绿色缓蚀阻垢剂的研究及应用进展

关键词：水处理药剂；无磷；阻垢；缓蚀20世纪20年代初，水处理药剂开始在工业中使用，循环冷却水处理技术已得到将近100年的发展，在技术上已经形成了较成熟的磷系水处理技术。

然而随着环境问题的突出，国家对磷排放标准的限制越来越严格，水处理药剂的无磷化已成为必然趋势。

以钼酸盐、钨酸盐、新型合成药剂以及硅酸盐为主缓蚀剂的水处理配方取得了一定进展，但由于药剂成本太高或者只能适用于特殊条件，这些技术中的大多数未获得大规模应用[1]，因此开发低成本的高效无磷水处理药剂，已成为科研院所和应用企业所面临的迫切需求。

天津某化工企业是我国综合性大型氯碱企业之一，处于行业领先地位。

为了实现企业的可持续发展，开发无磷缓蚀阻垢剂已成为企业发展的必然要求。

该公司某分厂循环水系统有3套独立循环冷却水系统，循环水总量20000m3•h-1，率先采用了新开发的系列无磷水处理药剂，并在现场应用中取得了非常好的效果。

1循环冷却水系统工况循环冷却水采用中水回用水作为循环冷却水系统的补充水，其水质主要指标如表1所示。

可以看出，补充水的总硬度（钙与镁之和）只有4.19mg•L-1，相对于高硬度水质，结垢的问题有一定的改善，但由于循环冷却水是在系统中循环利用，尤其是在高浓缩倍数条件下，结垢问题仍然不可忽视。

由于循环水与空气接触后，会带入空气中的一些杂质，因此对水处理药剂的分散作用提出了更高的要求。

与此同时，补充水中的腐蚀性离子如氯离子的含量相对较高，在高浓缩倍数运行的情况下，根据水质RSI指数可以判定，该水质有严重的腐蚀倾向，我们称之为“低硬高氯严重腐蚀性水”。

笔者根据该水质及工况条件，开发了新型的以羧酸类共聚物及PESA为主剂，包含了其他助剂的新型无磷环保水处理药剂。

该技术可以保证系统在高浓缩倍数（6~7倍）条件下运行，且排污量非常小，接近“零”排污。

2静态阻垢实验静态阻垢实验装置如图1所示。

实验用水采用厂方提供的原水，水浴锅的温度准确控制在(80±1)℃，锥形瓶的容积为500mL，装有橡胶塞，橡胶塞上配装了直径为5mm、长度约为200mm的玻璃管。

绿色缓蚀阻垢剂的研究及应用进展作者：张帆杨晓拂李芳芳来源：《中国化工贸易·下旬刊》2020年第03期摘要：循环水处理过程中磷系药剂的使用会导致水体富营养化，聚羧酸无磷聚合物自身难以降解且不环保，所以难以被广泛应用。

结合当前水污染排放标准，加强无磷非氮开发，有利于促进水污染治理工作开展。

基于此，文章就生物降解物质在缓释阻垢性物质方面的研究展开分析，并对其未来发展进行了探析，希望能促进绿色阻垢缓蚀剂向前发展。

关键词：缓蚀阻垢剂;绿色;研究;应用在工业生产不断发展的当下，水资源短缺与污染等问题逐渐引起人们重视。

工业用水系统当中，污垢身为其中的主要危害。

国内关于水处理阻垢剂方面研究起源自上世纪70年代，在这些年的发展中，逐渐朝着天然聚合物及含磷聚合物等阻垢剂方向发展。

传统聚合物费用与用药量较大;含磷阻垢剂难以全面抑制锌垢及磷酸钙等方面问题，再加上自身可以产生有机磷酸，所以环保部门对其使用提出了限制。

在这一背景下，新型绿色阻垢剂逐渐成为人们研究的主要内容。

1 绿色阻垢缓蚀剂应用研究随着人们环保意识的提升，对阻垢缓蚀剂在环境中的危害作用、水体富营养化及缓蚀成效等方面给出了新要求，当前聚天冬氨酸与环氧琥珀酸等生物绿色阻垢缓蚀剂研究逐渐成为人们关注的重点。

