冷卻水在使用時(shí)不斷循環(huán)和濃縮,水中的礦物質(zhì)含量也會(huì)不斷增加,從而引起設(shè)備管道結(jié)垢,腐蝕.污垢的存在不但會(huì)影響傳熱效率,還會(huì)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(guò)程中,大多采用投加化學(xué)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(zhǎng)的化學(xué)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(wú)機(jī)聚合磷酸鹽,有機(jī)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(jī)多元磷酸.阻垢分散劑主要是中,低相對(duì)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(lái)酸酐等,共聚物的品種較多,以丙烯酸系和馬來(lái)酸系的兩元或三元共聚物為主.
1有機(jī)多元磷酸阻垢緩蝕劑
有機(jī)磷酸是一類陰極型緩蝕劑,它們又是一類非化學(xué)當(dāng)量阻垢劑,具有明顯的溶限效應(yīng)(ThresholdEffect).當(dāng)它們和其他水處理劑復(fù)合使用時(shí),可表現(xiàn)出理想的協(xié)同效應(yīng).它們對(duì)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(duì)這些金屬的無(wú)機(jī)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(yīng)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(jìn)且有發(fā)展前途的藥劑.但是磷的存在會(huì)對(duì)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(yīng)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(duì)碳鋼的緩蝕性能.常見(jiàn)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(jiàn)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(kāi)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(duì)碳酸鈣外,還對(duì)水合氧化鐵和磷酸鈣等水垢有較好的抑制效果.美國(guó)貝茨公司開(kāi)發(fā)的羥基亞丙基二磷酸(HPDP)是國(guó)外20世紀(jì)80年代報(bào)道的性能優(yōu)異的緩蝕阻垢劑,雖然在分子結(jié)構(gòu)上只比HEDP增加了一個(gè)亞甲基,但它對(duì)Ca2+離子的控制能力卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)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(duì)提高冷卻水的濃縮倍數(shù)是有利的.艾仕云等對(duì)HPDP進(jìn)行了系統(tǒng)研究,也證明HPDP是一種有開(kāi)發(fā)和應(yīng)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(chǎng)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(yùn)行的冷卻水介質(zhì)中,上述幾種有機(jī)磷酸很難滿足工藝要求.國(guó)內(nèi)外水處理公司先后開(kāi)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(yùn)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(jì)70年代初由德國(guó)的H.Geffers等首先研制并在20世紀(jì)80年代后期開(kāi)發(fā)應(yīng)用的.分子中有三個(gè)羧基和一個(gè)膦酰基,具有對(duì)金屬離子較強(qiáng)的螯合能力,顯示出了較強(qiáng)的緩蝕和阻垢能力.近幾年來(lái),華東化工學(xué)院和南京化工學(xué)院對(duì)其合成和應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)研究,