冷卻水在使用時不斷循環(huán)和濃縮,水中的礦物質(zhì)含量也會不斷增加,從而引起設備管道結垢,腐蝕.污垢的存在不但會影響傳熱效率,還會產(chǎn)生垢下腐蝕.因此,循環(huán)水中防垢十分重要.目前,在工業(yè)循環(huán)冷卻水處理過程中,大多采用投加化學藥劑的方法控制污垢的形成.一般將能夠防止水垢和污垢產(chǎn)生或者抑制其沉積生長的化學藥劑統(tǒng)稱為阻垢劑.阻垢劑在工業(yè)上常用的形式主要有阻垢緩蝕劑和阻垢分散劑兩種.阻垢緩蝕劑主要有以下類型:無機聚合磷酸鹽,有機多元磷酸,葡萄糖酸和單寧酸等.目前循環(huán)水系統(tǒng)中多采用磷系配方,其中用的最多的是有機多元磷酸.阻垢分散劑主要是中,低相對分子質(zhì)量的水溶性聚合物,包括均聚物和共聚物兩大類,其中均聚物有聚丙烯酸及其鈉鹽,水解聚馬來酸酐等,共聚物的品種較多,以丙烯酸系和馬來酸系的兩元或三元共聚物為主.
1有機多元磷酸阻垢緩蝕劑
有機磷酸是一類陰極型緩蝕劑,它們又是一類非化學當量阻垢劑,具有明顯的溶限效應(ThresholdEffect).當它們和其他水處理劑復合使用時,可表現(xiàn)出理想的協(xié)同效應.它們對許多金屬離子(如鈣,鎂,銅,鋅等)具有優(yōu)異的螯合能力,甚至對這些金屬的無機鹽類如硫酸鈣,碳酸鈣,硅酸鎂等也有較好的去活化作用,因此大量應用于水處理中.目前它的品種還在不斷的發(fā)展,所以是一類比較先進且有發(fā)展前途的藥劑.但是磷的存在會對環(huán)境造成一定的影響.
1.1亞甲基膦酸型
亞甲基膦酸型化合物是在水處理劑中應用較早的藥劑之一.由于它能在水中與Ca2+,Mg2+,Zn2+,Fe2+等金屬離子形成雙五元環(huán)螯合物,因此它具有較好的阻碳酸鈣垢的效果和對碳鋼的緩蝕性能.常見的有氨基三亞甲基膦酸(ATMP),乙二胺四亞甲基膦酸(EDTMP),二乙烯三胺五亞甲基膦酸(DETPMP),己二胺四亞甲基膦酸(HDTMP),甘氨酸二亞甲基膦酸(GDMP),甲胺二亞甲基膦酸(MADMP).
1.2同碳二膦酸型
同碳二膦酸型化合物中常見的有1-羥基亞乙基-1,1-二膦酸(HEDP)和1-氨基亞乙基-1,1-12二膦酸(AEDP).其中HEDP是開發(fā)較早并用于水處理中的藥劑之一.它能與金屬離子形成六元環(huán)螯合物,其抗氧化性好于亞甲基膦酸型化合物,除對碳酸鈣外,還對水合氧化鐵和磷酸鈣等水垢有較好的抑制效果.美國貝茨公司開發(fā)的羥基亞丙基二磷酸(HPDP)是國外20世紀80年代報道的性能優(yōu)異的緩蝕阻垢劑,雖然在分子結構上只比HEDP增加了一個亞甲基,但它對Ca2+離子的控制能力卻遠遠超過HEDP,并能有效的防止冷卻水中產(chǎn)生碳酸鈣,磷酸鈣和硫酸鈣垢,這對提高冷卻水的濃縮倍數(shù)是有利的.艾仕云等對HPDP進行了系統(tǒng)研究,也證明HPDP是一種有開發(fā)和應用前途的兼具阻垢緩蝕性能的有效水質(zhì)穩(wěn)定劑.
1.3羧酸膦酸型
在一些特殊場合,如高硬水,高pH水,換熱表面溫度比較高等苛刻工況條件,或在高濃縮倍數(shù)下運行的冷卻水介質(zhì)中,上述幾種有機磷酸很難滿足工藝要求.國內(nèi)外水處理公司先后開發(fā)了更高效的羧酸膦酸型緩蝕阻垢劑,它們優(yōu)異的緩蝕阻垢性能適用于各種苛刻工藝條件下運行.其中最具代表性的產(chǎn)品2-膦酰基丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA)和1,1'-二膦酸丙酸基膦酸鈉(BPBP).其中PBTCA是20世紀70年代初由德國的H.Geffers等首先研制并在20世紀80年代后期開發(fā)應用的.分子中有三個羧基和一個膦�；�,具有對金屬離子較強的螯合能力,顯示出了較強的緩蝕和阻垢能力.近幾年來,華東化工學院和南京化工學院對其合成和應用進行了系統(tǒng)研究,