工業(yè)循環(huán)冷卻水處理阻垢劑發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢分析

　　 對工業(yè)循環(huán)冷卻水中常用阻垢劑的種類及性能進(jìn)行了綜述，重點(diǎn)介紹了有機(jī)多元磷酸阻垢緩蝕劑和水溶性聚合物阻垢分散劑，并簡單介紹了幾種其他類型的阻垢劑。指明了磷系配方存在的問題，對阻垢劑的發(fā)展前景做了展望，認(rèn)為未來的阻垢劑將向著綠色環(huán)保型方向發(fā)展。

　　冷卻水在使用時(shí)不斷循環(huán)和濃縮，水中的礦物質(zhì)含量也會不斷增加，從而引起設(shè)備管道結(jié)垢，腐蝕。污垢的存在不但會影響傳熱效率，還會產(chǎn)生垢下腐蝕。因此，循環(huán)水中防垢十分重要。目前，在工業(yè)循環(huán)冷卻水處理過程中，大多采用投加化學(xué)藥劑的方法控制污垢的形成。一般將能夠防止水垢和污垢產(chǎn)生或者抑制其沉積生長的化學(xué)藥劑統(tǒng)稱為阻垢劑。阻垢劑在工業(yè)上常用的形式主要有阻垢緩蝕劑和阻垢分散劑兩種。阻垢緩蝕劑主要有以下類型：無機(jī)聚合磷酸鹽，有機(jī)多元磷酸，葡萄糖酸和單寧酸等。目前循環(huán)水系統(tǒng)中多采用磷系配方，其中用的最多的是有機(jī)多元磷酸。阻垢分散劑主要是中，低相對分子質(zhì)量的水溶性聚合物，包括均聚物和共聚物兩大類，其中均聚物有聚丙烯酸及其鈉鹽，水解聚馬來酸酐等，共聚物的品種較多，以丙烯酸系和馬來酸系的兩元或三元共聚物為主。

　　1、有機(jī)多元磷酸阻垢緩蝕劑

　　有機(jī)磷酸是一類陰極型緩蝕劑，它們又是一類非化學(xué)當(dāng)量阻垢劑，具有明顯的溶限效應(yīng)(ThresholdEffect)。當(dāng)它們和其他水處理劑復(fù)合使用時(shí)，可表現(xiàn)出理想的協(xié)同效應(yīng)。它們對許多金屬離子(如鈣，鎂，銅，鋅等)具有優(yōu)異的螯合能力，甚至對這些金屬的無機(jī)鹽類如硫酸鈣，碳酸鈣，硅酸鎂等也有較好的去活化作用，因此大量應(yīng)用于水處理中。目前它的品種還在不斷的發(fā)展，所以是一類比較先進(jìn)且有發(fā)展前途的藥劑。但是磷的存在會對環(huán)境造成一定的影響。

　　1.1 亞甲基膦酸型

　　亞甲基膦酸型化合物是在水處理劑中應(yīng)用較早的藥劑之一。由于它能在水中與Ca2+，Mg2+，Zn2+，F(xiàn)e2+等金屬離子形成雙五元環(huán)螯合物，因此它具有較好的阻碳酸鈣垢的效果和對碳鋼的緩蝕性能。常見的有氨基三亞甲基膦酸(ATMP)，乙二胺四亞甲基膦酸(EDTMP)，二乙烯三胺五亞甲基膦酸(DETPMP)，己二胺四亞甲基膦酸(HDTMP)，甘氨酸二亞甲基膦酸(GDMP)，甲胺二亞甲基膦酸(MADMP)。

　　1.2 同碳二膦酸型

　　同碳二膦酸型化合物中常見的有1-羥基亞乙基-1，1-二膦酸(HEDP)和1-氨基亞乙基-1，1-12二膦酸(AEDP)。其中HEDP是開發(fā)較早并用于水處理中的藥劑之一。它能與金屬離子形成六元環(huán)螯合物，其抗氧化性好于亞甲基膦酸型化合物，除對碳酸鈣外，還對水合氧化鐵和磷酸鈣等水垢有較好的抑制效果。美國貝茨公司開發(fā)的羥基亞丙基二磷酸(HPDP)是國外20世紀(jì)80年代報(bào)道的性能優(yōu)異的緩蝕阻垢劑，雖然在分子結(jié)構(gòu)上只比HEDP增加了一個(gè)亞甲基，但它對Ca2+離子的控制能力卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過HEDP，并能有效的防止冷卻水中產(chǎn)生碳酸鈣，磷酸鈣和硫酸鈣垢，這對提高冷卻水的濃縮倍數(shù)是有利的。艾仕云等對HPDP進(jìn)行了系統(tǒng)研究，也證明HPDP是一種有開發(fā)和應(yīng)用前途的兼具阻垢緩蝕性能的有效水質(zhì)穩(wěn)定劑。

　　1.3 羧酸膦酸型

　　在一些特殊場合，如高硬水，高pH水，換熱表面溫度比較高等苛刻工況條件，或在高濃縮倍數(shù)下運(yùn)行的冷卻水介質(zhì)中，上述幾種有機(jī)磷酸很難滿足工藝要求。國內(nèi)外水處理公司先后開發(fā)了更高效的羧酸膦酸型緩蝕阻垢劑，它們優(yōu)異的緩蝕阻垢性能適用于各種苛刻工藝條件下運(yùn)行。其中最具代表性的產(chǎn)品2-膦?；⊥?1，2，4-三羧酸(PBTCA)和1，1'-二膦酸丙酸基膦酸鈉(BPBP)。其中PBTCA是20世紀(jì)70年代初由德國的H。Geffers等首先研制并在20世紀(jì)80年代后期開發(fā)應(yīng)用的。分子中有三個(gè)羧基和一個(gè)膦酰基，具有對金屬離子較強(qiáng)的螯合能力，顯示出了較強(qiáng)的緩蝕和阻垢能力。近幾年來，華東化工學(xué)院和南京化工學(xué)院對其合成和應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)研究，實(shí)驗(yàn)表明PBTCA能耐酸，堿和氧化劑作用，在pH>14時(shí)仍不發(fā)生水解，熱穩(wěn)定性好，在高硬，高堿，高溫情況下，其阻垢性能優(yōu)于HEDP，ATMP，是優(yōu)良的陰極型緩蝕劑。特別是在高劑量使用時(shí)，是一種高效緩蝕劑。