产业循环冷却水阻垢剂现状与发展

      冷却水在使用时不断循环和浓缩，水中的矿物质含量也会不断增加，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，在产业循

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

或者抑制其沉积生长的化学药剂统称为阻垢剂。阻垢剂在产业上常用的形式主要有阻垢缓蚀剂和阻垢分

散剂两种。阻垢缓蚀剂主要有以下类型：无机聚合磷酸盐，有机多元磷酸，葡萄糖酸和单宁酸等。目前

循环水系统中多采用磷系配方，其中用的最多的是有机多元磷酸。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、有机多元磷酸阻垢缓蚀剂

　　            有机磷酸是一类阴极型缓蚀剂，它们又是一类非化学当量阻垢剂，具有明显的溶限效应

          （ThresholdEffect）。当它们和其他水处理剂复合使用时，可表现出理想的协同效应。它们对

            很多金属离子（如钙，镁，铜，锌等）具有优异的螯合能力，甚至对这些金属的无机盐类如硫

            酸钙，碳酸钙，硅酸镁等也有较好的往活化作用，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。

　　1.1  亚甲基膦酸型

　　             亚甲基膦酸型化合物是在水处理剂中应用较早的药剂之一。由于它能在水中与Ca2+，Mg

            2+，Zn2+，Fe2+等金属离子形成双五元环螯合物，因此它具有较好的阻碳酸钙垢的效果和对

            碳钢的缓蚀性能。常见的有氨基三亚甲基膦酸（ATMP），乙二胺四亚甲基膦酸（EDTMP），

            二乙烯三胺五亚甲基膦酸（DETPMP），己二胺四亚甲基膦酸（HDTMP），甘氨酸二亚甲基

            膦酸 (GDMP)、甲胺二亚甲基膦酸（MADMP）。

　　1.2  同碳二膦酸型

　　              同碳二膦酸型化合物中常见的有1-羟基亚乙基-1,1-二膦酸（HEDP）和1-氨基亚乙基-1,

               1-12二膦酸（AEDP）。其中HEDP是开发较早并用于水处理中的药剂之一。它能与金属离子

               形成六元环螯合物，其抗氧化性好于亚甲基膦酸型化合物，除对碳酸钙外，还对水合氧化铁

               和磷酸钙等水垢有较好的抑制效果。美国贝茨公司开发的羟基亚丙基二磷酸（HPDP）是国

               外20世纪80年代报道的性能优异的缓蚀阻垢剂，固然在分子结构上只比HEDP增加了一个亚

               甲基，但它对Ca2+离子的控制能力却远远超过HEDP,并能有效的防止冷却水中产生碳酸钙，

               磷酸钙和硫酸钙垢，这对进步冷却水的浓缩倍数是有利的。艾仕云等对HPDP进行了系统研

               究，也证实HPDP是一种有开发和应用前途的兼具阻垢缓蚀性能的有效水质稳定剂。

　　1.3  羧酸膦酸型

　　              在一些特殊场合，如高硬水，高pH水，换热表面温度比较高等苛刻工况条件，或在高浓

              缩倍数下运行的冷却水介质中，上述几种有机磷酸很难满足工艺要求。国内外水处理公司先后

              开发了更高效的羧酸膦酸型缓蚀阻垢剂，它们优异的缓蚀阻垢性能适用于各种苛刻工艺条件下

              运行。其中最具代表性的产品2-膦酰基丁烷-1,2,4-三羧酸（PBTCA）和1,1'-二膦酸丙酸基膦

              酸钠（BPBP）。其中PBTCA是20世纪70年代初由德国的H.Geffers等首先研制并在20世纪80

              年代后期开发应用的。分子中有三个羧基和一个膦酰基，具有对金属离子较强的螯合能力，显

              示出了较强的缓蚀和阻垢能力。近几年来，华东化工学院和南京化工学院对其合成和应用进行

