冷却水在使用时不断循环和浓缩,水中的矿物质含量也不断增加,从而引起设备管道结垢、腐蚀、污垢的存在不但会影响传热效率,还会产生垢下腐蚀。因此,循环水中防垢十分重要。目前,在工业循环冷却水处理过程中,大多采用投加化学药剂的方法控制污垢的形成。
一般将能够防止水垢和污垢产生或者仰制其沉积省生长的化学药剂统称为阻垢剂。阻垢剂在工业上常用的形式主要有足够缓蚀剂和阻垢分散剂两种。阻垢缓蚀剂主要有一下类型:无机聚合磷酸盐、有机多元膦酸、葡萄糖酸和单宁酸等。目前循环水系统中多采用磷希配方,其中用的最多的是有机多元膦酸。阻垢分散剂主要是中、低相对分子质量的水溶性聚合物,包括均聚物和共聚物两大类,其中均聚物有聚丙烯酸及其钠盐、水解聚马来酸酐等,共聚物的品种较多,以丙烯酸系和马来酸系的两元或三元共聚物为主。
1.有机多元膦酸阻垢缓蚀剂
有机磷酸是一类阴极型缓蚀剂,他们又是一类非化学当量阻垢剂,具有明显的溶限效应,当他们和其他水处理剂符合使用时,可表现出理想的协同效应。他们对许多金属离子具有优异的螯合能力,甚至对这些金属无机盐类和硫酸钙、碳酸钙,硅酸镁等也有较好的去活化作用,因此大量应用于水处理中。目前它的品种还在不断的发展,所以是一类比较先进且有发展前途的药剂。但是磷的存在会对环境造成一定的影响。
2.水溶性聚合物阻垢分散剂
阻垢性能优越,无磷、非氮且易生物降解的水处理剂一直是研究者感兴趣的方向之一,目前有工业应用报道的均聚物主要有聚环氧琥珀酸和聚天冬氨酸两种产品。
聚环氧琥珀酸是较早开发成功的一个“绿色”水处理剂品种。Betz实验室于20实际90年代初开发出无磷、非氮的绿色阻垢剂--聚环氧琥珀酸,他的毒性小,生物降解性好,易为环境所接受,熊荣春也曾成功制得PESA。作为阻垢剂,PESA主要用于冷却水处理,适用于高碱、高硬、高温条件。它与氯的相容性好、阻垢性能不受氯浓度的影响。PESA与磷酸钠、PBTCA等多种药剂复配使用均有较好的协同效应。在高硬度、高碱度的水质条件下,PESA对碳酸钙的足够效果优于ATMP和HEDP。实验表明,相对分子质量在400-800的PESA阻垢性能最好。
3.其他几种阻垢剂
徐丽英等用天然高分子淀粉作原料进行化学反应降低相对分子质量,引入羧酸等活性基团获得了不易腐烂的水溶性氧化淀粉。实验表明在Ca2+质量浓度为50-300mg/l范围内氧化淀粉具有很好的阻垢性能,阻垢率达100%,在高温、高钙、高PH德条件下氧化淀粉与水解聚马来酸酐复配使用可达到很好的阻垢效果。在工业循环冷却水系统中,它排入环境易生物降解,可以减少环境污染。所以这类产物有着广阔的应用前景和很好的社会效益。
4.结束语
由于磷的排放将引起周围水域的富营养化,促进菌藻的滋长形成“赤潮”,为此欧美发达国家已分别提出禁磷限磷措施,如德国要求磷的排放小于等于1mg/l。中国定制的综合污水排放标准也对磷的排放量做了限制。从长远发展趋势看,磷希水处理缓蚀剂的生产和应用必将受到限制。
未来的阻垢剂将向着绿色环保型方向发展,加强无磷或少磷的高效阻垢剂的研究,贴别是研制能在苛刻条件下仍能发挥效能的高效阻垢剂,开发具有阻垢和环蚀双重功效的产品有着重大的经济效益和社会效益。
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