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无磷阻垢剂的研究进展舒红英 唐星华 覃 毅(南昌航空工业学院环境与化学工程学院 江西 南昌330034)摘 要:本文从天然聚合物阻垢剂、聚羧酸类阻垢剂和新型绿色阻垢剂三方面,介绍了无磷环保型阻垢剂的种类、特点和研究状况,并展望了阻垢剂的发展方向即无磷、非氮和可生物降解的绿色环保型阻垢剂。
关键词:阻垢剂 无磷 绿色环保型 进展 工业循环冷却水系统在运行过程中,由于原水水质、水温升高、浓缩倍数的提高等,造成系统的结垢、积污等问题,影响了系统的正常运行。
阻垢剂就是能够控制产生泥垢和水垢的一类药剂[1]。
阻垢剂的发展经历了无机聚磷酸盐、聚合电解质、天然高分子、有机磷酸、聚羧酸共聚物、二元及三元含磷共聚物、二元及三元不含磷共聚物几个阶段[2][3]。
20世纪80年代,随着环境对工业排污的限制和人类环保意识的提高,阻垢剂也正在向无毒无害的无磷、低磷新型高效的环境友好型绿色阻垢剂的方向发展[4]。
本文主要综述了无磷环保型阻垢剂的种类、特点和研究状况。
1.天然高分子阻垢剂天然高分子阻垢剂是一些天然产物如淀粉、纤维素、单宁、磺化木质素、腐植酸钠和壳聚糖等,这些天然物质具有可观的阻垢能力,并且由于来源方便、价格低廉、对环境无污染等特点,曾以广泛应用于冷却水的水质稳定中。
淀粉的外形呈颗粒状,其颗粒可分为两部分,外层的主要部分是淀粉胶,内部为淀粉糖。
淀粉的来源非常广泛,但用来冷却水处理的一般只有来自马铃薯、玉米等。
纤维素是无色纤维状物质,用化学方法测得它的分子量为2000—4000,纤维素分子呈直链形。
淀粉和纤维素都属于碳水化合物中的多聚糖类,分子式均为(C6H10O5)X,其糖单体为葡萄糖C6H12O6。
木质素是一种无定形的芳香族聚合物,有很强的活性,磺化木质素是由磺化后的结构单元组成,结构单元上含有酚羟基和羧基。
单宁实际上是指一类含有多酚羟基而聚合度不同的物质,但是单宁只是一个笼统的名称,代表许多不同的成分的混合体,并包括了一些单体物质,单宁的分子量一般在2000以上[5]。
磷酸盐阻垢剂磷酸盐阻垢剂是一种能够有效防止水垢形成的化学物质。
水垢是指在水中存在的钙、镁等阳离子与碳酸根离子结合形成的沉淀物，常见于管道、热交换器、锅炉等设备表面。
水垢的形成会导致设备性能下降、能源浪费和设备损坏等问题，因此采用磷酸盐阻垢剂来防止水垢形成具有重要意义。
磷酸盐阻垢剂的原理是通过与水中的钙、镁等阳离子发生化学反应，形成难溶性的沉淀物，从而阻止水垢的生成。
磷酸盐阻垢剂可以分为有机磷酸盐和无机磷酸盐两种类型。
有机磷酸盐阻垢剂具有良好的分散性和阻垢性能，能够在水中形成稳定的胶体颗粒，避免钙、镁离子的沉积。
无机磷酸盐阻垢剂则通过与钙、镁离子形成难溶性盐类，阻止水垢的生成。
磷酸盐阻垢剂的应用广泛，涵盖了很多领域。
在工业生产中，磷酸盐阻垢剂被广泛应用于锅炉、热交换器、冷却塔等设备，有效防止水垢对设备的腐蚀和堵塞。
在供热系统中，磷酸盐阻垢剂能够提高热效率，减少能源浪费。
在饮用水处理中，磷酸盐阻垢剂可以避免水垢对水质和水龄的影响，保证饮用水的安全和卫生。
磷酸盐阻垢剂的选择和使用需要根据具体的水质情况来确定。
不同的水质含有不同的离子成分和浓度，对磷酸盐阻垢剂的选择和使用量都会有一定的影响。
因此，在使用磷酸盐阻垢剂之前，需要进行水质测试和实验研究，确定最佳的阻垢剂类型和投加量。
磷酸盐阻垢剂的使用还需要注意一些问题。
