中央空调循环水的化学处理

天津英特节能技术有限公司 技术部
一、.水处理的必要性
中央空调一般由制冷机组、空气处理组机冷却塔、循环水系统(冷冻水系统和冷却水系统)等部分组成。制冷机组是产生冷源的设备，冷冻水系统是以水作载冷介质和空气进行热量交换的密闭式体系。循环水一般采用天然水，如地表水或地下水。但是，在这些水中都含有不同程度的杂质，这些杂质概括起来有以下几种：
1)不溶性杂质，即悬浮杂质。如泥砂、粘土、腐植质、灰尘、草木垃圾等。
2)可溶性杂质，即溶解性固体，又称含盐量，它们是以离子或离子团的形式存在于水中的。如Ca2+、MG2+、Na+、HCO3-、CO32-、SO42-、CI-等。
3)气态杂质：如氧气、二氧化碳、氨气、硫化氢等。
随着循环水的水温变化和浓缩，水中各种离子浓度超过其本身的浓度时，就会生成沉淀，形成水垢，而水中溶解氧的存在并不断富集，又为藻类和细菌的滋生提供了充足的养分，形成生物粘泥。这些水垢、粘泥及腐蚀物给中央空调的安全运行带来严重的危害。
1)降低了换热效率：换热器的换热管一般是紫铜管，铜的导热系数383.8W/m.K，而碳酸盐垢的导热系数为0.46W/m.k，只有铜的0.12%左右，大大降低换热器的换热效率。
2)使循环水量减少：水垢、粘泥及腐蚀物使得循环通道的截面积和能量变小，甚至堵塞换热客和过滤器，从而使换热效率进一步降低。
3)缩短了设备的使用寿命：由于沉淀物覆盖在换热表面，阻止了设备的有效换热，使换热表面的金属长期处于高温热负荷状态，导致金属疲劳。垢下腐蚀还会导致设备穿孔泄漏。这将使设备使用寿命缩短。
为了防止水垢的形成，抑制微生物的生长繁殖，控制设备及管道的腐蚀，提高热交换效率，节约能源，延长设备的使用寿命，有必要对中央空调循环水的水质进行处理。目前普遍采用的电子除垢仪，从这几年接触的用户来看，其阻垢防腐效果极差，而添加水质稳定剂的化学处理则效果明显。本文就中央空调循环水的化学处理作了一介绍。
二、化学水处理药剂
一般水质处理药剂分为3大类：缓蚀类、阻垢剂和杀生剂
2.1缓蚀剂
2.1.1化学水处理用缓蚀剂应具备的条件
缓蚀剂种类很多，作为水质处理用的缓蚀剂需要具备一定的条件：经济实用、符合环保要求；它与水中的各种物质(如Ca2+、SO42、CI-、O2、CO32-等)以及加入的阻垢剂、分散剂和杀生剂是相容的，并有较好的协调作用；对系统
中各种金属有较好的缓蚀作用。
2.1.2常用缓蚀剂
1)铬酸缓蚀剂
常见的铬酸盐铬酸钠，它是一种氧性化缓蚀剂。铬酸盐能使钢铁表面生成一层连续而致密的含有V-Fe2O3和Cr2O3钝化膜。
在循环水系统中，单独使用铬酸盐的起始浓度为500mg/L～1000mg/L，随后就可以逐渐降低至维持浓度200mg/L～250mg/L。在实际应用中，铬酸盐常以较低的剂量与其它缓蚀剂复配成复合缓蚀剂使用。
铬酸盐对铁、铜、锌、铝及合金都有良好的保护作用，但毒性大，易被还原而失效。
2)钼酸盐
钼酸盐与铬酸盐一样，也是阳极型或氧化膜型缓蚀剂，它在铁阳极上生成一层具有保护膜作用的亚铁——高铁——钼氧化物的络合物的钝化膜。钼酸盐对碳钢、铜和铝均有缓蚀作用，尤其是和其它药剂共用可大大地抑制点蚀的发生。
使用钼酸盐作缓蚀剂剂量大，成本较高。
3)锌盐
最常用的锌盐是硫酸锌。锌盐是一种阴极性缓蚀剂。锌离子可与金属表面腐蚀微电池的阴极区，抑制过程的进行。
锌盐是一种安全但低效的缓蚀剂。因此常与其它缓蚀剂联合使用。使用锌盐成本低，能加速生成保护膜，但对水生物有毒性。因此，环保部门对锌盐的排放有严格规定。
4)磷酸盐
磷酸盐是一种阳极缓蚀剂，没有毒性，价格便宜。但它易与水中的钙离子生成磷酸钙垢，因此常和对磷酸钙垢有抑制能力的共聚联合使用。它易促进水中藻类的生长。
5)聚磷酸盐
聚磷酸盐是目前使用最广泛、最经济的缓蚀剂之一。常用的有三聚酸钠和六偏磷酸钠。单独使用时，使用浓度不宜小于30mg/L，用量不足反而促进腐蚀。为提高缓蚀效果，聚磷酸盐通常与锌盐、有机磷酸盐等联合使用。
聚磷盐缓蚀效果较好，成本低，除缓蚀效果外，还兼有阻垢作用；没有毒性但易水解，水解后与水中钙离子生成磷酸钙垢，易促进藻类生长；对铜及铜合金有腐蚀。
