摘要：阻垢剂法已成为工业水处理中运用相对广泛的一种方法，本文主要介绍了阻垢剂的工作原理以及阻垢剂在工业水处理中的具体应用。以期为后相关研究的学者的生产实践提供建议和意见。
关键词：工业水处理；阻垢剂；应用
工业水处理是使用化学方法和物理方法去除水中杂质的过程，工业水通常包含冷却水和锅炉用水，研制阻垢剂处理工业水中的杂质。重复运用循环冷却水可以具体提高工业用水的使用效率，但是重复运用循环水会出现盐积累的问题，盐的积累会污染和腐蚀换热设备，降低传热效率，提高设备维护成本，存在一定的安全隐患。物理除垢和化学除垢是常用的除垢方法。物理除垢法是运用机械方法除去污垢的过程。化学除垢法是使用化学方法去除污垢，预防生垢的过程。包含阻垢剂法、离子交换法、石灰软化法等。阻垢剂法是向工业水中加入阻垢剂去除污垢的过程，阻垢剂法的优点有操作简单、设备简洁、成本低廉低等，目前在生产中运用广泛。
1阻垢剂的阻垢原理
阻垢剂的阻垢原理是凝聚和分散的机理、络合和增溶的机理、晶格畸变的机理。络合增溶应用在中低硬度水之中，凝聚分散用于高硬度水，晶格畸变用于高硬度高垢水。
1.1凝聚分散
阴离子阻垢剂在水中分解成大量的阴离子，阴离子和CaCO3晶体相撞时，产生反应物理化学，并且CaCO3晶体的表面形成双电层同时带负电。大部分的污垢也带负电，遇到CaCO3微晶会产生互斥现象，污垢晶粒在水中处于悬浮状态。阻垢剂以链状结构的形式存在于水中，吸附相同种类电荷的微晶，并且相同种类的电荷产生排斥力。在水中形成较小的晶体，CaCO3微晶稳定存在于水中。凝聚分散类阻垢剂包括聚丙烯阻垢剂、有机磷酸钾类阻垢剂。聚丙烯类阻垢剂在金属表面形成薄膜，膜和晶体结合后在水中沉淀。膜的厚度达到一定数值时就会发生破裂，破裂后将膜上的污垢一起带走。膜不断破裂、形成，在水中形成相对稳定的环境。有机磷酸阻垢剂是通过在生长核附近聚集阻垢剂而形成的扩散层，并且构建双电层以阻碍离子结垢形成和分子聚集。
1.2晶格畸变
晶格畸变是阻垢剂官能团与金属离子产生螯合反应。在晶格生长期间，阻垢剂离子分布在晶格中，晶格变形，晶体内的应力变大。晶体破裂，阻碍了污垢的生长，将CaCO3污垢变成软垢，随着水流冲走，阻碍污垢继续生长。晶格畸变类的阻垢剂是有机磷酸阻垢剂。向水中加入有机磷酸阻垢剂，有机磷酸被CaCO3晶体的增长点吸附，有机磷酸和钙离子反应形成螯合物，改变了晶体的生长方向，导致晶体生长扭曲，抑制晶体不断生长，抑制污垢的形成，减少水中污垢的含量。
1.3络合增溶
络合增溶的工作原理是阻垢剂与Mg2+、Ca2+形成螯合物并溶于水中，增加水内Mg2+、Ca2+的含量，增加了水中CaCO3的溶解度，水中污垢的沉积降低。络合增溶阻垢剂包含一些有机磷酸盐阻垢剂、亚硝酸盐阻垢剂。一些磷酸盐阻垢剂不仅与Mg2+、Ca2+形成稳定的络合物，与CaCO3晶体中的Ca2+也形成稳定的络合物，阻碍其他CaCO3晶体排列在晶体中。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆亚硝酸盐类除垢剂络合增溶的效果非常显著，但是亚硝酸盐类阻垢剂本身具有一定的毒性，含有人体致癌成分，目前已经禁止使用。
2 阻垢剂在工业水处理中的应用
2.1含磷盐类阻垢剂的应用
含磷盐垢抑制剂包含无机磷酸盐垢抑制剂和有机磷酸盐垢抑制剂。无机磷酸盐垢抑制剂主要是多磷酸盐垢抑制剂，特别是六偏磷酸钠和三聚磷酸钠。聚磷酸盐垢抑制剂具有成本低，无毒，使用率低的优点，缺点是性能不稳定。聚磷酸盐容易水解成 PO43-， PO43-与管道内的金属离子发生化学反应，缩短管道的使用寿命，加深水的富营养化。有机磷酸盐垢抑制剂通过降低晶体生长速率和晶格畸变来实现阻垢。与无机磷酸盐相比，有机磷磷含量低，稳定性好，不易水解，不易在高温下水解，对CaCO3的阻垢效果明显。多磷酸盐和有机磷酸盐的组合比单次使用更有效。常见的有机磷酸盐垢抑制剂是乙二胺四亚甲基磷酸（EDTMP），氨基三亚甲基磷酸（ATMP）和羧基亚乙基二磷酸盐（HEDP）。抑制剂对CaSO4垢、CaCO3垢、水合氧化铁垢的阻垢作用明显，在200°中阻垢剂也不容易分解，适用于压力锅炉的除垢。
2.2有机磷酸酯阻垢剂的应用
有机磷酸酯阻垢剂抑制CaSO4的污垢效果。有机磷酸酯的分子结构是C-O-P，有机磷酸酯在水中的溶解性低于聚磷酸脂。当水中的温度较高或者碱性较强时，有机磷酸酯水解成醇和正磷酸酯，阻垢能力降低。
2.3聚合物类阻垢剂的应用
聚合物阻垢剂的主要组分是马来酸、丙烯酸，这种阻垢剂的配方非常多。对于特定应用，应考虑水垢的类型、水质条件。羟酸基团的聚合物阻垢剂处理钙污垢，磺酸基的聚合物阻垢剂处理污水中含有金属氧化物，酸胺类聚合物阻垢剂处理硅污垢。很多阻垢剂抑制水中单一种类的沉淀物污垢，应该研究共聚物的功能基团，运用一种或者几种阻垢剂抑制工业水中多种污垢的产生。例如在聚丙烯酸结构中加入磷酸基，阻垢剂中可以具有污垢分散和污垢晶格畸变的功能，两种功能互相促进，有效抑制沉淀物的形成。聚合物抑制剂的性质相对稳定，氯气、氧化性杀菌剂对聚合物阻垢剂几乎没有影响。
2.4绿色环保阻垢剂
各国的环保意识逐渐增强，限制了有毒有害物质的排放，低磷配方、无毒的绿色阻垢剂是水处理阻垢剂的研究方向。新型阻垢剂，如聚天冬氨酸（PASP）、聚环氧琥珀酸（PESA），它们具有明显的阻垢效果，对环境无害，可以生物降解。
3结论
工业用水中使用阻垢剂，应先考虑水质条件，选择合适的功能基团，最后选择合适的阻垢剂。绿色环保类阻垢剂和功能全面的阻垢剂是未来的发展方向，使用阻垢剂时在保证环保的同时，还要具备灭菌、阻垢、抗腐蚀等功效。进一步研究成本低廉、环保能力强的符合阻垢剂，符合社会发展的需求。
参考文献：
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论文作者:蒲韵竹
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/29
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