              了系统研究，实验表明PBTCA能耐酸，碱和氧化剂作用，在pH>14时仍不发生水解，热稳定性

              好，在高硬，高碱，高温情况下，其阻垢性能优于HEDP,ATMP,是优良的阴极型缓蚀剂。特别

              是在高剂量使用时，是一种高效缓蚀剂。

　　2、有机多元磷酸阻垢缓蚀剂

　　             有机磷酸是一类阴极型缓蚀剂，它们又是一类非化学当量阻垢剂，具有明显的溶限效应

          （ThresholdEffect）。当它们和其他水处理剂复合使用时，可表现出理想的协同效应。它们对

            很多金属离子（如钙，镁，铜，锌等）具有优异的螯合能力，甚至对这些金属的无机盐类如硫

            酸钙，碳酸钙，硅酸镁等也有较好的往活化作用，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。

　　      2.1  亚甲基膦酸型

　　             亚甲基膦酸型化合物是在水处理剂中应用较早的药剂之一。由于它能在水中与Ca2+，Mg

             2+，Zn2+，Fe2+等金属离子形成双五元环螯合物，因此它具有较好的阻碳酸钙垢的效果和对

             碳钢的缓蚀性能。常见的有氨基三亚甲基膦酸（ATMP），乙二胺四亚甲基膦酸（EDTMP），

             二乙烯三胺五亚甲基膦酸（DETPMP），己二胺四亚甲基膦酸（HDTMP），甘氨酸二亚甲基

             膦酸（GDMP），甲胺二亚甲基膦酸（MADMP）。

　　      2.2  同碳二膦酸型

　　             同碳二膦酸型化合物中常见的有1-羟基亚乙基-1,1-二膦酸（HEDP）和1-氨基亚乙基-1，

             1-12二膦酸（AEDP）。其中HEDP是开发较早并用于水处理中的药剂之一。它能与金属离子形

             成六元环螯合物，其抗氧化性好于亚甲基膦酸型化合物，除对碳酸钙外，还对水合氧化铁和磷

             酸钙等水垢有较好的抑制效果。美国贝茨公司开发的羟基亚丙基二磷酸（HPDP）是国外20世

             纪80年代报道的性能优异的缓蚀阻垢剂，固然在分子结构上只比HEDP增加了一个亚甲基，但

             它对Ca2+离子的控制能力却远远超过HEDP,并能有效的防止冷却水中产生碳酸钙，磷酸钙和

             硫酸钙垢，这对进步冷却水的浓缩倍数是有利的。艾仕云等对HPDP进行了系统研究，也证实

             HPDP是一种有开发和应用前途的兼具阻垢缓蚀性能的有效水质稳定剂。

　　     2.3  羧酸膦酸型

　　             在一些特殊场合，如高硬水，高pH水，换热表面温度比较高等苛刻工况条件，或在高浓缩倍

             数下运行的冷却水介质中，上述几种有机磷酸很难满足工艺要求。国内外水处理公司先后开发了

             更高效的羧酸膦酸型缓蚀阻垢剂，它们优异的缓蚀阻垢性能适用于各种苛刻工艺条件下运行。其

             中最具代表性的产品2-膦酰基丁烷-1,2,4-三羧酸（PBTCA）和1,1'-二膦酸丙酸基膦酸钠（BPBP）。

             其中PBTCA是20世纪70年代初由德国的H.Geffers等首先研制并在20世纪80年代后期开发应用的。

             分子中有三个羧基和一个膦酰基，具有对金属离子较强的螯合能力，显示出了较强的缓蚀和阻垢能

             力。近几年来，华东化工学院和南京化工学院对其合成和应用进行了系统研究，实验表明PBTCA能

             耐酸，碱和氧化剂作用，在pH>14时仍不发生水解，热稳定性好，在高硬，高碱，高温情况下，其

             阻垢性能优于HEDP,ATMP,是优良的阴极型缓蚀剂。特别是在高剂量使用时，是一种高效缓蚀剂。