1.1 聚天冬氨酸（PASP）聚天冬氨酸作为这几年来研发的一种新型阻垢剂，这种阻垢剂因其自身的环保性，因而逐渐成为全球研究的重点。

自上世纪90年代，美国公司开始研究PASP，这一物质由最初的原料选择、制备一直到后续产品生产等阶段，都不会对环境造成破坏，且生物可降解性较好，在试验测定中，这一物质降解性能和葡萄糖十分相似。

其中崔科等研究人员对PASA的生物降解性展开相关研究，实验表明，随着接种量的不同，PASA的降解速率也各不相同。

另外，陶虎春等人員同过大量实验证明，PASA可以作为环境友好型物质。

PASA分子结构当中含有羧基与酰胺键，且具备阴离子型与中性型阻垢剂特征。

2013年3月李茜等．绿色阻垢剂研究进展47绿色阻垢剂研究进展李茜1，马喜平1，王成龙1，黄文佼2(1．西南石油大学化学化工学院，成都610500；2．中国石油工程设计有限公司新疆设计院，克拉玛依834000)[摘要】对常见的阻垢剂和绿色阻垢剂进行了综述，着重对聚天冬氨酸(PSA P)和聚环氧琥珀酸(PE SA)等新型绿色阻垢剂的研究现状进行了总结。

[关键词]绿色化学绿色阻垢剂聚天冬氨酸聚环氧琥珀酸绿色化学又称环境友好化学、环境无害化学、清洁化学¨j，其核心是利用化学技术与方法从根本上减少甚至消灭那些对人类健康或环境有害的原料、产物、副产物、试剂和溶剂等的产生和应用。

工业循环冷却系统及各种管道中，结垢会降低传热效率，阻塞管道，引发垢下腐蚀。

目前，国内外普遍采用阻垢剂，以延缓污垢的产生。

随着社会的发展，人们的环保意识也逐渐提高，所以阻垢剂向无毒无害无磷、低磷新型高效及生物降解性好的环境友好型的绿色阻垢剂的方向发展∽J。

1常见的阻垢剂1．1有机膦酸类阻垢剂有机膦酸类的阻垢剂的化学稳定性好，耐高温，不易水解，可以和金属离子配合形成立体大分子环状配合物，分散在水中破坏钙垢晶体的生长，从而起到阻垢的作用。

但是，含磷化合物易滋养菌藻，使环境水体富氧化，造成水体污染。

常见的几种典型的有机膦酸类阻垢剂有：(1)氨基三甲叉膦酸(A T M P)，分子式为N(C H：PO，H：)。

；(2)羟基乙叉二磷酸(H ED P)，分子式为c：H。

O，P：；(3)乙二胺四甲叉膦酸(ED TM PA)，分子式为c6H加012N：P4；(4)2，4一三羧酸一2一膦酸基丁烷(PB T C A)，分子式为C，H。

，O，P。

它们的主要性能特征如表1所示p1。

表1几种有机膦酸阻垢剂的性能特征名称性能特征A T M PH E D PE D T M PAPB T C A有机膦酸酯阻碳酸钙、硫酸钙良好，缓蚀阻碳酸钙垢良好，缓蚀阻碳酸钙、硫酸钙垢良好，缓蚀阻碳酸钙和磷酸钙垢良好阻硫酸钙垢较好，抑制碳酸钙垢较差1．2聚羧酸类阻垢剂聚羧酸类阻垢剂中起主要作用的是聚合物中的一C O O一基团，对M92+，ca2+，cu2+，Fe3+等离子具有较强的螯合能力，不仅有凝聚和分散的作用，还能在无机垢结晶过程中干扰晶格的正常排列，从而达到防垢和阻垢的作用。

