几种阻垢剂阻碳酸钙垢性能的研究

阻垢剂性能实验为了比较各种反渗透膜阻垢剂对黄台电厂循环冷却水的阻垢性能，特做如下烧杯实验。

一、实验方法1、阻垢剂样品选择根据黄台电厂的循环冷却水水质特点，初步选择如下阻垢剂进行实验：#1 MDC220（Argo）#2 MSI300（Argo）#3 PTP0100（清力）#4 PTR800（威尔）#5 ZDH-308(大河) #6 Flocon135（大湖）#7 Acumer1035（罗门哈斯）#8 Tri Pol 9010TM2、实验方法取循环水进行混凝、过滤，测定过滤出水pH、Ca2+、Mg2+、全铁、SO42-、CO32-、活性SiO2。

调节过滤出水pH值至7.0~7.5，取适量水样加入适量阻垢剂观察是否有沉淀生成，以考察反渗透阻垢剂和循环水现有阻垢剂、絮凝剂以及助凝剂的兼容性，选择兼容的样品继续实验。

取等量过滤后的循环水，分别加入等量阻垢剂，在约40o C 温度下蒸发浓缩相同倍率后，测定浓缩水pH、Ca2+、Mg2+、全铁、SO42-、CO32-、活性SiO2，计算各离子的阻垢率，阻垢率越大说明该阻垢剂对该离子的阻垢效率越高。

阻垢率的计算方法如下：设某离子的原水浓度为C0, 浓缩倍率为a，不加阻垢剂浓缩后浓度为C1，加阻垢剂浓缩后浓度为C2，则该离子的阻垢率d为：d = （C2- C1 ）/ （C0 * a）* 100%二、实验步骤1．取8#冷却塔水（浓缩倍率7倍）10升，分别加入100ppmPAC 和0.6ppmPAM进行混凝处理后用快速滤纸过滤，测试过滤出水pH、Ca2+、Mg2+、全铁、SO42-、CO32-、活性SiO2，测试结果见表1。

2．用工业盐酸调节过滤出水pH值至7.15。

3．分别取100 ml过滤出水加入阻垢剂2 ml，观察是否有沉淀，实验结果见表2。

由表2可见，#7和#8样品与电厂所用药剂不兼容，因此只选用#1~#6样品进行后续实验。

4．分别取650 ml过滤出水于1000ml烧杯中，加入阻垢剂6.35ppm左右（取5 ml阻垢剂稀释40倍，分别加稀释溶液3滴），其中#0烧杯为不加阻垢剂的空白样，#1~#6烧杯分别加入#1~#6阻垢剂。

阻垢剂的分类和性能特点阻垢剂定义能够防止水垢产生或抑制其沉积生长的化学药剂。

主要有阻垢缓蚀剂和阻垢分散剂两种。

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。

阻垢剂作用机理缓蚀阻垢剂的作用机理分为: 络和增溶作用、晶格畸变作用、静电斥力作用。

络和增溶作用1.络和增溶作用是共聚物溶于水后发生电离,生成带负电性的分子链,它与Ca2+形成可溶于水的络合物或螯合物,从而使无机盐溶解度增加,起到阻垢作用。

晶格畸变作用2.晶格畸变作用是由分子中的部分官能团在无机盐晶核或微晶上,占据了一定位置,阻碍和破坏了无机盐晶体的正常生长,减慢了晶体的增长速率,从而减少了盐垢的形成;静电斥力作用3.静电斥力作用是共聚物溶于水后吸附在无机盐的微晶上,使微粒间斥力增加,阻碍它们的聚结,使它们处于良好的分散状态,从而防止或减少垢物的形成。

阻垢剂的分类有机膦系列阻垢剂、有机膦酸盐阻垢剂、聚羧酸类阻垢分散剂、复合阻垢剂、RO阻垢剂有机膦系列阻垢剂ATMP具有良好的螯合、低限抑制及晶格畸变作用。

可阻止水中成垢盐类形成水垢，特别是碳酸钙垢的形成。

ATMP在水中化学性质稳定，不易水解。

在水中浓度较高时，有良好的缓蚀效果。

HEDP是一种有机膦酸类阻垢缓蚀剂，能与铁、铜、锌等多种金属离子形成稳定的络合物，能溶解金属表面的氧化物。

在250℃下仍能起到良好的缓蚀阻垢作用，在高pH下仍很稳定，不易水解，一般光热条件下不易分解。

耐酸碱性、耐氯氧化性能较其它有机膦酸(盐)好。

EDTMPS是含氮有机多元膦酸，属阴极型缓蚀剂，与无机聚磷酸盐相比，缓蚀率高3～5倍。

RT-801反渗透阻垢剂、分散剂
概述：
反渗透阻垢剂、分散剂RT-801是一种高效液体阻垢剂，用于控制膜分离系统中的结垢沉积物，有效控制碳酸钙、硅酸钙和硫酸钙垢，其阻垢效能高且不与残留有机凝聚剂形成不溶聚合物。

