GBT 43664.1-2024 水处理剂分散性能测定方法 第1部分：分散高岭土法标准立项发展报告

水处理剂分散性能测定方法第1部分：分散高岭土法StandardizationDevelopmentReport:DeterminationMethodforDispersionPerformanceofWaterTreatmentAgents—Part1:DispersingKaolinMethod摘要关键词：水处理剂；分散性能；高岭土法；国家标准；性能测定；标准化Keywords:watertreatmentagent;dispersionperformance;kaolinmethod;nationalstandard;performancedetermination;standardization1引言1.1研究背景水处理剂是指用于水处理过程中以改善水质、防止设备腐蚀和结垢、抑制微生物滋生等目的的各类化学药剂，主要包括阻垢剂、缓蚀剂、杀菌剂、絮凝剂和分散剂等。其中，分散剂类水处理剂广泛应用于工业循环冷却水系统，其核心功能是防止水中的难溶性无机盐类（如碳酸钙、磷酸钙、硫酸钙等）及悬浮颗粒物在换热设备和管道表面沉积、结垢，从而保障系统高效、安全、长周期运行。分散性能是评价分散剂类水处理剂质量优劣的关键技术指标之一。研究表明，分散剂通过吸附于微粒表面，改变颗粒表面的电荷特性和空间位阻效应，使颗粒间保持相互排斥状态，从而维持颗粒在水中的稳定悬浮。分散性能测定方法的科学性与标准化程度，直接影响着产品研发、生产质量控制、应用效果评价以及行业监管的有效性。然而，长期以来我国在水处理剂分散性能测定方面缺乏统一的国家标准。各生产企业、科研机构和检测单位多参照行业惯例或企业内部方法进行测定，导致测试条件各异、结果可比性差、数据互认困难等问题，制约了水处理剂行业的技术进步和市场的规范化发展。1.2标准立项意义GB/T43664.1-2024《水处理剂分散性能测定方法第1部分：分散高岭土法》的制定与发布，具有多方面的重要意义：第一，填补标准空白，完善标准体系。该标准是水处理剂分散性能测定方法系列标准的第一部分，形成了以高岭土分散法为基础的统一测定方法，弥补了我国在该领域标准缺失的不足。第二，统一检测方法，确保结果可比。通过规定统一的试验条件、试剂要求和操作步骤，消除了不同实验室之间因方法差异导致的测量偏差，为产品质量评价和贸易仲裁提供了可靠依据。第四，对接国际规则，促进国际合作。标准制定过程中充分参考了ISO、ASTM等国际先进标准的技术思路，为后续国际标准制定工作奠定了基础。2标准编制背景与任务来源2.1国内外相关标准现状在国际标准化领域，水处理剂分散性能测定的相关标准主要分布在ISO、ASTM（美国材料与试验协会）及各国国家标准体系中。ASTMD5681等标准涉及水处理化学品测试的通用要求，但对于分散性能的专项测定方法，国际上尚无统一的专属性标准，不同国家和企业采用的方法原理各异，主要包括高岭土分散法、碳酸钙分散法、氧化铁分散法等，其中高岭土分散法因操作简便、重复性好、成本低廉，得到了较为广泛的应用。在国内，此前涉及水处理剂性能测定的标准主要有GB/T16632《水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法》等阻垢性能类测定标准，以及各产品标准中零星涉及的分散性项目。但上述标准均未对分散性能测定方法做出系统、统一的规定。分散高岭土法虽在许多企业和科研机构中作为内部方法使用，但技术细节和执行尺度不一，制约了方法的推广应用和检测结果的互认。2.2编制单位与任务来源本标准的修订工作由全国化学标准化技术委员会水处理剂分会（SAC/TC63/SC5）归口管理，由河南清水源科技股份有限公司、中海油天津化工研究设计院有限公司等单位联合起草。全国化学标准化技术委员会水处理剂分会是经国家标准化管理委员会批准设立的全国性专业标准化技术组织，秘书处设在中海油天津化工研究设计院有限公司，负责水处理剂领域国家标准和行业标准的规划、制定与复审等工作。根据国家标准化管理委员会下达的国家标准制修订计划项目，标准起草组于2022年正式启动编制工作，历经标准草案起草、试验验证、征求意见、技术审查和报批等阶段，最终由国家市场监督管理总局（国家标准化管理委员会）于2024年3月15日批准发布，自2024年10月1日起正式实施。2.3主编单位简介——河南清水源科技股份有限公司河南清水源科技股份有限公司（证券代码：300437）成立于1995年，总部位于河南省济源市，是国内领先的水处理剂及水处理综合服务提供商，也是国家火炬计划重点高新技术企业和国家知识产权示范企业。