阻垢缓蚀剂研究报告1. 引言阻垢缓蚀剂是一种广泛应用于工业领域的化学品，用于防止金属设备表面产生垢垢和腐蚀。

本报告旨在全面探讨阻垢缓蚀剂的研究状况和应用前景，包括其作用原理、种类、应用领域等方面的内容。

2. 阻垢缓蚀剂的作用原理2.1 化学原理阻垢缓蚀剂通过添加特定的化学物质，干扰或阻断金属表面与水或其他介质中的化学反应，从而减少或防止垢垢的生成和腐蚀的发生。

这些化学物质可以与金属表面形成保护膜，改善金属的耐蚀性能。

2.2 物理原理阻垢缓蚀剂还可通过改变系统的物理条件，如温度、压力等来减少或阻止垢垢和腐蚀的产生。

例如，通过调节水的pH值，可以改变金属表面的电位，从而减少腐蚀的发生。

3. 阻垢缓蚀剂的分类与种类3.1 阻垢剂 3.1.1 磷酸盐类阻垢剂 - 亚磷酸盐 - 聚磷酸盐 - 有机磷酸盐3.1.2 螯合剂- 有机螯合剂- 无机螯合剂3.1.3 表面活性剂- 阳离子表面活性剂- 阴离子表面活性剂- 非离子表面活性剂- 天然表面活性剂3.2 缓蚀剂 3.2.1 有机缓蚀剂 - 有机酸 - 有机酮 - 有机胺 - 有机酯3.2.2 无机缓蚀剂- 无机酸- 无机盐- 溶剂4. 阻垢缓蚀剂的应用领域4.1 石油化工行业 4.1.1 炼油装置 4.1.2 石油储运设备4.2 发电行业 4.2.1 火电厂 4.2.2 核电厂4.3 钢铁冶炼行业 4.3.1 炼铁厂 4.3.2 钢铁车间4.4 再生水处理 4.4.1 工业废水处理 4.4.2 生活污水处理4.5 其他应用领域 4.5.1 制药工业 4.5.2 纺织印染行业 4.5.3 食品加工行业5. 阻垢缓蚀剂研究进展阻垢缓蚀剂的研究一直是工业界的热点，近年来，随着新材料和新技术的不断涌现，阻垢缓蚀剂的研究进展也日益迅速。

目前的研究重点主要集中在以下几个方面： 1. 绿色环保型阻垢缓蚀剂的研发 2. 针对特定垢垢和腐蚀类型的定制化阻垢缓蚀剂 3. 阻垢缓蚀剂在不同应用领域的工程应用效果研究 4. 阻垢缓蚀剂与其他化学品的协同作用机制的研究6. 结论阻垢缓蚀剂作为一种重要的工业化学品，在许多领域中起到了不可替代的作用。

HEBEI UNITED UNIVERSITY11 级水处理与油田化学品文献综述姓名王迁班级11应化1班学号 201114760110学院化学工程学院任课教师尚宏周缓蚀阻垢剂的研究进展王迁(河北联合大学化学工程学院，河北唐山)摘要:根据在冶金、化工、电力、石油和轻工等行业中循环冷却水的水质的特点和生产的要求而开发出兼具缓蚀和阻垢双重功效的复合药剂——缓蚀阻垢剂。

本文对缓蚀阻垢剂的分类、作用机理、发展现状以及绿色缓蚀阻垢剂的研究进展作了简单的综述，并对其最新研究前景作了展望: 新型高效/环境友好型阻垢缓蚀剂的研制开发必将成为该领域发展的主流。

关键词:缓蚀阻垢剂；绿色；作用机理；发展现状；研究进展1 前言水是人类赖以生存的基本条件，但世界上水资源是有限的，我国更为贫乏，人均水量仅为世界人均水量的四分之一。

随着工业的高速发展，水的生态平衡日益受到严重破坏。

为解决水资源危机，适应可持续发展，必须合理节约用水。

在工业生产过程中的管道和设备多采用碳钢和不锈钢材料，生产用水多采用地下水。

以地下水作为循环水的补充水时，由于其一般属于高含盐量、高硬度、高碱度的三高水质，其中的Ca﹢、Mg﹢等腐蚀性离子，随着水温和pH值的变化，结垢趋势严重，会对管道和设备造成严重的腐蚀。