在无离子交换预处理的反渗透（RO）、纳滤（NF）或超滤（UF）系统中防止结垢，提高产水量和产水质量，降低运行费用。

（1）可与有机絮凝剂并用；
（2）可用于生产饮用水；
（3）有效控制碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡和硫酸锶结垢，L.S.I值高达3.0不致结垢；
（4）所有主要反渗透膜都能使用；
（5）籍由分散阻塞微粒来维持干净的反渗透膜表面；
（6）进水PH在5-9范围内均有效；
（7）可不经稀释直接投加，也可稀释后投加；
（8）对铝和铁的氧化物耐受力好。

性状：
项目指标
外观棕黄色透明液体
pH值（5%水溶液） 2.85±1.0
密度，（20℃）g/cm3≥ 1.10
用法用量：
反渗透阻垢剂、分散剂RT-801为达到最佳使用效果，应在静态混合或筒式过滤器之前投加反渗透阻垢剂、分散剂RT-801，典型投加剂量为2～6mg /L，可用RO膜渗透液或去离子水稀释。

包装贮存：
反渗透阻垢剂、分散剂RT-801用25L塑料桶包装或根据顾客要求而定。

注：剂量过高或不足都会引起膜污染。

阻垢剂的阻垢机理阻垢剂的分子结构中都有多个或多种官能团，在水体系中可能表现出螯合、吸附和分散作用，能够发挥水处理药剂的“一剂多效”的功能，即一种药剂同时具备阻垢、阻垢、缓蚀、絮凝、杀菌、分散等性能的中的两种或者两种以上的性能或体现出不能的效应。

对阻垢效应起关键作用的是有机阻垢剂分子中带负电的功能基团，这些负电基团于难容钙盐中带正电的钙离子相互可能产生比较强的库仑静电势作用。

如果功能基团的空间间距同晶面相关离子间接近的话，因静电吸引会产生极强的吸附行为，会阻止钙离子与碳酸根离子的进一步沉积，从而抑制碳酸钙晶体的成长。

HEDP是一种有机膦酸类阻垢缓蚀剂，可与水中金属离子，尤其是钙离子形成六圆环螯合物，因而具较好的阻垢效果并具明显的溶限效应，当和其它水处理剂复合使用时，表现出理想的协同效应。

阻垢机理的假设有很多，但它们还不能完全解释阻垢剂的一些性质和现象，目前流行的机理有以下几种。

(1)螯合增溶作用阻垢剂能与水中Ca2+、Mg2+等金属离子形成稳定的可溶性螯合物，从而提高了冷却水中Ca2+、Mg2+的允许浓度，相对来说就增大了钙、镁盐的溶解度，但是螯合增溶作用所能稳定的金属离子量很小，它无法解释“低限”。

(2)晶格畸变作用在微晶(垢)成长过程中，若晶体吸附有阻垢剂并掺杂在晶格的点阵中，就会使晶体发生畸变，或者使晶体内部的应力增大，从而使晶体易于破裂阻碍了沉积垢的生长。

