論阻垢劑在工業(yè)水處理的運(yùn)用

《論阻垢劑在工業(yè)水處理的運(yùn)用》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《論阻垢劑在工業(yè)水處理的運(yùn)用（5頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、論阻垢劑在工業(yè)水處理的運(yùn)用 論阻垢劑在工業(yè)水處理的運(yùn)用 2018/12/19 摘要：本文首先分析阻垢劑的三種作用：凝聚與分散作用、絡(luò)合增溶作用以及使污垢在形成過程中發(fā)生晶格畸變的作用，然后從含磷類阻垢劑、天然分散劑和聚合物類阻垢劑三方面論述阻垢劑在工業(yè)水處理中的應(yīng)用，探討阻垢劑現(xiàn)階段以及未來的研究方向，希望能為關(guān)注此話題的研究學(xué)者提供參考意見。 關(guān)鍵詞：晶格畸變；天然分散劑；聚合物 目前工業(yè)水處理主要是通過物理方法和化學(xué)方法來共同完成

2、，水處理研發(fā)的阻垢劑主要應(yīng)用于鍋爐用水和冷卻用水的雜質(zhì)處理。隨著社會的發(fā)展，水資源的利用也越來越多，為了防止水資源的過度利用，實(shí)現(xiàn)對水資源的保護(hù)，需要提高工業(yè)水處理和工業(yè)重復(fù)利用循環(huán)冷卻水的技術(shù)水平，以降低工業(yè)用水鹽分的積累，改善換熱設(shè)備結(jié)垢的不良現(xiàn)象，降低設(shè)備腐蝕的損失。 1阻垢劑在工業(yè)水處理中的作用機(jī)理 1.1阻垢劑的凝聚與分散作用 陰離子型阻垢劑在水中會分解產(chǎn)生陰離子，如果分解產(chǎn)生的陰離子和碳酸鈣微晶發(fā)生碰撞，會出現(xiàn)吸附的現(xiàn)象，微晶的表面進(jìn)而會形成帶負(fù)電的雙電層。工業(yè)污水中的污垢一般都帶負(fù)電荷，同種電荷互相排斥，因此污垢在水中是懸浮分散的狀

3、態(tài)。阻垢劑以鏈狀結(jié)構(gòu)存在于水中，可以吸附多個電荷相同的微晶，且由于靜電的斥力，不會發(fā)生多個電荷的碰撞，故水中不會出現(xiàn)較大體積的晶體，從而實(shí)現(xiàn)碳酸鈣在溶液中的穩(wěn)定，達(dá)到阻垢的目的。此類阻垢劑主要有有機(jī)磷酸鉀類阻垢劑和聚丙烯酸類阻垢劑。對于有機(jī)磷酸鉀類的阻垢劑，其阻垢功能的實(shí)現(xiàn)是通過聚集阻垢劑于生長晶核附近的擴(kuò)散階層，而實(shí)現(xiàn)雙電層的構(gòu)建，從而達(dá)到阻礙污垢離子或分子簇集的目的，保證金屬表面的清潔。對于聚丙烯酸類阻垢劑，這一類的阻垢劑能夠在金屬的傳熱面上形成特殊的膜，該膜可以和無機(jī)晶體共同沉淀，當(dāng)膜的厚度達(dá)到一定的程度就會發(fā)生破裂的現(xiàn)象，與此同時將金屬傳熱面上的部分污垢層一起帶走。膜不斷的形成，不斷的

4、破裂，使得污垢層能夠一直保持比較理想的狀態(tài)。 1.2阻垢劑的絡(luò)合增溶作用 阻垢劑通過自身的絡(luò)合增溶作用實(shí)現(xiàn)污垢的溶解。在水溶液中，阻垢劑會與鈣、鎂等離子形成較穩(wěn)定的可溶性螯合物，根據(jù)電離平衡方程，溶液中電離的鈣離子和鎂離子的數(shù)量增加，并且碳酸鈣在水中溶解度增大，達(dá)到抑制污垢的沉淀的效果。此類阻垢劑主要有部分的有機(jī)磷酸鹽類阻垢劑和絡(luò)酸鹽以及亞硝酸鹽類除垢劑。部分有機(jī)磷酸鹽類阻垢劑，不僅能夠和水中的鈣離子、鎂離子等構(gòu)成穩(wěn)定的絡(luò)合物，還能夠和碳酸鈣晶體中的鈣離子產(chǎn)生絡(luò)合作用，從而阻止其他的碳酸鈣晶體依次排列并通過碰撞產(chǎn)生碳酸鈣污垢，深入的抑制了污垢的形成，適合低硬度水