公司主营业务涵盖水处理剂的研发、生产与销售，以及工业水处理系统运营服务，主要产品包括有机膦系列阻垢缓蚀剂、聚羧酸系列分散剂、杀菌灭藻剂、清洗预膜剂等，广泛应用于石油化工、电力、钢铁冶金、煤化工、纺织印染等行业的大型工业循环水处理系统。公司拥有省级企业技术中心、水处理剂工程技术研究中心等多个研发平台，在水处理剂新产品、新工艺和检测技术方面积累了深厚的技术实力。作为全国化学标准化技术委员会水处理剂分会的委员单位和多个国家标准、行业标准的起草单位，河南清水源科技股份有限公司在标准制定中发挥了重要的技术支撑作用。在本标准的研制过程中，公司组建了专门的标准化工作团队，充分发挥其在分散剂类产品研发和检测方面的丰富经验，牵头开展了多种类型分散剂产品的试验验证工作，为标准中关键技术参数的确定提供了大量可靠的基础数据。公司还利用自身在生产质量控制中的实践积累，为标准方法在企业和检测机构中的推广实施提供了有力的技术保障。3标准主要技术内容3.1标准适用范围本标准规定了采用分散高岭土法测定水处理剂分散性能的方法原理、试剂和材料、仪器设备、试验步骤、结果计算与表示、精密度以及试验报告等内容。本标准适用于水处理剂中具有分散功能的各类产品，包括但不限于聚丙烯酸及其共聚物、聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸等聚合物类分散剂，以及部分复合型水处理剂中分散组分的性能评价。在具体应用中，测定结果可用于评价水处理剂的分散能力、比较不同产品的性能优劣、控制产品质量的一致性以及指导产品应用配方的优化。3.2方法原理本标准采用的高岭土分散法，其核心原理是：在含有一定量高岭土悬浮颗粒的水体中，加入一定浓度的水处理剂试样，在规定的搅拌条件下使高岭土颗粒均匀分散于水中，经静置沉降一定时间后，测定悬浮液中剩余悬浮颗粒的量（以透光率计或以悬浮固体含量计），以此评价水处理剂阻止高岭土颗粒沉降的能力。该方法的理论依据基于胶体与界面化学中的DLVO理论和空间稳定理论。分散剂分子通过其锚固基团吸附在高岭土颗粒表面，亲水链段向水中伸展形成空间位阻层，同时改变颗粒表面的Zeta电位，增大颗粒间的静电排斥力，从而使颗粒保持分散悬浮状态。分散性能越好的水处理剂，越能有效阻止颗粒的聚集与沉降，悬浮液经静置后仍能保持较低的透光率增加值（即较高的悬浮稳定性）。3.3试剂与材料标准中规定了试验所需试剂与材料的技术要求，主要包括：-高岭土：作为标准分散质，需满足规定的粒度分布范围和化学组成要求。标准对高岭土的原产地、预处理方法以及批次间一致性提出了明确要求，以保证不同实验室使用的高岭土具有良好的等效性。高岭土的粒度通常要求在2μm以下的颗粒含量不低于规定比例，以保证悬浮体系具有足够的比表面积和沉降差异分辨率。-试验用水：使用符合GB/T6682规定的三级水或同等纯度的去离子水，电导率不超过规定限值，以避免水中杂质离子对分散体系产生干扰。-pH调节剂：用于调节试验体系的pH值至规定范围，通常使用氢氧化钠溶液或盐酸溶液。-其他辅助试剂：如配制标准悬浮液所需的稳定剂等，标准中对各级化学试剂的纯度等级作出了明确要求，规定使用分析纯级或以上等级。3.4仪器与设备标准规定的主要仪器设备包括：-分光光度计或浊度计：用于测定悬浮液透光率或浊度，具备规定的测量波长范围和测量精度，通常选用波长420nm～580nm范围内的某一固定波长。-搅拌器：采用六联搅拌器或等效设备，搅拌速度可调且能保持稳定，转速范围为0～300r/min，用于保证高岭土在试液中的均匀分散。-沉降装置：包括具塞量筒或其他规定的沉降容器，需保证静置过程中不受振动干扰。-分析天平：感量不低于0.1mg，用于准确称量高岭土和水处理剂试样。-pH计：精度不低于0.01pH单位，用于测定和调节试验溶液的pH值。-恒温装置：用于控制试验温度在规定的范围内（通常为25℃±1℃）。标准对关键仪器设备提出了校准和维护要求，确保测量结果的准确性和可追溯性。3.5试验步骤标准详细规定了如下试验流程：（1）试样溶液的制备准确称取一定量的水处理剂试样，用水溶解并稀释至规定浓度。对于液体产品直接移取适量体积，对于固体产品经干燥恒重后准确称取。试样溶液的浓度范围根据产品类型确定，以保证测定结果落在标准曲线的最佳线性范围内。（2）高岭土悬浮液的配制准确称取经规定条件预处理的高岭土，加入定量水中，在规定的搅拌速度下搅拌均匀，配制成规定浓度的高岭土悬浮液。悬浮液需新鲜配制，并在规定时间内使用完毕。（3）分散体系的建立在沉降容器中加入规定体积的高岭土悬浮液，再加入规定量的水处理剂试样溶液，用水稀释至规定体积。同时设置不加试样的空白对照体系。将各体系在规定的搅拌速度下搅拌一定时间，使分散剂与高岭土颗粒充分作用，达到吸附平衡。