阻垢劑主要是指能夠防止水垢和污垢產(chǎn)生或抑制其沉積生長的化學(xué)類試劑,是工業(yè)水處理中必不可少的元素,可以用來延長設(shè)備壽命并保證設(shè)備安全運(yùn)行；目前,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,阻垢劑的研究也在不斷地深入并日趨成熟,其特點(diǎn)及功能在日趨完善的同時(shí),種類亦在不斷增加；

  禾川化學(xué)專業(yè)從事阻垢劑配方分析、成分分析、配方檢測、成分檢測，禾川化學(xué)是阻垢劑企業(yè)產(chǎn)品技術(shù)革新的風(fēng)向標(biāo)；

  阻垢劑作為一種水質(zhì)穩(wěn)定劑而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中.它的研究一直是水處理的一個(gè)熱點(diǎn),其沉降效果的穩(wěn)定性、環(huán)境安全性也越來越受到重視；阻垢劑的研究經(jīng)歷由天然到合成等不斷發(fā)展并日趨完善的過程,未來合成阻垢劑特別是綠色阻垢劑的研制必將成為水處理的研究熱點(diǎn).目前,我國國內(nèi)雖已經(jīng)研究出了一批性能優(yōu)越的阻垢劑,但較國外研究還有一段差距.在未來,隨著公眾環(huán)保意識(shí)的增加,應(yīng)致力于全新的綠色阻垢劑的研究,開發(fā)具有特殊結(jié)構(gòu)功能基團(tuán)的阻垢劑是主要目標(biāo)；禾川化學(xué)通過多年沉積,運(yùn)用精細(xì)化工的復(fù)配技術(shù), 做了小試和應(yīng)用試驗(yàn), 研制了一種新型阻垢劑配方技術(shù)；

   阻垢劑的種類豐富，按照阻垢劑的發(fā)展歷程及起主要作用的官能團(tuán)，大致可分為天然聚合物阻垢劑、含磷類聚合物阻垢劑、共聚合物阻垢劑、綠色新型聚合物阻垢劑。

   單寧、木質(zhì)素、淀粉、纖維素、殼聚糖和腐殖酸等天然高分子化合物，分子上含有許多酚羥基，對(duì)Ca²⁺、Mg²⁺等鹽垢晶體的生長具有一定的抑制作用，最早被作為阻垢劑在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。

   單寧是一類含有很多酚羥基而聚合度不同的物質(zhì)，能與Ca²⁺、Mg²⁺等形成溶解度較大的螯合物，對(duì)碳酸鈣和磷酸鈣都有較好的穩(wěn)定作用。木質(zhì)素是一種無定型的芳香族化合物，活性極強(qiáng)，通過改性接枝可以得到對(duì)碳酸鈣垢、磷酸鈣垢、鋅垢具有良好的阻垢性能和對(duì)氧化鐵有一定的分散作用的阻垢劑，也是一種綠色阻垢分散劑。淀粉和纖維素都屬于 碳水化合物中的多糖類高分子化合物，由于分子中含有大量的羥基，對(duì)形成CaCO₃、MgCO₃等有抑制作用。殼聚糖對(duì)碳酸鈣晶核和晶體的活性點(diǎn)具有特殊的吸附作用，會(huì)引起晶體變形而無法正常生長。腐殖酸是復(fù)雜的高分子混合物，主要由羧酸鹽組成。可抑制碳酸鈣晶體的形成，對(duì)碳酸鈣夠具有良好的阻垢性能。腐殖酸對(duì)鋅離子的穩(wěn)定性能隨其加入量的增加而增強(qiáng)，優(yōu)于聚丙烯酸。此外，腐殖酸與鋅鹽、有機(jī)磷酸鹽等復(fù)配使用可達(dá)到協(xié)同增效的作用。

  冷卻水處理中，最常用的無機(jī)含磷聚合物阻垢劑是三聚磷酸鈉和六偏磷酸鈉。其阻垢機(jī)理主要通過分子中的部分官能團(tuán)或靜電力吸附在晶體表面的活性點(diǎn)上，減緩晶體的生長，使晶體保持在微晶狀態(tài)，增加其溶解度。但是這類阻垢劑磷濃度高，易水解為正磷酸鹽，產(chǎn)生碳酸鈣沉淀。另外，磷酸鹽是微生物的營養(yǎng)源，能促進(jìn)菌藻的滋生。因此，單純用聚磷酸鹽作阻垢劑在冷卻水處理中已經(jīng)逐漸被淘汰，取而代之的是復(fù)合磷酸鹽、有機(jī)磷酸鹽和其他低磷或無磷藥劑配方。