因此，必须加入缓蚀阻垢剂改善冷却水质量，保证设备安全运行。

而随着人们环保意识的日益提高，对各类水处理化学品也提出了越来越高的要求，具有含磷的污染性较高的缓蚀阻垢剂受到了限制，因而“绿色水处理剂”的概念应运而生。

开发低磷或无磷、对环境友好的新型缓蚀阻垢剂成为国内外水处理研究的重要方向。

2 缓蚀阻垢机理循环冷却水系统中的缓蚀阻垢方法较多，化学方法是现代工业的主要方式。

其机理是缓蚀阻垢剂通过鳌合与分散作用达到缓蚀阻垢的目的。

鳌合作用是由于阻垢剂带有的基团能与金属离子(Ca2﹢、Mg2﹢等)形成配位键，生成一种环状鳌合物，将易结垢离子在未析出之前稳定在水中，阻比晶核长大，而起到阻垢作用川。

绿色缓蚀剂的研究现状及举例总结国内外缓蚀剂的发展不难发现，虽然各种介质中缓蚀剂的研究成果层出不穷，但其在实际运用中却不够完善和成熟。

尤其是绿色环保型缓蚀剂研究仍处于实验探索阶段，在该领域仍需要在提高缓蚀作用效果、机理研究和低成本低污染等方面做得更深入的研究。

我国近10年对各类缓蚀剂的研究和应用发展很快，部分产品性能达到国际领先水平，但总体水平与国外还有很大差距。

研究人员认为今后应着重从以下几个方面探索绿色缓蚀剂的发展：1从天然植物、海产植物中，提取、分离、加工新型绿色缓蚀剂有效成分的方法。

2利用医药、食品、工农业副产品提取有效缓蚀剂组成，并进行复配或改性处理，开发新型绿色缓蚀剂。

3运用量子化学理论、灰色关联分析、人工神经网络方法等科学技术合成高效低毒多功能新工艺型绿色缓蚀剂和低聚体新型绿色缓蚀剂。

4对钼酸盐、钨酸盐、稀土元素金属等无机缓蚀剂深入进行研究，研制出新型高效绿色缓蚀剂。

5利用先进的分析测试仪器和新的研究方法，研究缓蚀剂的作用机理及协同作用机理，指导新型绿色缓蚀剂的开发。

以适当的浓度和形式存在于环境（介质）中时，可以防止或减缓材料的化学物质或复合物.（1）根据产品化学成分，可分为无机缓蚀剂、有机缓蚀剂、聚合物类缓蚀剂。

①无机缓蚀剂无机缓蚀剂主要包括铬酸盐、亚硝酸盐、硅酸盐、钼酸盐、钨酸盐、聚磷酸盐、锌盐等。

②有机缓蚀剂有机缓蚀剂主要包括膦酸（盐）、膦羧酸、琉基苯并噻唑、苯并三唑、磺化木质素等一些含氮氧化合物的杂环化合物。

③聚合物类缓蚀剂聚合物类缓蚀剂只要包括聚乙烯类，POCA，聚天冬氨酸等一些低聚物的高分子化学物。

（2）根据缓蚀剂对电化学腐蚀的控制部位分类，分为阳极型缓蚀剂，阴极型缓蚀剂和混合型缓蚀剂。

①阳极型缓蚀剂阳极型缓蚀剂多为无机强氧化剂，如铬酸盐、钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐、亚硝酸盐、硼酸盐等。