首先，磷酸盐阻垢剂在使用过程中可能会对水质造成一定的污染，因此需要进行废水处理和回收利用。
其次，磷酸盐阻垢剂的使用需要控制投加量，过量使用可能会导致水质过度软化，甚至对环境产生负面影响。
最后，磷酸盐阻垢剂的使用需要定期检查和维护，以确保阻垢效果的持久性和稳定性。
磷酸盐阻垢剂是一种有效防止水垢形成的化学物质，具有广泛的应用前景和重要的社会经济效益。
在工业生产、供热系统和饮用水处理等领域，磷酸盐阻垢剂能够提高设备的性能和效率，减少能源浪费，保证水质安全和卫生。
然而，在使用磷酸盐阻垢剂时需要注意水质测试和实验研究，合理选择和控制投加量，定期检查和维护设备，以确保阻垢效果的持久性和稳定性。
阻垢剂的作用和原理在我国，随着工业的迅速发展，用水量增大，循环用水成为节约水资源的重要手段，工业循环冷却水占工业用水总量的70%～90%。
随着阻垢剂的使用的广泛，为了适应各行业的应用，从而生产出很多不同类型，不同性质的阻垢剂。
一、什么是阻垢剂阻垢剂（Scale Inhibitor）是具有能分散水中的难溶性无机盐、阻止或干扰难溶性无机盐在金属表面的沉淀、结垢功能的一类药剂。
二、反渗透阻垢剂的主要成分有哪些反渗透阻垢剂主要包括一些天然分散剂、膦酸、膦羧酸及膦磺酸和高分子聚合物等，而目前使用的绝大多数阻垢分散剂是高分子聚合物。
它们能分散水中的难溶性无机盐、阻止或干扰难溶无机盐的沉积、结垢。
为了给使用提供便利，方便选购，我们需要对阻垢剂的种类进行了解。
常见的分类主要有以下几种：1、聚羧酸类阻垢分散剂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PAA、水解马来酸酐HPMA、AA/AMPS、多元共聚物等。
2、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。
3、有机膦酸类阻垢剂常用的有ATMP、HEDP、EDTMPS、DTPMPA、PBTCA、BHMT等，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。
4、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，同是这种阴离子易于和CO32-置换，从而防止了碳酸钙的析出。
三、阻垢剂的性能我们知道阻垢剂具有阻垢作用，其阻垢作用是由于它本身能阻止碳酸盐小晶粒的长大，并使晶格歪曲畸变，从而使循环冷却水中碳酸盐不会在换热器表面形成硬垢，同时，通过其组织中有机磷酸盐等成份与金属形成保护膜的特性，使它可与循环冷却水中钙离子相结合，起到防止金属腐蚀的作用。
本品PH使用范围广，可在PH7.0~10.0之间具有阻垢和缓蚀作用，从而使工业生产操作简便，不会由于PH失控而造成腐蚀、结垢等问题。
无磷缓蚀阻垢剂现状评述
无磷缓蚀阻垢剂具有广泛的应用领域，如锅炉水处理、工业循环水处理、供暖系统、冷却塔等。
它可以有效地控制水中的钙、镁、铁等离子的
沉积，从而防止垢层的形成。
同时，它还可以形成一层薄薄的保护膜覆盖
在水管和设备表面，起到缓蚀的作用，防止金属腐蚀。
1.技术发展：随着环保意识的提高和对水资源的大量利用，无磷缓蚀
阻垢剂的技术也在不断发展。
现在的无磷缓蚀阻垢剂主要采用有机化合物
作为活性成分，相比传统的无机磷阻垢剂，具有更好的环境适应性和降解
性能。
2.应用效果：无磷缓蚀阻垢剂在实际应用中表现出良好的效果。
它可
以有效地控制水中的离子浓度，减少垢积和腐蚀的发生。
