無磷緩蝕阻垢劑現(xiàn)狀評(píng)述

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1、經(jīng)過多年的發(fā)展,我國水處理設(shè)備正逐漸走向成熟。我國在水處理設(shè)備領(lǐng)域中的技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)已逐步達(dá)到程序化與規(guī)范化。目前我國的水處理設(shè)備與國外的差距大于水工藝與國外的差距。要提高我國水處理的水平,關(guān)鍵是要提高水處理的裝備水平,特別是要提高水處理專用機(jī)械設(shè)備的水平,這是我國水處理設(shè)備發(fā)展應(yīng)努力的方向。目前國內(nèi)無磷緩蝕阻垢劑現(xiàn)狀評(píng)述工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運(yùn)行過程中,由于原水水質(zhì)、水溫升高、濃縮倍數(shù)的提高等,造成系統(tǒng)的結(jié)垢、積污等問題,影響了系統(tǒng)的正常運(yùn)行。水垢的控制技術(shù)有很多，如采用低硬度的補(bǔ)充水和加大排污量以及添加阻垢劑和物理阻垢。使用阻垢

2、分散劑是其中最方便最常用的方法。添加阻垢劑可以把循環(huán)冷卻水中至垢離子濃度維持在較高的濃度，但抑制水垢的生成，從而提高濃縮倍數(shù)，降低補(bǔ)水量和排污量，減少對(duì)水資源消耗和污染，有很好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。絕大多數(shù)阻垢劑都有阻垢和緩蝕的雙重作用。無磷阻垢劑的發(fā)展經(jīng)歷了無機(jī)聚磷酸鹽、聚合電解質(zhì)、天然高分子、有機(jī)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幾個(gè)階段。20世紀(jì)80年代,隨著環(huán)境對(duì)工業(yè)排污的限制和人類環(huán)保意識(shí)的提高,阻垢劑也正在向無毒無害的無磷、低磷新型高效的環(huán)境友好型綠色阻垢劑的方向發(fā)展。l水處理劑的阻垢機(jī)理要認(rèn)識(shí)阻垢

3、機(jī)理，需要從兩個(gè)方面入手，一方面是垢的形成機(jī)理，即所謂的成垢機(jī)理;另一方面是阻垢劑如何影響垢的形成，即所謂的阻垢機(jī)理。水垢是循環(huán)水中危害最為嚴(yán)重、最常見的結(jié)垢之一，水垢又稱硬垢或無機(jī)垢，是由水中的微溶性鹽類沉積在換熱面上而形成的垢層。碳酸鈣垢是冷卻水系統(tǒng)中最常見的水垢之一。無阻垢劑的冷卻水會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的碳酸鈣垢，水垢的形成過程可以分為結(jié)晶、聚合和沉積。阻垢劑的阻垢機(jī)理比較復(fù)雜，隨著沉淀過程動(dòng)力學(xué)、成垢預(yù)測(cè)模型和各種阻垢技術(shù)的大量研究，使成垢機(jī)理的研究和對(duì)結(jié)垢的控制有了很大的進(jìn)展。一般認(rèn)為成垢物質(zhì)和溶液之間存在著動(dòng)態(tài)平衡，阻垢劑能夠吸附到成

4、垢物質(zhì)上，并影響垢的生長和溶解的動(dòng)態(tài)平衡。阻垢劑的阻垢機(jī)理的假設(shè)有很多，但它們還不能完全解釋阻垢劑的一些性質(zhì)和現(xiàn)象，目前流行的機(jī)理主要有以下幾種:（1）晶格畸變碳酸鈣微晶成長時(shí)按照一定的晶格排列，結(jié)晶致密而堅(jiān)硬。加入阻垢劑后，阻垢劑吸附在晶體上并摻雜在晶格的點(diǎn)陣中，對(duì)無機(jī)垢的結(jié)晶形成了干擾，使晶體發(fā)生畸變，或使大晶體內(nèi)部的應(yīng)力增大，從而使晶體易于破裂，阻礙了垢的生長。（2）絡(luò)合增溶絡(luò)合增溶作用是阻垢劑在水中能夠與鈣鎂離子形成穩(wěn)定的可溶性鰲合物，將更多的鈣鎂離子穩(wěn)定在水中，從而增大了鈣鎂鹽的溶解度，抑制了垢的沉積。（3）凝聚與分散陰離子型

