天然阻垢剂阻垢及其缓蚀性能的研究

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1、天然阻垢剂阻垢及其缓蚀性能的研究自然水或生产污水都含有各种物质如悬浮物、胶体、有机质，微生物和各种可溶性盐类。若环境条件不变，上述物质处于相对的溶解平衡,一旦环境及水质发生改变，则原来的溶解平衡被打破，易形成水垢，造成管道堵塞，妨碍热量传递，加重金属的局部腐蚀，影响生产。水垢主要发生在高碱高硬水地区，曾有水垢厚度达到10cm以上，导致输水管道全部被水垢堵塞的典型事故，测流量的孔板及阀门也因结垢造成仪器的失灵。水垢的主要成分是，丐镁离子的盐类,包括妈镁的碳酸盐、硅酸盐、憐酸盐、硫酸盐和氢氧化物及金属氧化物等;而污垢则更多地以水垢、

2、忌浮物及腐蚀产物的混合物为主，有时还夹杂着生物粘泥。垢的生成一般包括原始晶种的形成、晶核的生成和晶体生长三个过程，只要能控制其中一个过程，就可达到阻垢的目的。阻垢剂作为一种水质稳定剂而被广泛应用于工业循环冷却水系统中。它指的是具冇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药剂,可以用来延长设备寿命并保证设备安全运行。随着科学技术的发展，阻垢剂的研宂也在不断地深入并日趋成熟，其特点及功能在円趋完善的同时，种类亦在不断增加，其沉降效果的稳定性、环境安全性也越来越受

3、到重视。而随着人类环保意识的日益增强，对阻垢剂的环保耍求也日渐提高。冃前较广泛使用的水处理剂均为人工合成化合物。但从环保和节能角度考虑，人们又提出了绿色阻垢剂的概念。绿色阻垢剂的概念一经提出就很快成为21世纪水处理剂发展的方向，无磷非氮可生物降解性能好的绿色阻垢剂的研制开发也己成为新的研究热点。而天然阻垢剂正是因为从天然物质屮提取阻垢剂，绿色，且对环境友好，便宜易得，成为当今的研宄方向，并引起人们的广泛关注。阻垢剂的发展经历了从无机到有机，从天然到合成，从高磷、低磷到无磷的发展历程。对于聚合物阻垢剂来说，阻垢剂先后经历了合成聚合

4、物阻垢剂和天然聚合物阻垢剂两大类。而合成聚合物阻垢剂又可进一步分成羧酸类聚合物阻垢剂、磺酸类聚合物阻垢剂、含磷聚合物阻垢剂和环境友好型阻垢剂4种。羧酸类聚合物阻垢剂是一类以丙烯酸、马来酸或马来酸酐为单体发生均聚或者与其它单体共聚而形成的一类水溶性高分子物质，主要有聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚马来酸以及水解聚马来酸酐等。在此类阻垢剂中起作用的主要是聚合物中的-COOH基团，它对Ca2+、Mg2+、Ba2+、Fe3+、Cu2+等具冇较强的螫合能力，不仅具冇分散和凝聚的作用，还能在无机垢结晶过程中干扰晶格的正常排列，从而达到阻垢和防垢的

5、0的。磺酸类聚合物阻垢剂是一类由磺酸单体聚合而成的阻垢剂，包括二元、三元等多个种类。常用的磺酸单体主要有2-羟基-3-烯丙氧基磺酸(HAPS)、苯乙烯磺酸、苯乙烯磺酸钠和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(简称AMPS)。其中由于AMPS价格适中，对水解、温度和二价阳离子的作用稳定，冃前被作为使用最多的一种磺酸单体而得到应用，以其作为共聚单体合成的磺酸共聚物更是格外引人注目。由于磺酸类聚合物可以有效地磷酸钙垢，能有效地分散颗粒物、稳定金属离子和有机膦酸，尤其对铁垢有很好的阻垢分散作用，另外，由于磺酸基团对盐不敏感,抗温、抗盐能防止均聚

6、物与水中离子反应生成难溶性聚合物钙凝胶，特别能抑制力较好，尤其抗高价金属离子的能力强，因而在国内外掀起了一股研究开发的热潮。有机含磷共聚物是由无机单体次磷酸与其它有机单体如丙烯酸(AA)、马来酸(MA)、含磺酸基单体等共聚而成的聚合物。其显著的结构特征就是膦酸基和羧基存在于一个分子上，即同时含有-PO(OH)基团和-COOH基团，和其它种类的共聚物阻垢剂相比，它的缓蚀、阻垢效果明显，且价格低廉，对硫酸钙、磷酸钙、硅酸镁等也有很好的去活化作用。有机含磷共聚物一般分为两类，一类为膦酸亚基聚羧酸、膦基聚羧酸或聚膦基羧酸(PCA),另一

7、类为膦酰基羧酸(POCA),其中较常用的是PCA。PCA还可分为膦基聚丙烯酸和膦基聚马来酸两人类。环境友好阻垢剂又称绿色阻垢剂，是随着绿色化学的兴起而开发出的新型阻垢剂，它是一类具冇良好阻垢效果又几乎不污染环境的水溶性高分子聚合物。0前国内外研究开发的此类阻垢剂主要有聚天冬氨酸(PASP)和聚环氧琥珀酸(PESA)。聚天冬氨酸(PASP)作为水处理的新型绿色化学品，是一种从原料、制备过程到最终产品均对人体和环境无害的易生物降解的水处理药剂，它的可生物降解性使其成为特别有价值的水处理剂。使用后的PASP可高效、稳定地被微生物、真菌

8、降解为对环境无害的终产物。聚环氧琥珀酸(PESA)是一种无磷、无氮和生物降解性能好的兼有阻垢和缓蚀双重功能的水处理剂，20世纪90年代初美国就开发了这种药剂，曰本及其它国家也相继开始对聚环氧琥珀酸钠及其衍生物进行了研究，目前正H益成为国际上研究的热点单宁、木质素