同时，无磷缓蚀
阻垢剂还可以提高水的传热性能和流动性，降低能耗。
3.市场前景：随着对环境保护的要求越来越高，无磷缓蚀阻垢剂市场
前景广阔。
尤其是在水处理领域，人们对无磷缓蚀阻垢剂的需求不断增加。
在国内外环保政策的支持下，无磷缓蚀阻垢剂的市场规模将进一步扩大。
4.发展趋势：未来，无磷缓蚀阻垢剂可能会朝着更高效、更安全、更
环保的方向发展。
一些新型的无磷缓蚀阻垢剂不仅具有良好的阻垢效果，
还可以对水中的有害物质进行吸附和分解，进一步提高水的品质。
总之，无磷缓蚀阻垢剂作为一种环保型水处理剂，具有很大的发展潜力。
在未来的研发和应用过程中，需要进一步加强技术创新和标准化管理，以满足不同领域的需求。
同时，政府部门应该加大对无磷缓蚀阻垢剂的扶
持力度，推动其在各个行业的广泛应用。
浅谈我国近年来阻垢剂的研究现状摘要:本文介绍了阻垢剂的种类及我国近年来阻垢剂的研究现状,并对其未来的发展方向作了展望。
认为在阻垢剂的研制开发中要加强对可生物降解的无毒、无害阻垢剂的研制,并能够得到优先开发。
关键词:阻垢剂生物降解无毒无害水资源匮乏一直是我国面临的一大难题。
近年来,随着我国水资源的短缺、人口数量的增加和工业生产的迅速发展,用水量也在急剧增大,如何节约用水已经成为人们生活及工业发展的趋势。
水的循环使用是节约用水的有效途径,但水的循环使用会使水质逐渐变差,并会使设备结垢,影响其正常使用。
解决这个问题的有效方法是向循环水中投加阻垢剂,防止垢的生成。
1 阻垢剂研究进展概述经过半个多世纪的发展,阻垢剂的研究开发和应用已取得一定的成果。
近年来,阻垢剂的品种丰富多样,在工业水处理及环保要求的推动下,阻垢剂朝着多功能、高效、环保的方向发展[1]。
2 阻垢剂分类及研究现状阻垢剂的种类繁多,按照阻垢剂的发展过程和其结构特点,一般情况下将其分为天然聚合物阻垢剂、含磷类聚合物阻垢剂、共聚合物阻垢剂、环境友好型聚合物阻垢剂。
2.1 天然聚合物阻垢剂天然聚合物阻垢剂是一些天然产物如木质素、单宁、淀粉、纤维素和壳聚糖等,由于它们都含有许多酚羟基,而这些基团能对Ca2+、Mg2+等盐垢晶体的生长具有一定的抑制作用,很早就被作为阻垢剂在工业上得到了广泛的使用。
在20世纪60年代,天然聚合物由于来源丰富,价格便宜,并且由于水垢处理的产物能够被生物降解而得到了迅速的发展。
但是天然聚合物阻垢剂在水处理应用的过程中,又存在着用量大,高温下不稳定等缺点,逐渐被新合成的阻垢剂所取代,目前天然聚合物已很少使用。
2.2 含磷类聚合物阻垢剂在冷却水处理中,最常用的无机含磷聚合物阻垢剂是三聚磷酸钠和六偏磷酸钠[2]。
它的阻垢机理主要是通过分子中的某些官能团或静电力吸附在晶体表面的活性点上,抑制晶体的生长,增加它的溶解度。
但是这类阻垢剂也存在着缺点:其一磷浓度高;其二容易水解为正磷酸盐,产生磷酸钙沉淀。
综述专论随着各国工业的迅速发展，工业用水量逐年大幅上升，其中冷却水所占比重最大，有些部门甚至高达90%左右[1]。
“绿色化学”概念[2]的提出，重新塑造了水处理技术的发展方向——“环境友好型水处理剂”。
聚环氧琥珀酸(PESA)就是一种环境友好型水处理剂[3,4]。
PESA 兼有缓蚀、阻垢双重功能，热稳定好，无磷无氮，是适用于高碱高固水系的绿色缓蚀阻垢剂[5,6]。
20世纪90年代初，美国Betz 实验室首先开发出来一种无磷无氮“绿色”水处理剂聚环氧琥珀酸(PESA)[7,8]，可用于冷却水处理、污水处理、海水淡化、膜分离等，其阻垢性能和缓蚀性能均明显优于聚丙烯酸钠、聚马来酸和酒石酸等。