5、的阻垢處理。絡(luò)酸鹽以及亞硝酸鹽類除垢劑，其絡(luò)合增溶效果顯著，適用于各種水質(zhì)的阻垢處理，但由于其本身具有一定的毒性，含有使人體致癌的成分，因此該類阻垢劑的使用受到嚴(yán)格的控制[1]。 1.3使污垢在形成過程中發(fā)生晶格畸變 阻垢劑體現(xiàn)出的晶格畸變功能，是通過其本身官能團(tuán)對金屬離子產(chǎn)生螯合作用來實(shí)現(xiàn)的。例如碳酸污垢形成的過程中，帶正電的鈣離子與帶負(fù)電的碳酸離子共同按照特定的方向發(fā)展，在二者發(fā)展壯大的過程中，阻垢劑會摻雜在它們構(gòu)建的晶格點(diǎn)陣中，逐漸讓晶格發(fā)生畸變。由于晶體的內(nèi)部存在逐漸增大的應(yīng)力，當(dāng)其增大到一定程度時會讓晶體最終破裂，從而達(dá)到抑制污垢硬性晶體形成的目的。且

6、形成的污垢晶體組織硬度較弱，容易分散被水體沖走。此類阻垢劑主要有有機(jī)磷酸阻垢劑。當(dāng)在水中加入有機(jī)磷酸阻垢劑，有機(jī)磷酸會吸附在碳酸鈣晶體的活性增長點(diǎn)上，和鈣離子反應(yīng)而產(chǎn)生螯合物，從而改變晶體的生長方向，讓晶體的生長發(fā)生扭曲，抑制晶體的長大?？偟膩碚f，就是通過有機(jī)磷酸對晶體的包圍，實(shí)現(xiàn)對晶體活性的抑制，讓晶體在發(fā)展的過程中向著畸變前進(jìn)，從而抑制污垢的形成，最終達(dá)到工業(yè)水處理阻垢的目的。 2阻垢劑在工業(yè)水處理中的應(yīng)用 2.1含磷類阻垢劑的應(yīng)用 聚磷酸鹽屬于無機(jī)磷酸鹽類阻垢劑，常應(yīng)用于冷卻水的污垢處理，其中三聚磷酸鈉和六偏磷酸鈉具有長鏈狀的陰離子，是工業(yè)

7、水阻垢作業(yè)中經(jīng)常會用到的兩種阻垢劑。在實(shí)際的應(yīng)用中，聚磷酸鹽表現(xiàn)出無毒、用量小、成本低的優(yōu)點(diǎn)，但也存在著性質(zhì)不穩(wěn)定，容易水解成磷酸根，會對工業(yè)生產(chǎn)中用到的銅制、銅合金管道和器材造成一定程度的腐蝕，并且會讓水體營養(yǎng)化程度加深的缺點(diǎn)。含磷類的阻垢劑還包括有機(jī)磷酸酯，這一類的阻垢劑能夠?qū)α蛩徕}的污垢起到較好的抑制作用，而在抑制碳酸鈣類污垢時取得的效果差強(qiáng)人意。有機(jī)磷酸酯的分子結(jié)構(gòu)是C-O-P鍵，因此有機(jī)磷酸酯的水解性弱于聚磷酸酯，但是卻高于有機(jī)的多元磷酸。當(dāng)處于溫度較高和堿性較強(qiáng)的環(huán)境中，有機(jī)磷酸酯更容易水解成為正磷酸酯和相應(yīng)的醇，此時它的阻垢功能也會很大程度的減弱[2]。 2.2天