  有機(jī)磷酸是一類陰極型緩蝕劑，又是一類非化學(xué)當(dāng)量阻垢劑，具有明顯的溶限效應(yīng)。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，因此應(yīng)用于水處理中，目前它的品種還在不斷發(fā)展，是一類比較先進(jìn)且有發(fā)展前途的藥劑。

   丙烯酸類共聚物是國內(nèi)外開發(fā)較早的共聚物類阻垢劑，它是以丙烯酸為主要單體，在適當(dāng)?shù)囊l(fā)劑作用下，與一種或幾種有機(jī)單體共聚而成的一類阻垢劑，—COOH是此類共聚物主要的功能基團(tuán)，對(duì)Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺等離子具有良好的螯合能力，不僅有分散和凝聚作用，還能在無機(jī)結(jié)晶過程中干擾晶格的正常排列，從而達(dá)到阻垢、防垢的作用。

   丙烯酸類共聚物阻垢劑在國內(nèi)外共聚物阻垢劑中占有重要地位。如采用丙烯酸與丙烯酸酯共聚，丙烯酸與苯乙烯磺酸酯共聚，丙烯酸與丙烯酸-2-羥基丙酯（HPA）共聚，丙烯酸與取代的丙烯酸酰胺共聚均合成了效果較好的阻垢劑。盡管丙烯酸類共聚物阻垢劑毒性較小，但由于易形成丙烯酸鈣，在含有高濃度Ca²⁺時(shí)單獨(dú)使用效果較差，且生物降解性差，因此，將逐漸被能夠生物降解的新型高效阻垢劑所代替。

   磺酸類共聚物阻垢劑是國外20世紀(jì)80年代的一種優(yōu)良的水處理劑?；撬犷惥酆衔飳?duì)磷酸鈣垢有較好的抑制作用，能有效地分散顆粒物，穩(wěn)定金屬離子和有機(jī)磷酸?；撬峄鶊F(tuán)屬于親水基團(tuán)，將其引入共聚物，可有效地防止由于弱親水性共聚物與水中離子反應(yīng)，生成難溶性鈣凝膠。另外，由于磺酸基團(tuán)對(duì)鹽不敏感，抗溫、抗鹽能力較好，尤其抗高價(jià)金屬離子的能力強(qiáng)，因而在國內(nèi)掀起了一股研究開發(fā)熱潮。

   我國磺酸鹽類單體研究開發(fā)遲緩，20世紀(jì)90年代初，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）的開發(fā)初見成效，為含磺酸鹽基團(tuán)的水溶性聚合物阻垢分散研制創(chuàng)造了條件。近年來不斷開發(fā)出一系列含磺酸鹽基團(tuán)的阻垢分散劑，多為二元或三元共聚物。

馬來酸酐類共聚物阻垢劑是以馬來酸或水解馬來酸酐為單體，與一種或幾種單體共聚而成的一類共聚物阻垢劑。其結(jié)構(gòu)中羥基含量比聚丙烯酸類阻垢劑多，因此具有良好的阻CaCO₃垢和CaSO₄垢的效果，且熱穩(wěn)定性性能好，被廣泛應(yīng)用于海水淡化的閃蒸裝置和低壓鍋爐。

   烷基環(huán)氧羧酸鹽是一種新型的非磷緩蝕阻垢劑，可在不損失緩蝕阻垢性能的情況下取代堿性磷，多亞乙基多胺甲基磺酸鹽（EDTS、DTPS等）與Zn²⁺、Ba²⁺、Ca²⁺等金屬離子絡(luò)合時(shí)形成多個(gè)五元環(huán)，故具有較強(qiáng)的阻碳酸鈣垢和阻磷酸鈣垢能力，且其中的磺酸鹽使其在水中具有良好額分散性，可以改善有機(jī)磷酸的磷污染等不足之處。

   隨著人們環(huán)保意識(shí)的日益提高，環(huán)境法規(guī)日趨嚴(yán)格，人們對(duì)阻垢劑提出來越來越高的要求。具有較好的阻垢性能且可降解的綠色聚合物阻垢劑成為研究的主要方向。目前國內(nèi)外出現(xiàn)的新型綠色聚合物阻垢劑主要有聚天冬氨酸（PASP）和聚環(huán)氧琥珀酸（PESA）。

   聚天冬氨酸是近年來人們受到海洋動(dòng)物的代謝過程啟發(fā)而成功開發(fā)的一種環(huán)境友好型綠色阻垢劑。它除了具有一般水溶性羧酸聚合物的性質(zhì)外，還具有其他許多聚合物無法比擬的優(yōu)良特性。聚天冬氨酸最大額特點(diǎn)是無毒、不破壞生態(tài)環(huán)境，可完全降解為對(duì)環(huán)境無害的終產(chǎn)物，可替代許多對(duì)環(huán)境有害的化學(xué)品，在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥等方面都具有非常廣泛的用途。隨著人們對(duì)環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，綠色阻垢劑的開發(fā)必將成為國內(nèi)外水處理行業(yè)研究的新熱點(diǎn)。因此，在進(jìn)一步完善現(xiàn)有阻垢劑，提高質(zhì)量的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)機(jī)理研究和復(fù)配研究、降低成本、減少污染，使其能成為多功能、高效、廉價(jià)、無毒、可生物降解的綠色新型阻垢劑。