晶格畸变被认为是阻垢机理的主要部分。

人们一直关注晶体生长过程中阻垢剂抑制的环节，其中一些研究者认为，有无原始的晶种对阻垢效果影响不大，且阻垢过程是非扩散控制的，即搅拌与否对阻垢效果影响不大。

(3)凝聚与随后的分散作用对于聚羧酸盐类阻垢剂，在水中离解生成含有羧酸根的离子，在与碳酸钙微晶碰撞时，会发生物理化学吸附现象而使微晶表面形成双电层。

聚羧酸盐的链状结构可吸附多个相同电荷的微晶，它们之间的静电斥力可阻止微晶的相互碰撞，从而避免了晶体的形成。

反渗透系统如何有效控制碳酸钙结垢反渗透系统进水碳酸钙结垢的控制方法在反渗透系统的运行中，进水碳酸钙结垢是一个需要关注的问题。

为了确保系统的稳定运行，以下是一些控制碳酸钙结垢的方法：一、加酸加酸可以降低水的pH值，使碳酸钙从饱和状态变为不饱和状态，从而避免其析出。

一般使用食品级的酸，如柠檬酸或酒石酸等。

二、加阻垢剂阻垢剂是一种能够抑制碳酸钙结垢的化学药剂。

正规厂商的阻垢剂多为有机酸盐类和聚丙烯酸盐类，对阻垢效果较好。

在加入阻垢剂的同时，还需要注意控制其他离子如Si、Sr、Ba等的浓度，以防止其与CaCO3共同析出。

三、强化树脂软化通过离子交换可以去除水中结垢的阳离子，从而降低CaCO3的饱和度。

这种方法适用于大型水处理系统。

四、弱酸树脂软化该方法主要应用于大型苦咸水处理系统。

通过使用弱酸性的树脂来降低水的pH值，从而防止CaCO3的析出。

五、石灰软化在水中加入氢氧化钙可去除碳酸盐硬度。

这种方法适用于硬度较高的水源。

六、预防性清洗定期对反渗透膜进行清洗可以去除膜表面的沉积物和结垢物质，从而防止其影响系统的性能。

七、调整设备参数通过调整设备的运行参数，如回收率、工作压力等，可以影响水的饱和度和结垢倾向。

需要根据实际情况进行优化调整。

八、更换反渗透膜如果反渗透膜出现堵塞或结垢问题，可以考虑更换膜组件。

选择具有抗结垢性能的膜组件可以增强系统的稳定性。

综上所述，控制反渗透系统进水碳酸钙结垢需要综合运用多种方法。

在实际操作中，需要根据水源条件和设备状况选择合适的方法进行控制。

同时，定期维护和清洗也是保证系统正常运行的重要措施。

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。

极极限碳酸盐法评价阻垢剂性能的研究作者：张立娟来源：《中国化工贸易·上旬刊》2019年第02期摘要：本文以某电厂循环冷却水阻垢剂性能评价为例，根据该厂循环水补水水质变化较大特点，为确保循环水阻垢剂能够有效防止循环水系统结垢，采取极限碳酸盐法来评价该厂阻垢剂性能，此方法对其它电厂有一定的借鉴作用。

关键词：阻垢剂;试验;限碳酸盐1 前言所谓极限碳酸盐硬度是指循环冷却水中所允许的最大碳酸盐硬度值，超过这个值，就会产生结垢，常采用这个指标控制CaCO3的结垢。

对于地表水作为循环水补充水由于离子含量变化较大，采取传统的浓缩倍率已不能有控制断循环水水质，其实防止循环水结垢核心就是防止碳酸氢盐硬度转换为碳酸盐，故循环水碳酸盐硬度才是保证循环水水质及节能重要途径。

如可计算出极限碳酸盐硬度是通过特定循环水水质及阻垢缓蚀剂的特性动态试验得出来的。

2.性能试验2.1 试验仪器电子天平，AB206-N电子天平;Sension 156 pH计;恒温水浴;常规分析玻璃仪器。

2.2 试验步骤本试验取某电厂循环水补水作为试验用水。

取试验用水3000mL，加入一定量的待评定阻垢剂，搅拌均匀，将其中的1000 mL移入2000 mL烧杯中，其余100 0mL置于储液瓶中，备用。

将上述2000mL 烧杯置于恒温水浴中，控制恒温水浴的温度为试验温度（45℃）。

达到指定温度后，在烧杯上标注液位刻度。

由于蒸发，烧杯中液量会不断减少，应不断补水以维持烧杯内液位的稳定。

蒸发试验过程中定时取样分析，以监测试液中各种组分的变化情况。

2.3 数据处理极限碳酸盐法是在循环水补充水中添加阻垢缓蚀剂，测定不同时间、不同浓缩状态时的钙离子和氯离子浓度，按下列经验公式计算其相应的φ和ΔB值。

式中φ=定义为浓缩倍率，当ΔB=0时，φ值为稳定浓缩倍率;当ΔB=0.2时，φ值为最高浓缩倍率;η=。

当ΔB=0.2时，相应的碳酸盐硬度为极限碳酸盐硬度。

2.4 试验结果2.4.1 空白极限碳酸盐试验试验用水采用现场运行的补水，在不投加阻垢剂的条件下缓慢浓缩，并且不同时间、不同浓度条件下取样，分析测定Ca2+浓度，Cl-浓度和碱度。