第四講循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的水垢2

1、1 1課程教學(xué)內(nèi)容課程教學(xué)內(nèi)容（1）循環(huán)冷卻水中的沉積物（2）沉積物的控制（3）阻垢劑和分散劑2 2課程重點(diǎn)、難點(diǎn)課程重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)內(nèi)容：水垢析出的判斷及水垢的控制方法；阻垢劑及分散劑的阻垢和分散機(jī)理難點(diǎn)內(nèi)容：有機(jī)磷酸鹽和聚羧酸的阻垢和分散機(jī)理3 3課程教學(xué)要求課程教學(xué)要求（1）掌握水垢析出的判斷及水垢的控制方法（2）了解常用阻垢劑及分散劑的性質(zhì)、合成及應(yīng)用第四講第四講 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的水垢及控制循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的水垢及控制第一節(jié)第一節(jié) 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的沉積物循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的沉積物一、沉積物的分類一、沉積物的分類 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，會(huì)有各種物質(zhì)沉積在換熱器循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運(yùn)行

2、的過程中，會(huì)有各種物質(zhì)沉積在換熱器的傳熱管表面，這些物質(zhì)統(tǒng)稱沉積物。它們主要是由的傳熱管表面，這些物質(zhì)統(tǒng)稱沉積物。它們主要是由水垢、淤泥、水垢、淤泥、腐蝕產(chǎn)物和生物沉積物（黏泥）構(gòu)成腐蝕產(chǎn)物和生物沉積物（黏泥）構(gòu)成。通常，人們把。通常，人們把淤泥、腐蝕淤泥、腐蝕產(chǎn)物和生物沉積物三者統(tǒng)稱為污垢產(chǎn)物和生物沉積物三者統(tǒng)稱為污垢。 （一）水垢（一）水垢 天然水中溶解有各種鹽類，如重碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物、硅天然水中溶解有各種鹽類，如重碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物、硅酸鹽等。以溶解的酸鹽等。以溶解的重碳酸鹽如重碳酸鹽如Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2為最多，也為最多，也最不穩(wěn)定最不穩(wěn)定，容易分解生成碳酸

3、鹽。因此，如果使用含重碳酸鹽較，容易分解生成碳酸鹽。因此，如果使用含重碳酸鹽較多的水作為冷卻水，當(dāng)它通過換熱器傳熱表面時(shí)，會(huì)受熱分解：多的水作為冷卻水，當(dāng)它通過換熱器傳熱表面時(shí)，會(huì)受熱分解： 冷卻水通過冷卻塔相當(dāng)于一個(gè)曝氣過程，溶解在水中的冷卻水通過冷卻塔相當(dāng)于一個(gè)曝氣過程，溶解在水中的CO2會(huì)會(huì)逸出，因此，水的逸出，因此，水的pH值會(huì)升高此時(shí)，值會(huì)升高此時(shí)，重碳酸鹽在堿性條件重碳酸鹽在堿性條件下也會(huì)下也會(huì)發(fā)生如下的反應(yīng)：發(fā)生如下的反應(yīng)： 當(dāng)水中溶有大量當(dāng)水中溶有大量氯化鈣氯化鈣時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生下列反應(yīng)：時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生下列反應(yīng)： 如水中溶有適量的如水中溶有適量的磷酸鹽磷酸鹽時(shí)，磷酸根將與鈣離子生成磷

4、酸鈣，時(shí)，磷酸根將與鈣離子生成磷酸鈣，其反應(yīng)為；其反應(yīng)為； 上述一系列上述一系列反應(yīng)中生成的碳酸鈣和磷酸鈣反應(yīng)中生成的碳酸鈣和磷酸鈣均屬微溶性鹽，它們均屬微溶性鹽，它們的溶解度比氯化鈣和重碳酸鈣要小得多，而且它們的溶解度隨著的溶解度比氯化鈣和重碳酸鈣要小得多，而且它們的溶解度隨著溫度的升高而降低。因此，在換熱器的傳熱表面上，這些微溶性溫度的升高而降低。因此，在換熱器的傳熱表面上，這些微溶性鹽很鹽很容易達(dá)到過飽和狀態(tài)而從水中結(jié)晶析出容易達(dá)到過飽和狀態(tài)而從水中結(jié)晶析出。當(dāng)。當(dāng)水流速度較小或水流速度較小或傳熱面比較粗糙時(shí)，這些結(jié)晶沉積物就容易沉積在傳熱表面上傳熱面比較粗糙時(shí)，這些結(jié)晶沉積物就容易沉積