5、阻垢劑，在水中解離生成的陰離子在與碳酸鈣微晶碰撞時(shí)，會(huì)發(fā)生物理化學(xué)吸附現(xiàn)象，使微晶粒的表面形成雙電層，使之帶負(fù)電。因阻垢劑的鏈狀結(jié)構(gòu)可吸附多個(gè)相同電荷的微晶，靜電斥力可阻l卜微晶相互碰撞，從而避免了大晶體的形成。在吸附產(chǎn)物碰到其它阻垢劑分子時(shí)，將己吸附的晶體轉(zhuǎn)移過去，出現(xiàn)晶粒均勻分散現(xiàn)象，從而阻礙了晶粒間和晶粒與金屬表面的碰撞，減少了溶液中的晶核數(shù)，將碳酸鈣穩(wěn)定在溶液中。（4）再生一解脫膜假說聚丙烯酸類阻垢劑能在金屬傳熱面上形成一種與無機(jī)晶體顆粒共同沉淀的膜，當(dāng)這種膜增加到一定厚度后，在傳熱面上破裂，并帶一定大小的垢層離開傳熱面。由于這

6、種膜的不斷形成和破裂，使垢層的生長受到抑制。（5）雙電層作用機(jī)理認(rèn)為對(duì)有機(jī)磷酸鹽類阻垢機(jī)制是由于阻垢劑在生長晶核附近的擴(kuò)散邊界層內(nèi)富集，形成雙電層并阻礙垢離子或分子簇在金屬表面凝結(jié)。上述的幾種機(jī)理是目前人們普遍認(rèn)同的推測(cè)，對(duì)于阻垢劑的阻垢機(jī)理還有待于進(jìn)一步研究。利用掃描電鏡可以觀察晶體的成核、生長、聚集和吸附，還可以表征垢的沉淀過程中微粒大小、形態(tài)、和頻率。在相同實(shí)驗(yàn)條件下，可以研究不同阻垢劑對(duì)晶體的生長、碳酸鈣的成核頻率、生長速率以及微粒形態(tài)的影響。利用原子顯微鏡研究阻垢劑存在時(shí)碳酸鈣晶體的生長，可以看出阻垢劑對(duì)生長的抑制作用是由于其

7、有限吸附進(jìn)入晶體表面步邊緣、坎坷等活性生長點(diǎn)。x一衍射觀測(cè)法是研究晶體生長的一種有效方法。從垢樣的X一衍射圖，通過比較衍射強(qiáng)度、衍射角變化及晶軸等參數(shù)，可以判斷阻垢劑存在前后垢樣的細(xì)碎程度、晶體的畸變程度及晶系的變化，這就從微觀上解釋了晶體生長的抑制過程。l無磷環(huán)保型阻垢劑的種類、特點(diǎn)和研究狀況1.天然高分子阻垢劑天然高分子阻垢劑是一些天然產(chǎn)物如淀粉、纖維素、單寧、磺化木質(zhì)素、腐植酸鈉和殼聚糖等,這些天然物質(zhì)具有可觀的阻垢能力,并且由于來源方便、價(jià)格低廉、對(duì)環(huán)境無污染等特點(diǎn),曾以廣泛應(yīng)用于冷卻水的水質(zhì)穩(wěn)定中。淀粉的外形呈顆粒狀,其顆粒可

8、分為兩部分,外層的主要部分是淀粉膠,內(nèi)部為淀粉糖。淀粉的來源非常廣泛,但用來冷卻水處理的一般只有來自馬鈴薯、玉米等。纖維素是無色纖維狀物質(zhì),用化學(xué)方法測(cè)得它的分子量為2000—4000,纖維素分子呈直鏈形。