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工业上的化学防垢方法

发布时间:2010-08-05   点击次数:1690次

    化学法主要有软化法、酸处理法、碳化稳定法及阻垢剂的应用等。前面3种方法因费用较高或造成设备腐蚀等原因而应用范围较窄。国内外应用zui广泛的是阻垢剂,阻垢剂是一类化学药品的总称,通过它的加入可以防止或阻止积垢的生成。
    1 天然分散剂
    二十世纪60年代初,主要以丹宁、磺化丹宁、木质素、淀粉、改性淀粉和羧甲基纤维素等天然有机物质为主。这些天然阻垢剂来源广,价格便宜,无毒,易于生物降解。但杂质含量高,用量较大,目前只有少量商品复合配方中仍有使用[1]
    2 均聚物
    聚丙烯酸(PAA)、聚甲基内烯酸(PMAA)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚马来酸)(PMAHPMA)等这类均聚物是二十世纪60年代末70年代初开发成功的,它们都是阴离子型聚合电解质。
    聚天冬氨酸(PASP)是美国Donlar公司于二十世纪90年代初开发出来的一种新型阻垢剂,分子中不含磷,可生物降解,是绿色水处理剂,具有优异的阻垢性能。PASP有很好的生物降解性能,与葡萄糖降解性能相近,28d内降解率达73%以上,对环境无任何有害影响。
    聚环氧琥珀酸(PESA)分子结构中无P,N,容易生物降解,属绿色水处理剂。与磷酸盐、2-膦基丁烷-1,2,4三羧酸等多种药剂复配使用均具有较好的协同效应和一定的缓蚀性能[2]
    3 共聚物
    由于均聚物品种单一,且只能抑制CaCO3,二十世纪80年代开始,国内外开发出性能优良的二元、三元及多元水溶性共聚物。它们的特点是不仅能抑制CaCO3,同时对磷酸钙垢、磷酸锌、氧化铁、黍泥等也有很好的抑制分散作用,有的还有特殊作用,如能抑制硅垢,甚至能参与缓蚀等。
    丙烯酸类共聚物是一类以丙烯酸为主要单体与一种或几种单体共聚而成的一类聚合物。此类阻垢剂起主要作用的是聚合物中的-COO-基团,其对Ca2+Mg2+Fe2+等离子具有较强的螯合能力,不仅有分散作用,还能在无机垢结晶过程中干扰晶体的正常排列,从而达到阻垢作用,在分子量较大时还有絮凝作用[3]
    马来酸类共聚物是以马来酸或水解马来酸酐为单体与其它单体共聚而成的一类阻垢剂,具有较好的阻CaCO3CaSO4BaSO4垢的效果。三元共聚物有马来酸/醋酸乙烯酯/苯乙烯共聚物、马来酸酐/丙烯酸/丙烯酰胺共聚物、马来酸/乙二醇酯/丙烯酸共聚物等,均有很好的阻垢效能,又都各有特性。
    磺酸共聚物突出的优点是在阻垢方面不受水中是否存在金属离子的影响,对磷酸盐垢、硫酸盐垢、氢氧化镁垢、CaCO3垢等,特别是对磷酸钙垢有良好的抑制作用,且能有效地分散颗粒物,稳定金属离子和有机膦酸,药力持久,有易结胶,并具有一定缓蚀作用[4]
    4 含磷阻垢剂
    无机聚磷酸盐是一种具有较好缓蚀性能的阻垢剂,二十世纪60年代在水处理中广泛使用。聚磷酸盐的缺点是它会水解,尤其是在高温下易水解。水解后其阻垢缓蚀性能降低,且水解生成的正磷酸盐容易和水中的Ca2+生成溶度积更高的Ca3(PO4)2水垢。
    有机膦酸开发于二十世纪60年代后期,70年代在循环冷却水处理中得到广泛应用。它能与钙及许多金属阳离子形成螯合物,也能使含铁和锰的水稳定,在金属表面形成保护膜,起到缓蚀作用,同时还具有临界值效应和协同效应,属于无毒或低毒药剂。它化学稳定性好,不易水解,耐高温,在使用过程中不会因生成正磷酸盐而形成磷酸钙垢。
    有机膦羧酸分子结构中含有膦酸基和羧酸基,因此,兼有阻垢和缓蚀两种性能,与其它水处理剂复配,协同性能好。
    膦基羧酸(PCA)是由一种无机单体次磷酸,与其它有机单体共聚而成。其特点是将羧基与磷酸基结合在同一个分子上。有较好的阻垢性能并起一定的缓蚀作用。

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