由于聚环氧琥珀酸是一种生产工艺清洁、阻垢效果优良、利用后的产物可生物降解，对环境无污染的高分子聚合物[9]，因此，被认为是一种“环境友好”绿色化学品。
环境友好型缓蚀阻垢剂聚环氧琥珀酸研究进展1聚环氧琥珀酸的合成1973年，Ti l l m on H.P.[10]合成了一种新型清洗剂——l -氧杂环丙烷-2,3-二羧酸聚合物(1-oxyacylopane-2,3-dicarboxylic acid)，即聚环氧琥珀酸(PolyEpoxySuccinic A cid)。
目前国外在合成PESA 时大多采用以环氧琥珀酸为原料的一步合成法，或者采用以马来酸酐为原料的二步合成法。
由于我国环氧琥珀酸不是基本化工原料，所以国内多采用以马来酸酐为原料的一步或两步合成路线。
1991年，日本的Fukumolo Y [11]以马来酸酐为原料，用蒸馏水和NaOH 水解生成马来酸钠，在催化剂钨酸钠作用下，用H 2O 2氧化得到环氧琥珀酸钠后，然后将环氧琥珀酸盐乙酯化，在无溶剂体系或惰性溶剂体系中开环聚合，再将制得的聚合物水解，得到可应用的聚环氧琥珀酸。
但该法的工艺条件较为苛刻，未能得到广泛应用。
20世纪90年代末，熊蓉春等[12]以马来酸酐为原料，首先用水和碱使之水解生成马来酸盐，再以过氧化物催化剂和钒系催化剂为催化剂的条件下进行环氧化反应生成环氧琥珀酸，最后以稀土催化剂为催化剂作者简介：刘江红（66），女，硕士，副教授，主要从事生物化工的研究刘江红张艳贾云鹏芦艳(东北石油大学化学化工学院石油与天然气化工省重点实验室，黑龙江大庆163318)摘要：聚环氧琥珀酸(PES A)型水处理剂作为一种高效缓蚀阻垢剂，具有良好的生物降解性能，并适用于高碱高固水系，极小剂量即可达到很好的阻垢效。
阻垢分散剂制备性能及使用摘要：阻垢分散剂由聚丙烯酸钠、有机磷酸盐、聚磷酸盐以及缓蚀剂复配而成，具有良好的螯合，低限抑制，晶格畸变等作用，同时，可与水中金属离子作用，使水中不溶物不易沉降，并使晶体保持在很小的颗粒范围内，从而达到增溶作用，因此对碳酸钙垢有卓越的阻垢分散作用，并能在金属表示形成一层薄而致密的保护膜，从而使腐蚀速率大大降低。
阻垢剂(scale inhibitor)：是指具有能分散水中的难溶性无机盐、阻止或干扰难溶性无机盐在金属表面的沉淀、结垢功能,并维持金属设备有良好的传热效果的一类常用水处理药剂。
冷换设备防腐阻垢剂以环氧树脂和特定氨基树脂为基料，加入适量的各种防锈、防腐等各种助剂配制而成，为单组分。
它具有优异的屏蔽、抗渗、防锈性能、良好的阻垢、导热性，优良的耐弱酸、强碱、有机溶剂等性能，它的附着力强，且膜层光亮、柔韧、致密、坚硬。
矿物质的沉淀在工业生产中是时常发生的问题，其中含有溶解物的水被传输或贮存。
例如，水中可以含有各种碱土金属盐离子，如钙、钡和锶，还含有阴离子，如碳酸氢根、碳酸根、硫酸根、磷酸根和硅酸根。
当这些离子以足够的浓度存在时，它们会形成沉淀。
这种沉淀的累积在类似管道等设备内表面，不仅阻碍液体流动，而且还干扰设备表面的热交换，使表面腐蚀，并且有利于细菌的繁殖。
在工业生产中流动受阻和热交换的损失是非常不希望发生的。
例如，在一口油井中，希望得到最大的流量，而无机物的累积会减缓流速，甚至在狭窄的管道处会阻碍流速。
在使用热交换器的工业运行中，通过热交换器交换的热量的减少会引起生产工艺的瓶颈，导致产量的减少，还会增加燃料成本从而弥补交换器效率的降低。
