一 背景

? ? ? ?在工業(yè)生產(chǎn)中，循環(huán)冷卻水的用量巨大，工業(yè)使用的冷卻水系統(tǒng)在長(zhǎng)期循環(huán)使用過(guò)程中，隨著冷卻水濃縮倍數(shù)的增加，無(wú)機(jī)離子、菌類(lèi)等開(kāi)始富集，將不可避免的產(chǎn)生水垢、銹垢以及腐蝕，使熱效率成數(shù)量級(jí)下降，導(dǎo)致浪費(fèi)大量能源，大大降低整個(gè)系統(tǒng)的使用壽命，造成很多不必要的損失，因此對(duì)工業(yè)循環(huán)水進(jìn)行水處理變得十分重要，在工業(yè)循環(huán)水處理過(guò)程中，大多采用加投化學(xué)藥劑的方法控制結(jié)垢和腐蝕，能夠防止水垢和污垢產(chǎn)生或抑制其沉積生長(zhǎng)的化學(xué)藥劑一般都將成為阻垢劑。

二 定義

? ? ? ?阻垢劑是具有能分散水中的難溶性無(wú)機(jī)鹽、阻止或干擾難溶性無(wú)機(jī)鹽在金屬表面的沉淀、結(jié)垢功能，并維持金屬設(shè)備有良好的傳熱效果的一類(lèi)藥劑。

三 分類(lèi)

? ? ? ?按阻垢劑的來(lái)源分為:天然高分子阻垢劑、合成高分子阻垢劑;按分子的結(jié)構(gòu)來(lái)分為:均聚物阻垢劑、共聚物阻垢劑(含磷類(lèi)、聚羧酸類(lèi)、磺酸類(lèi))。

3.1天然高分子阻垢劑

? ? ? ? 單寧是一類(lèi)含有很多酚羥基而聚合度不同的物質(zhì),能與Ca2+、Mg2+等形成溶解度較大的螯合物,對(duì)CaCO3和CaSO4都有較好的穩(wěn)定作用。淀粉和纖維素都屬于碳水化合物中的多聚糖類(lèi)高分子化合物,由于分子中含有大量的羥基,對(duì)Ca2+、Mg2+等有抑制作用。木質(zhì)素是一種芳香型化合物,能與金屬離子形成木質(zhì)素的螯合物,從而抑制結(jié)垢。殼聚糖對(duì)CaCO3晶核和晶體的活性點(diǎn)具有特殊的吸附能力,會(huì)引起晶體變形而無(wú)法正常生長(zhǎng)。腐植酸鈉是復(fù)雜的高分子羧酸鹽混合物,可抑制CaCO3晶體的生長(zhǎng)。

3.2合成高分子阻垢劑

? ? ? 合成高分子阻垢劑具有許多優(yōu)點(diǎn),如阻垢效果好、熱穩(wěn)定性高、用量少、結(jié)構(gòu)預(yù)設(shè)等,目前發(fā)展較快,它經(jīng)歷了從均聚到二元、三元和多元共聚的發(fā)展歷程。

3.2.1羧酸類(lèi)聚合物阻垢分散劑

? ? ? ?羧酸類(lèi)聚合物阻垢劑是丙烯酸(AA)、馬來(lái)酸或馬來(lái)酸酐(MA),在引發(fā)劑作用下,通過(guò)均聚或與其他單體共聚形成的一類(lèi)水溶性高分子化合物。該類(lèi)阻垢劑中的羧基官能團(tuán)對(duì)Ca2+、Mg2+、Fe3+等離子具有較強(qiáng)的螯合能力,不僅有分散、凝聚作用,還能在無(wú)機(jī)垢結(jié)晶過(guò)程中干擾晶格的正常排列,從而起到阻垢作用。

3.2.2含磺酸基團(tuán)共聚物阻垢劑

? ? ? ?含磺酸基團(tuán)共聚物阻垢劑是國(guó)外二十世紀(jì)80年代開(kāi)發(fā)的一種優(yōu)良的水處理劑。因磺酸基團(tuán)屬于親水性基團(tuán),酸性較羧酸強(qiáng),將其引入共聚物,可以有效地防止由于弱親水性共聚物與水中離子反應(yīng),生成難溶性物質(zhì)鈣凝膠,特別是對(duì)Ca3(PO4)2垢有較好的抑制作用,能有效地分散顆粒物、穩(wěn)定金屬離子。