（4）静置沉降与测定搅拌结束后立即取出适量悬浮液测定初始透光率（或浊度），然后将剩余悬浮液于规定温度下静置沉降一定时间（如30min），在规定时间点从上清液层取出试样，测定透光率（或浊度）变化，计算分散率或分散效率。3.6结果计算与表示标准规定以分散率（DispersionEfficiency，以D表示）作为水处理剂分散性能的评价指标，按下式计算：\[D=\frac{A_s-A_0}{A_b-A_0}\times100\%\]式中：-\(D\)——分散率，%；-\(A_s\)——加入水处理剂后，沉降规定时间悬浮液的吸光度（或浊度）；-\(A_0\)——初始时刻（沉降前）悬浮液的吸光度（或浊度）；-\(A_b\)——空白对照体系沉降规定时间后悬浮液的吸光度（或浊度）。分散率数值越高，表明水处理剂的分散性能越好。标准对测定结果的表示方法、有效数字修约规则以及平行测定允许差值进行了明确规定，要求平行测定结果的绝对差值不大于规定值，取算术平均值作为最终测定结果。3.7精密度要求标准通过多家实验室间的协同试验，确定了方法的重复性限和再现性限。重复性条件下，同一实验室对同一试样两次独立测定结果的绝对差值不得超过重复性限（r）；再现性条件下，不同实验室对同一试样测定结果的绝对差值不得超过再现性限（R）。标准给出了典型分散剂产品测定结果的精密度数据，为实验室质量控制和检测结果评价提供了统计依据。3.8试验报告标准规定试验报告应至少包含以下信息：试样名称及标识、使用的标准编号、试验条件（温度、pH值、搅拌速度、沉降时间等）、测定结果（分散率及各平行测定值）、试验过程中观察到的异常现象、以及可能影响测定结果的任何因素说明。清晰的试验报告格式有助于检测数据的规范化记录和结果的有效追溯。4标准的科学性验证与试验验证为确保标准技术内容的科学性、合理性和可操作性，标准起草组组织了多家实验室开展了系统的试验验证工作。4.1实验室间协同试验起草组组织了包括生产企业实验室、第三方检测机构、科研院所在内的多个实验室，选取了具有代表性的分散剂产品——包括聚丙烯酸类、丙烯酸-丙烯酸酯共聚物类、聚环氧琥珀酸类以及马来酸酐-丙烯酸共聚物类等——进行了协同试验。试验覆盖了不同分散性能水平的产品，以验证方法对各类样品的适用性和区分能力。4.2方法灵敏度与区分力验证验证结果表明，该方法的相对标准偏差（RSD）满足标准规定的精密度要求，能够有效区分不同分散性能等级的产品。对于同一产品在不同添加浓度下的分散率测定结果呈现良好的剂量-效应关系，表明方法具有足够的灵敏度和区分能力，可用于产品配方筛选和质量评价。4.3关键影响因素考察起草组对影响分散性能测定结果的关键因素进行了系统考察，包括高岭土用量、分散剂添加浓度、搅拌时间与速度、静置沉降时间、体系pH值、温度等因素。通过正交试验和单因素试验，优化确定了各因素的最佳水平范围，确保了标准方法具有较好的稳健性和可操作性。5标准实施与推广应用5.1标准实施的预期效益GB/T43664.1-2024的实施将产生显著的经济效益和社会效益。在经济效益方面，统一、科学的分散性能测定方法有助于生产企业准确评价和改进产品性能，缩短产品研发周期，降低研发成本；有利于下游用户在采购和使用过程中准确评价产品质量，选择性价比最优的产品和添加方案；有助于减少因分散剂性能不足导致的设备结垢、停车检修等损失，提高工业水处理系统的运行效率和经济性。在社会效益方面，标准的实施将促进节水减排技术的推广和应用，支撑国家水资源节约和保护战略的实施；有利于规范水处理剂市场秩序，保护优质企业的合法权益，促进市场公平竞争；为行业监管和质量监督提供权威的技术依据。5.2标准推广措施建议为促进标准的有效实施和推广应用，提出以下建议：一是加强标准宣贯培训。由全国化学标准化技术委员会水处理剂分会组织标准宣贯会和技术培训班，面向生产企业、检测机构、科研院所和用户单位，系统解读标准技术内容，培训标准操作方法。二是完善配套标准体系。加快推进水处理剂分散性能测定方法系列标准的制定工作，适时启动分散碳酸钙法、分散氧化铁法等方法的标准研制，形成完整的分散性能测定方法标准体系。三是推动标准国际化。在国际标准化组织（ISO）框架下积极推动分散高岭土法测定水处理剂分散性能的国际标准制定项目立项，将中国标准方案推向国际，提升我国在水处理剂标准化领域的国际话语权。四是建立标准实施反馈机制。在标准实施过程中持续收集各方对标准技术内容的意见和建议，为标准后续修订完善积累依据。6结论与展望GB/T43664.1-2024《水处理剂分散性能测定方法第1部分：分散高岭土法》是我国水处理剂标准化工作的一项重要成果。该标准的发布实施，填补了我国水处理剂分散性能测定方法领域国家标准的空白，为水