无机物沉淀的累积还会干扰设备的监控运行。
阻垢剂被引入系统的目的是防止结垢。
在任何实施方案中，阻垢剂均可以足以避免或减少垢沉淀的浓度被使用。
阻垢分散剂通过有效控制由无机盐、金属氧化物和胶体引起的膜分离系统结垢和沉积，最大限度延长膜系统的清洗周期。
山东洁泉环保科技有限公司
MVR蒸发器阻垢剂
性能与用途
随着中国对环保要求的逐年提高，MVR蒸发器将会逐渐取代传统的多效蒸发器，而MVR阻垢剂的用量也会同样的逐步增加。
由于浓盐废水中含有大量的杂质盐，会在MVR蒸发器中不断蒸发浓缩后形成晶核，晶核附着于换热管（或面）内表面而结垢，轻则影响换热器效率，重则会使换热器堵塞，严重影响蒸发器装置的正常运行。
MVR蒸发器阻垢剂CLEANS-301，可以防止或减缓结垢的发生，减少设备的清洗次数，延长蒸发器的使用期限。
药剂技术指标
使用方法
药剂投加量视水质指标和参数而异，投加量按补充水量计，投加浓度控制在50-200 mg/L左右。
MVR蒸发器阻垢剂CLEANS-301一般在液体进入蒸发器前2-3米距离引入。
包装
MVR蒸发器阻垢剂CLEANS-301采用25公斤、200公斤、1000公斤塑料桶包装，也可以根据客户需要定制。
安全与防护
操作时注意劳动保护，应避免与皮肤、眼睛等接触，接触后用大量清水冲洗。
聚天冬氨酸及其复配物阻垢缓蚀性能的研究邹鹏;王琼【摘要】研究配制了一种高效的绿色阻垢缓蚀剂,其组成为聚天冬氨酸(PASP)、聚丙烯酸(PAA)和2-磷酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA).通过碳酸钙沉积法对PASP及其复配物的阻垢性能进行了实验,得到其最优配方为m(PASP)∶m(PAA)∶m(PBTCA)=6∶1∶1.用旋转挂片法对复配物最优配方的缓蚀性能进行了测试.在测试条件下,该复配物阻垢率能达到91.71％,对碳钢的缓蚀率可达到92.23％,是一种性能优良的阻垢缓蚀剂.【期刊名称】《全面腐蚀控制》【年(卷),期】2012(026)006【总页数】4页(P39-41,51)【关键词】聚天冬氨酸;复配物;循环冷却水;阻垢;缓蚀【作者】邹鹏;王琼【作者单位】广州粤能电力科技开发有限公司,广东广州510800;长沙理工大学化学与生物工程学院,湖南长沙410004【正文语种】中文【中图分类】TQ310 前言电力、石油、化工及相关工业企业通常在循环水系统中添加水质稳定剂，以减少设备结垢和腐蚀的发生，有效保证企业的安全运行。
现在广泛应用的阻垢缓蚀剂多为含磷阻垢剂，例如：聚磷酸盐、磷酸酯和有机含磷聚合物等。
它们使用后最终将随废水排放到自然水体中，会使得水体富营养化，造成“赤潮”等水体污染。
聚天冬氨酸（PASP）是目前国际公认的无毒、可生物降解、对环境无害的具备阻垢缓蚀性能的绿色水处理剂[1-7]。
作者主要研究了PASP在不同条件下的阻垢性能，并且获得一种以聚天冬氨酸为主体的绿色环保型复合水质稳定剂（PASP+PAA+PBTCA），并研究了该复配物在不同条件下的缓蚀性能。
1 实验部分1.1 静态阻垢实验1.1.1 实验试剂、仪器实验试剂有：碳酸氢钠、氢氧化钾、氢氧化钠、无水氯化钙、乙二胺四乙酸二钠、十水四硼酸钠、钙-羧酸、溴甲酚绿、甲基红、95%乙醇均为分析纯，HC1为标准滴定溶液、聚天冬氨酸（PASP）、聚丙烯酸（PAA）、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸（PBTCA）为市售工业品。