3.2.3無(wú)機(jī)含磷聚合物阻垢劑

? ? ? ? 在冷卻水處理中,最常用的無(wú)機(jī)含磷聚合物阻垢劑是三聚磷酸鈉和六偏磷酸鈉。微量聚磷酸鹽加入水中,能破壞CaCO3等晶體的正常生長(zhǎng),從而阻止了CaCO3水垢的形成,但由于它水解生成的正磷酸鹽易與水中的鈣離子生成Ca3(PO4)2水垢,同時(shí)又促進(jìn)系統(tǒng)中菌藻的繁殖,因此,單純用聚磷酸鹽作阻垢劑在冷卻水處理中已逐漸被淘汰,取而代之的是復(fù)合磷酸鹽、有機(jī)膦酸和其它低磷或無(wú)磷藥劑配方。

3.2.4含磷羧酸聚合物阻垢劑

? ? ? ? 含磷羧酸聚合物阻垢劑是由無(wú)機(jī)單體次磷酸與有機(jī)單體如丙烯酸(AA)、馬來(lái)酸(MA)、含磺酸基單體等共聚而成的聚合物。含磷羧酸聚合物分為兩類(lèi): (1)膦酸亞基聚羧酸、膦基聚羧酸或聚膦基羧酸(PCA); (2)膦?；人?POCA)。

3.3均聚物阻垢分散劑

? ? ? ? 阻垢劑發(fā)展到二十世紀(jì)90年代,隨著人類(lèi)環(huán)保意識(shí)的提高,環(huán)保法規(guī)進(jìn)一步嚴(yán)格,許多國(guó)家開(kāi)始限制有毒、有害物質(zhì)及磷的排放,無(wú)毒、低磷或無(wú)磷配方、可生物降解的綠色阻垢分散劑成為水處理劑研制的主題。目前國(guó)內(nèi)外研究最多的產(chǎn)品主要聚天冬氨酸(PASP)和聚環(huán)氧琥珀酸(PESA)。

3.3.1聚天冬氨酸阻垢劑

? ? ? ? ?聚天冬氨酸是聚氨基酸中的一類(lèi),它主要包括聚天冬氨酸及其鈉鹽和酯。聚天冬氨酸具有良好的阻垢分散性能,在添加量為5. 0mg#L-1的情況下,其CaCO3阻垢率已經(jīng)接近100%,同時(shí)在較高硬度或堿度的水質(zhì)中仍有較好的阻垢效果。由于聚天冬氨酸的分子結(jié)構(gòu)中同時(shí)具有酰胺鍵和羧基鍵,所以集中性型和陰離子型阻垢劑于一身,可通過(guò)凝聚分散、晶格畸變、及絡(luò)合增溶等三種方式發(fā)揮阻垢作用。

3.3.2聚環(huán)氧琥珀酸阻垢劑?

? ? ? ? 聚環(huán)氧琥珀酸(PE-SA)是一種無(wú)磷、無(wú)氮且生物降解性能良好的綠色阻垢緩蝕劑PESA具有用量少、阻垢性能優(yōu)異及適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。在高堿高固溶物水中,其阻垢率很高,明顯優(yōu)于ATMP和HEDP等阻垢劑。PESA具有一定的緩蝕性能和較好的協(xié)同作用,與其他藥劑復(fù)配可以形成性能較好的低磷或無(wú)磷緩蝕阻垢劑,因而具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

3.3.3S-羧乙基硫代琥珀酸

? ? ? ? S-羧乙基硫代琥珀酸(CETSA)是近年來(lái)為了滿(mǎn)足環(huán)保的要求而出現(xiàn)的一種新型緩蝕阻垢劑。S-羧乙基硫代琥珀酸主要由B-巰基丙酸與馬來(lái)酸酐進(jìn)行加成反應(yīng)得到。由于分子結(jié)構(gòu)特殊, S-羧乙基硫代琥珀酸具有水溶性、生物降解性,在寬pH值范圍內(nèi)具有緩蝕和阻垢性能。

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