵離子、且不進(jìn)行試驗(yàn)液的加熱的情況下，由于干擾離子(即，由鐵離子的還原生成的亞鐵離子)的影響，不能準(zhǔn)確度好地進(jìn)行定量。
表2

權(quán)利要求
1.水處理劑供給量的管理方法，其包括將含有選自鰲合劑的水垢抑制劑的水處理劑供給熱交換機(jī)的供水系統(tǒng)的工序、從上述熱交換機(jī)中采集試樣水的工序、對采集的試樣水中的上述水垢抑制劑進(jìn)行定量的工序、根據(jù)上述水垢抑制劑的定量值確定在上述熱交換機(jī)內(nèi)的水處理劑濃度的工序。
2.如權(quán)利要求1所述的水處理劑供給量的管理方法，上述鰲合劑是乙二胺四乙酸及其鹽。
全文摘要
當(dāng)對水處理劑供給量進(jìn)行管理時(shí)，可以簡單且正確地知道熱交換機(jī)內(nèi)水處理劑濃度。水處理劑供給量的管理方法，包括下述的工序?qū)⒑羞x自鰲合劑的水垢抑制劑的水處理劑供給熱交換機(jī)的供水系統(tǒng)的工序、從上述熱交換機(jī)中采集試樣水的工序、對采集的試樣水中的上述水垢抑制劑進(jìn)行定量的工序、根據(jù)上述水垢抑制劑的定量值確定在上述熱交換機(jī)內(nèi)的水處理劑濃度的工序。
文檔編號C02F5/10GK101045586SQ20071009185
公開日2007年10月3日 申請日期2007年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月28日
發(fā)明者光本洋幸 申請人:三浦工業(yè)株式會(huì)社