   聚環(huán)氧琥珀酸（PESA）是一種無磷、無氮和生物降解性能好的兼有阻垢和緩蝕雙重功能的水處理劑，對(duì)Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺等的螯合能力強(qiáng)，且易生物降解，適用于高堿高固水系?？捎缅仩t水處理、冷卻水處理、污水處理、海水淡化、膜分離等。其阻垢性能和緩蝕性能都明顯優(yōu)于聚丙烯酸鈉、聚馬來酸和酒石酸等。其制造工藝清潔，能被生物或真菌降解為環(huán)境無害的最終產(chǎn)物，是一種環(huán)境友好的綠色化學(xué)品。20世紀(jì)90年代初美國就開發(fā)了這種藥劑，日本及其他國家也相繼開始對(duì)聚環(huán)氧琥珀酸鈉及其衍生物進(jìn)行了研究。目前正日益成為國際上研究的熱點(diǎn)。

  阻垢劑能與水中Ca²⁺、Mg²⁺等陽離子形成可溶性的螯合物，阻止與其成垢陰離子（如CO₃^2-、PO₄^3-和SiO₃^2-等）的接觸，使得成垢的概率大大下降，提高了冷卻水中Ca²⁺、Mg²⁺的允許濃度，相對(duì)來說就增大了鈣、鎂鹽的溶解度。如聚磷酸鹽水溶液中產(chǎn)生—P—O—P—O—P—鍵，它能與Ca²⁺形成螯合物。

  陰離子型阻垢劑在水中解離生成的陰離子在CaCO3微晶碰撞時(shí)，會(huì)發(fā)生物理化學(xué)吸附現(xiàn)象，使微晶的表面形成雙電層而帶負(fù)電。因阻垢劑的鏈狀結(jié)構(gòu)可吸附多個(gè)相同電荷的微晶，靜電斥力可阻止微晶相互碰撞，從而避免了大晶體額形成。在吸附產(chǎn)物碰到其他阻垢劑分子時(shí)，將已吸附的晶體轉(zhuǎn)移過去，出現(xiàn)晶粒均勻分散的現(xiàn)象，從而阻礙了晶粒間和晶粒與金屬表面的碰撞，減少了溶液間的晶核數(shù)，將穩(wěn)定在溶液中。

分散作用的結(jié)果是阻止成垢粒子間的相互接觸和凝聚，從而可阻止垢的生長。成垢粒子可以是鈣、鎂離子，也可以是由千百個(gè)CaCO₃ 和 MgCO₃分子組成的成垢顆粒，還可以是塵埃、泥沙或其他水不溶物。

  聚羧酸阻垢劑溶于水后，由于離子化 遷移性反離子（H+、Na+），脫離高分子鍵區(qū)向水中擴(kuò)散，使分子鏈成為帶負(fù)電荷的聚離子（—COOH）。分子鏈上帶電功能基團(tuán)相互排斥，使分子擴(kuò)張，改變了分子表面的電荷密度分布，表面帶電性的無機(jī)鹽（CaCO₃或CaSO₄），微晶體將被吸附在聚離子上，當(dāng)一個(gè)聚離子分子吸附兩個(gè)或多個(gè)微晶體時(shí)，可以使微晶體帶上相同的電荷，使微粒間的靜電斥力增加，從而阻礙微晶體間的相互碰撞而形成垢。

  無機(jī)鹽（CaCO₃或CaSO₄）從水中析出形成垢的過程，結(jié)晶動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)認(rèn)為，結(jié)垢的過程首先是產(chǎn)生晶核，形成少量的微晶粒，然后微晶粒在溶液中碰撞，且按一種特有的次序排列，形成了不規(guī)則的或有較多缺陷的晶體，使晶體發(fā)生畸變，從而使晶體易于破裂，阻礙垢的生長。對(duì)于CaCO₃ 垢，則可使其變?yōu)檐浌?，這種軟垢易被水流沖掉和分散。

成分	投料比	成分說明
硫酸鋅	7-10	ZnSO4
氨基三甲叉膦酸	8~12	ATMP?4Na
聚丙烯酸	1~3	PAA
丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸多元共聚物	1~4	AA-AMPS
聚環(huán)氧琥珀酸鈉鹽	3~5	PESA
苯并三氮唑	0.5~1.5	BTA
十二醇無規(guī)聚醚	0-1
焦磷酸	1~4
水	余量