6)有机多元膦酸
化学稳定性好，不易水解，能耐较高温度，能与水中的Ca2+、MG2+、Cu2+、Fe3+等金属离子络合成络合物，抑制钙垢、镁垢形成，同时，还具有缓蚀作用。
常用的HEDP(羟基乙叉二膦酸)和EDTMP(乙二胺四叉膦酸)等。它们不易水解，单独使用时浓度常为16～20mg/L。
7)MBT(巯基苯并噻唑)和BTA(笨并三唑 )它们是一种阳极型缓蚀剂。在铜的表面组成多层防护膜，使铜的表面不起氧化还原反应，不发生氢气，起到防蚀作用。
对铝、铸铁、锌等金属材料也有同样的防蚀作用。用量少，但MBT对氯很敏感，易被氧化而破坏。BTA虽能耐氯和氧化，但价格较高。
2.2阻垢剂
在水处理中常用的阻垢剂有聚磷酸盐、有机膦酸、膦羧酸、有机膦酸脂、聚羧酸等。
1)聚磷酸盐
常用聚磷酸有三聚磷酸钠和六偏磷酸钠，在水中生成长链阴离子容易吸附在微小的碳酸钙晶粒上，同时这种阴离子易于和CO32-置换，从而防止了碳酸钙的析出。
2)有机膦酸
常用的有HEDP、EDTMP对抑制碳酸钙、水合氧化铁或硫酸钙的析出或沉淀有很好的效果。
3)有机膦酸酯
有机膦酸酯抑制硫酸钙垢的效果较好，但抑制碳酸钙垢的效果较差。其毒性低，易水解。
4)聚羧酸
聚羧酸类化合物对碳酸钙水垢有良好的阻垢作用，用量也极少。常用的有聚丙烯酸和水解马来酸酐等。
2.3杀生剂
杀生剂是用来控制中央空调循环水系统中微生物的主要方法。
2.3.1优良的杀生剂应具备的条件
能够有效控制和杀死范围很广的微生物；容易分解或被微生物降解；在使用浓度下，与水中的一些缓蚀剂和阴垢剂能够彼此相容，具有穿透粘泥和分散或剥离粘泥的能力。
2.3.2常用杀生剂
通常杀生剂分两大类：氧化性杀生剂和非氧化性杀生剂。
1)氧化性杀生剂
常用的有氯、次氯酸盐、臭氧、溴及溴化物等。氯用于水处理中杀菌消毒的历史悠久，它具有杀菌力强、价格低、来源方便。次氯酸盐在水中能生成次氯酸，所以杀生作用与氯相似。
臭氧是一种氧化性很强但又不稳定的气体，作为杀生剂不会增加水中的氯离子浓度，排放时不会污染环境，臭氧在光合任用下分解生成氧。
作为氯的替代品，溴的杀生速度非常快。在相同条件下，溴在4分钟内可使细菌的存活率降低到0。0001%。
2)非氧化性杀生剂
常见的有洁而灭、新洁而灭等。它们在水溶液中离解成阳离子活性基因，具有高效、广谱、低毒、生物降解性能好等特点。使用PH范围宽，能与常用的水质稳定剂配伍，使用浓度低，投药方便。
在许多循环水系统，常常是氧化性杀生剂与非氧化性杀生剂联合使用效果更好。
三、复合水处理剂与单一水处理药剂相比，复合水处理药剂具有很多特点：其中缓蚀剂与缓蚀剂、缓蚀剂与阻垢剂之间往往存在协同增效作用；可以同时控制多种金属材质的腐蚀及污垢的产生；可以简化加药的手续。
3.1典型的复合水处理剂
3.1.1铬系水处理药剂配方
铬酸盐+Zn2+膦酸盐复合水处理剂可以提高水中锌的稳定性，可使PH值范围扩展到9.0，可以减轻微生物引起的腐蚀和粘泥。
3.1.2此配方是目前我国应用最广泛、技术最成熟、药源也丰富的配方。有六偏磷酸钠+HEDP+ Zn2+；有六偏磷酸钠+HEDP+PAA+ Zn2+；有三聚磷酸钠+HEDP+HPMA+
Zn2+等。磷系列要特别注意对微生物的控制。
3.1.3磷系水处理药剂配方
有机膦系配方，在中央空调循环水化学处理中，效果很显著。国内药源丰富，药剂性能稳定。具有缓蚀剂阻垢剂双重功效。国内药源丰富，药剂性能稳定。具有缓蚀剂和阻垢剂双重功效，又具有较高的温度、抗氧化性好，不易水解等性能，使用也方便，可用于碱性水处理。配方有：HEDP+ATMP+Zn2+；HEMA+HEDP+
Zn2+；HEDP+PAA+ Zn2+等。
3.1.4钼系水处理药剂配方
钼系配方低毒，无环境污染。钼系配方有：钼酸钠+PAA+ Zn2++木质素磺酸盐+葡萄糖酸钠等。
四、结束语
中央空调循环水的化学处理，要根据使用当地水源水质条件，使用的温度，设备的材质和药剂的来源与性能等，通过试验，进行综合技术经济比较后才能确定。在所选配方投入运行后，还要不断分析和改进，以便不断完善药剂配方，达到抑制腐蚀结垢，提高热交换效率、节约能源、延长设备使用寿命的目的。