它们的作用是在金属表面阳极区与金属离子作用，生成氧化物或氢氧化物氧化膜覆盖在阳极上形成保护膜。

阻垢缓蚀剂研究报告作为纳米技术领域的重要组成部分，阻垢缓蚀剂因具有抗氧化、防腐蚀、增稠等独特性质，成为了当前市场上备受瞩目的高科技新材料。

本篇研究报告将从防腐蚀剂的优越性能、市场需求、现状及未来发展趋势等方面，着重探讨阻垢缓蚀剂在纳米技术领域的应用价值和未来发展前景。

一、防腐蚀剂的优越性能阻垢缓蚀剂的主要成分为活性有机物和无机盐，可以有效地防止金属氧化和腐蚀，同时在高温环境下表现出色的防垢性能。

而纳米化技术和材料加工技术的广泛应用，使得阻垢缓蚀剂具有了更加优越的性能，具体体现在以下几个方面：1. 纳米级分散性能: 纳米技术的广泛应用，使得阻垢缓蚀剂的粒度得以大幅缩小，纳米颗粒之间的相互作用更为强烈，因此，阻垢缓蚀剂的分散性能显著提高，进而提高了其使用寿命和效果。

2. 低成本高效性: 直接纳米化技术的应用，简化了阻垢缓蚀剂生产流程，降低了生产成本。

同时，纳米颗粒具有较大的比表面积和活性，能够提高阻垢缓蚀剂的性能和效率。

3. 安全环保: 阻垢缓蚀剂的纳米化使其颗粒非常小，可以在生产过程中减少使用有害物质，因此其在环保领域应用前景广阔，与此同时可以为生产环节减少经济负担。

二、市场需求在当今快速发展的工业生产中，腐蚀问题已成为制约工业发展的重要因素。

特别是在石油、冶金、化工等大型工业生产领域，阻垢缓蚀剂的应用市场巨大，而随着绿色、环保、卫生、健康的新概念，人们对阻垢缓蚀剂的环保和安全性要求也越来越高。

因此，具有纳米技术应用的环保性、安全性、低成本高效性、防腐蚀性等特点的阻垢缓蚀剂将成为未来市场的宠儿。

三、现状及未来发展趋势目前，阻垢缓蚀剂的市场仍然处于不断发展阶段。

虽然阻垢缓蚀剂具有明显界面积效应和材料性能，能够有效防止腐蚀和氧化，但它的材料特性和用途的开发仍然尚未得到充分的开发和利用。

因此，未来开发更好的阻垢缓蚀剂材料和完善细分市场将成为纳米技术发展的重点方向。

同时，随着市场对阻垢缓蚀剂的需求不断增加，未来将需要更多的研究和开发工作来探索阻垢缓蚀剂在生产领域、基础研究领域、环保领域、国防等多个领域的应用。

缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向1 缓蚀剂概述在美国材料与实验协会《关于腐蚀和腐蚀试验术语的标准定义》中，缓蚀剂是“一种以适当的浓度和形式存在于环境（介质）中时，可以防止或减缓腐蚀的化学物质或几种化学物质的混合物”。

缓浊剂是具有抑制金属锈蚀性质的一类无机物质和有机物质的总称。

某些有机物质，被有效地吸附在金属的表面上，从而明显地影响表面的电化学行为。

其作用机理有抑制表面的阳极反应和抑制阴极反应两种，结果都是使腐蚀电流降低。

缓蚀剂的作用不仅如此，它作为金属的溶解抑制剂还有许多实用价值。

如用在化学研磨、电解研磨、电镀和电解冶炼中的阳极解、刻蚀等。

总之，在同时发生金属溶解的工业方面，或县为了抑制过度溶解或是为了防止局部浸蚀使之均匀溶解。

缓蚀剂都起着重要的作用。

另外，电镀中的整平剂，从其本来的定义备不属于缓蚀剂的畴；但是，其作用机理(吸附)和缓蚀剂的机理类似。

具有整平作用的物质，同时有效地作为该金属的缓蚀剂的情况也是常的。

下图给出了有无缓蚀剂的不同效果：图1 缓蚀剂的效果2 不同类型的缓蚀剂及其作用原理2.1 阳极型缓蚀剂及其作用原理阳极型缓蚀剂也称阳极抑制型缓蚀剂，主要是抑制阳极过程而使腐蚀速度减缓。