8、然分散劑的應(yīng)用 在工業(yè)水處理中應(yīng)用較多的天然分散劑是單寧酸，這一成分主要提取于多種的植物和果實(shí)中，所以單寧酸是自然界中資源較豐富的有機(jī)資源，它是一種多元酚類化合物。單寧酸分子的結(jié)構(gòu)單元是由活性官能團(tuán)以及多環(huán)芳烴核組成的，官能團(tuán)的種類有羧基、酚羥基、甲氧基、乙醇基。單寧酸具有吸附、結(jié)合的能力，可以與水體中的鈣離子、鎂離子螯合，并且產(chǎn)生的螯合物分解性較強(qiáng)。單寧酸的成分表明它是一種非磷系、無公害、不會對水體環(huán)境造成任何傷害的阻垢劑，可以說是十分環(huán)保綠色的功能性阻垢劑。除此以外，還有其他自然環(huán)保的阻垢劑成分陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)，比如磺化木質(zhì)素、改性淀粉、羧甲基纖維素，這些自然成分都有阻垢的功能，

9、如果這些天然分散劑能夠應(yīng)用在工業(yè)水處理中，不僅符合國家建立環(huán)保型社會的發(fā)展目標(biāo)，也將促進(jìn)工業(yè)水污垢處理技術(shù)邁進(jìn)一大步，因此需要好好加以研究。 2.3聚合物類阻垢劑的應(yīng)用 聚合物阻垢劑的主要成分是丙烯酸和馬來酸，研制時是將多種功能性的官能團(tuán)引入到分子中，因此這一類的阻垢劑具有多種配方。應(yīng)用時需除了要考慮水質(zhì)的條件，還需要分析水垢的種類。例如帶羧酸基團(tuán)的聚合物阻垢劑主要是針對鈣污垢研制的，磺酸基的聚合物阻垢劑主要用于含有金屬氧化物的污水處理，酸胺類的聚合物阻垢劑能夠較好的處理硅污垢水[3]。由于大多數(shù)的阻垢劑只能抑制水中某種特定類別沉淀物污垢的產(chǎn)生，因而現(xiàn)階段的研究

10、的重點(diǎn)放在共聚物所帶的功能基團(tuán)上，目的是用一種或少數(shù)幾種阻垢劑抑制工業(yè)水中的多種污垢，彌補(bǔ)一種阻垢劑只能抑制一種污垢的不足。例如將磷酸基引入到聚丙烯酸的結(jié)構(gòu)中，就能夠讓阻垢劑同時具備使污垢晶格畸變和污垢分散這兩種功能，兩種功能相互促進(jìn)，達(dá)到抑制沉淀物形成的目的。而且這類聚合物阻垢劑性質(zhì)穩(wěn)定，阻垢的功能不易受氯氣及各種氧化類殺菌劑影響。 3總結(jié) 綜上所述，在工業(yè)水處理中合理的應(yīng)用阻垢劑，首先應(yīng)綜合考慮水質(zhì)的條件，再選擇有效的功能基團(tuán)，最后選擇合適的阻垢劑。在未來，阻垢劑的研究內(nèi)容應(yīng)側(cè)重于綠色環(huán)保和功能的全面開發(fā)，使阻垢劑更加環(huán)保的同時，也具備阻垢、滅菌、抗腐蝕的功

11、能。阻垢劑的研究方向應(yīng)是阻垢的高效性和使用成本的經(jīng)濟(jì)合理性。 參考文獻(xiàn) [1]聶鵬飛,沈雨晴,劉建允.聚吡咯-二甲基亞甲藍(lán)復(fù)合納米棒修飾電極及電化學(xué)阻抗法測定聚陰離子阻垢劑[J].分析科學(xué)學(xué)報,2018,34(02):257-260. [2]高慶華.一種HAP型高效緩蝕阻垢劑的研制及應(yīng)用[J].表面技術(shù),2018,47(01):149-153. [3]申啟金.阻垢劑在工業(yè)循環(huán)水處理工藝中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息,2011(03):13. [4]任華.阻垢劑在工業(yè)水處理中的應(yīng)用[J].區(qū)域供熱,2013(02):91-93+102.