循环水在使用时不断循环水中的矿物质不断增加, 造成设备管道结垢、腐蚀。污垢不但影响传热效率, 还会产生垢下腐蚀。因此, 循环水防垢十分重要。一般将能够防止水垢和污垢产生或者抑制其沉积生长的化学药剂统称为阻垢剂。阻垢剂常用的主要有缓蚀剂和分散剂两种。目前循环水缓蚀阻垢剂多采用磷系配方, 其中多的是有机多元磷酸。阻垢分散剂主要是中、低相对分子质量的水溶性聚合物包括均聚物和共聚物两大类。
有机磷酸是一类非化学当量阻垢剂, 具有明显的溶限效应。当它们和其他水处理剂复合使用时, 可表现出协同效应。对许多金属离子(如钙、镁、铜、锌等) 具有优异的螯合能力, 对这些金属的无机盐类如硫酸钙、碳酸钙等也有去活化作用。是一类有发展前途的药剂。但磷的存在会污染环境。
1. 1 亚甲基膦酸型
亚甲基膦酸型化合物在水中与 Ca2+、M g2+、 Zn2+、Fe2+ 等金属离子形成双五元环螯合物, 有较好的阻碳酸钙垢的效果和对碳钢的缓蚀性能。常见的有氨基三亚甲基膦酸 (A TM P)、乙二胺四亚甲基膦酸(EDTM P)、己二胺四亚甲基膦酸(HDTM P) 等。
1. 2 同碳二膦酸型
常见的有 1 - 羟基亚乙基 - 1, 1 - 二膦酸 (HEDP) 和1- 氨基亚乙基- 1, 1- 二膦酸(A EDP)。其中HEDP 能与金属离子形成六元环螯合物, 其抗氧化性好于亚甲基膦酸型化合物, 除对碳酸钙外, 还对水合氧化铁和磷酸钙等水垢有较好的抑制效果。羟基亚丙基二磷酸(HPDP) 在分子结构上比HEDP 多了一个亚甲基, 但对 Ca2+ 离子的控制能力远超 HEDP, 能有效的防止冷却水中产生碳酸钙、磷酸钙和硫酸钙垢。
1. 3 羧酸膦酸型
在特殊条件下运行的循环水, 上述几种有机磷酸很难满足要求。更高效的羧酸膦酸型缓蚀阻垢剂能适用于各种苛刻工艺条件下运行。其中代表性的产品有 2- 膦酰基丁烷- 1, 2, 4- 三羧酸 (PBTCA ) 和1, 1- 二膦酸丙酸基膦酸钠(BPBP)。其中PBTCA 具有对金属离子较强的螯合能力, 能耐酸、碱和氧化剂作用, 热稳定性好, 在高硬、高碱、高温情况下, 其阻垢性能优于HEDP、A TM P, 是优良的阴极型缓蚀剂。
2. 1 水溶性均聚物
目前, 均聚物主要有聚环氧琥珀酸 (PESA ) 和聚天冬氨酸(PA SP) 两种产品。
聚环氧琥珀酸 (PESA ) , 毒性小, 生物降解性好, 易为环境接受, 与磷酸钠、PBTCA 等多种药剂复配使用有较好的协同效应。有良好的缓蚀阻垢性能, 能抑制CaCO 、CaSO 和BaSO 垢的形成, 耐高温, 热稳定性好, 对这类水处理剂的研究与开发在国外已成热点。
2. 2 水溶性共聚物
水溶性共聚物结构中不仅含有羧基, 而且含有羟基、酯基、磺酸基或膦酰基等亲水性基团, 因此共聚物的阻垢分散性能远比水溶性均聚物优异。特点是能够抑制碳酸钙垢, 对磷酸钙垢、膦酸钙垢、氧化铁、黏泥等也有很好的抑制分散作用。从早期的均聚物, 发展到二元共聚物、三元共聚物, 共聚物阻垢分散剂的品种在不断增多。
产品主要有: 马来酸丙烯酸共聚物 (AA -MA )、丙烯酸丙烯酸羟丙酯共聚物 (AA - HPA )、丙烯酸有机磺酸共聚物、马来酸丙烯酸2- 丙烯酰胺- 2-甲基丙磺酸类三元共聚物等。
由于磷污染会使水体富营养化, 促进菌藻滋长形成“赤潮”, 因此发达国家已提出禁磷限磷措施, 如德国要求磷的排放≤1m gL。我国污水排放标准也对磷的排放量做了限制。从长远看, 磷系水处理缓蚀剂的应用必将受到限制。未来的阻垢剂将向着绿色环保型方向发展, 加强无磷或少磷的高效阻垢剂的研究, 特别是在苛刻条件下仍能发挥效能的高效阻垢剂, 开发具有阻垢和缓蚀双重功效的产品有重大的经济和社会效益。