如中性介质中的亚硝酸盐、铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐、苯甲酸钠等，它们能增加阳极极化，从而使腐蚀电位正移。

通常是缓蚀剂的阴离子移向金属阳极使金属钝化。

该类缓蚀剂属于“危险型”缓蚀剂，用量不足会加快腐蚀。

作用过程：（a）具有强氧化作用的缓蚀剂，使金属钝化（亚硝酸钠，高铬酸等）；（b）具有阴极去极化性的钝化剂，在阴极被还原，加大阴极电流，使体系的氧化还原电位向正方移动，超过钝化电位，而使腐蚀电流达到很低的值。

（亚硝酸盐、硝酸盐与高价金属盐属于此类；铬酸盐、磷酸盐、钼酸盐、钨酸盐等在酸性溶液中也属于此类。

）图2 阳极型缓蚀剂作用原理2.2 阴极型缓蚀剂及其作用原理阴极型缓蚀剂也称阴极型抑制，其主要包括：酸式碳酸钙、聚磷酸盐、硫酸锌、砷离子、锑离子等，能使阴极过程减慢，增大酸性溶液中氢析出的过电位，使腐蚀电位向负移动。

《新型绿色阻垢剂的合成及其对混合水垢的阻垢性能与机理研究》篇一一、引言随着工业的快速发展和人们生活水平的提高，水资源的利用和保护成为了日益重要的议题。

水垢是水在加热过程中产生的矿物质沉积物，它不仅会降低设备的热效率，还会缩短设备的使用寿命。

为了解决这一问题，阻垢剂的研究与开发成为了当前的重要研究方向。

近年来，绿色、环保、高效的阻垢剂逐渐受到关注。

本文旨在研究一种新型绿色阻垢剂的合成方法，并探讨其对混合水垢的阻垢性能与机理。

二、新型绿色阻垢剂的合成本研究所合成的新型绿色阻垢剂以天然生物质为原料，通过特定的化学反应过程，得到具有优异阻垢性能的阻垢剂。

该过程不使用有毒有害的化学物质，具有良好的环境友好性。

（一）原料选择本研究选用的原料主要为天然生物质，如多糖类物质、生物胺等。

这些原料具有良好的生物相容性和环境友好性，是合成绿色阻垢剂的理想选择。

（二）合成步骤1. 将选定的原料进行预处理，如提纯、干燥等；2. 在适当的反应条件下，将预处理后的原料进行化学反应，生成中间体；3. 将中间体进行进一步反应，得到新型绿色阻垢剂。

三、对混合水垢的阻垢性能研究（一）实验方法通过实验室模拟水系统，将新型绿色阻垢剂加入含有不同类型水垢（如钙镁型水垢、硫酸盐型水垢等）的水系统中，观察其阻垢效果。

（二）实验结果与分析1. 新型绿色阻垢剂对混合水垢具有显著的阻垢效果，能够有效减缓水垢的形成速度；2. 该阻垢剂对不同类型的水垢均具有较好的阻垢效果，具有较广的适用范围；3. 通过对比实验，发现该阻垢剂的阻垢效果优于传统阻垢剂。

四、阻垢机理研究（一）作用原理新型绿色阻垢剂通过与水中的矿物质离子发生螯合、络合等作用，使这些离子在水中的溶解度增大，从而减少矿物质离子的沉积，达到阻止水垢形成的目的。

此外，该阻垢剂还能在设备表面形成一层保护膜，防止水与设备直接接触，从而减少水垢的形成。

（二）作用过程1. 新型绿色阻垢剂在水中的溶解过程中，其分子中的活性基团与水中的矿物质离子发生螯合、络合等作用；2. 通过这些作用，使矿物质离子在水中的溶解度增大，从而减少矿物质的沉积；3. 同时，该阻垢剂在设备表面形成一层保护膜，防止水与设备直接接触，进一步减少水垢的形成。