5、在傳熱表面上。 此外，此外，水中溶解的硫酸鈣、硅酸鈣、硅酸鎂水中溶解的硫酸鈣、硅酸鈣、硅酸鎂等，當(dāng)其陰、等，當(dāng)其陰、陽離子濃度的乘積陽離子濃度的乘積超過其本身溶度積超過其本身溶度積時(shí)，也會(huì)生成沉淀沉?xí)r，也會(huì)生成沉淀沉積在傳熱表面上，這類沉積物通常稱為水垢。積在傳熱表面上，這類沉積物通常稱為水垢。 因?yàn)檫@些水垢都是因?yàn)檫@些水垢都是有無機(jī)鹽組成有無機(jī)鹽組成，故又稱為，故又稱為無機(jī)垢無機(jī)垢。由由于這些于這些水垢結(jié)晶致密，比較堅(jiān)硬水垢結(jié)晶致密，比較堅(jiān)硬，故又稱為，故又稱為硬垢硬垢。它們通。它們通常牢固地附著在換熱表面上，常牢固地附著在換熱表面上，不易被水沖洗掉不易被水沖洗掉。 大大多數(shù)情況下多數(shù)情況下

6、換熱器傳熱表面上形成的換熱器傳熱表面上形成的水垢是以碳酸鈣水垢是以碳酸鈣為主的為主的。因?yàn)榱蛩徕}的溶解度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于碳酸鈣。同時(shí)天然。因?yàn)榱蛩徕}的溶解度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于碳酸鈣。同時(shí)天然水中溶解的磷酸鹽較少，因此，除非向水中投加過量的磷水中溶解的磷酸鹽較少，因此，除非向水中投加過量的磷酸鹽，否則磷酸鈣水垢將較少出現(xiàn)。酸鹽，否則磷酸鈣水垢將較少出現(xiàn)。(二二)污垢污垢 一般是由一般是由顆粒細(xì)小的泥砂、塵土、不溶性鹽類的泥狀物、膠狀顆粒細(xì)小的泥砂、塵土、不溶性鹽類的泥狀物、膠狀氫氧化物、雜物碎屑、腐蝕產(chǎn)物、油污、特別是菌藻的尸體及其氫氧化物、雜物碎屑、腐蝕產(chǎn)物、油污、特別是菌藻的尸體及其粘性分泌物等組成粘性分泌物

7、等組成。 水處理控制不當(dāng)，補(bǔ)充水濁度過高，細(xì)微泥砂、膠狀物質(zhì)等帶水處理控制不當(dāng)，補(bǔ)充水濁度過高，細(xì)微泥砂、膠狀物質(zhì)等帶入冷卻水系統(tǒng)，或菌藻殺滅不及時(shí)，或腐蝕嚴(yán)重、腐蝕產(chǎn)物多以入冷卻水系統(tǒng)，或菌藻殺滅不及時(shí)，或腐蝕嚴(yán)重、腐蝕產(chǎn)物多以及操作不慎，油污、工藝產(chǎn)物等泄漏入冷卻水中，都會(huì)加劇污垢及操作不慎，油污、工藝產(chǎn)物等泄漏入冷卻水中，都會(huì)加劇污垢的形成。的形成。 當(dāng)這樣的水質(zhì)流經(jīng)換熱器表面時(shí)，容易形成污垢沉積物，特別當(dāng)這樣的水質(zhì)流經(jīng)換熱器表面時(shí)，容易形成污垢沉積物，特別是當(dāng)水走殼程，流速較慢的部位污垢沉積更多。由于這種污垢是當(dāng)水走殼程，流速較慢的部位污垢沉積更多。由于這種污垢體體積較大、質(zhì)地疏松稀軟

8、積較大、質(zhì)地疏松稀軟，故又稱為，故又稱為軟垢軟垢。它們是。它們是引起垢下腐蝕的引起垢下腐蝕的主要原因主要原因，也是某些細(xì)菌如厭氧菌生存和繁殖的溫床。，也是某些細(xì)菌如厭氧菌生存和繁殖的溫床。 由于污垢的質(zhì)地松散稀軟，所以它們?cè)趥鳠岜砻嫔险掣讲挥捎谖酃傅馁|(zhì)地松散稀軟，所以它們?cè)趥鳠岜砻嫔险掣讲痪o，緊，容易清洗容易清洗，有時(shí)只需用水沖洗即可除去。但在運(yùn)行，有時(shí)只需用水沖洗即可除去。但在運(yùn)行中，污垢和水垢一樣，也會(huì)影響換熱器的傳熱效率。中，污垢和水垢一樣，也會(huì)影響換熱器的傳熱效率。 當(dāng)防腐措施不當(dāng)時(shí)，換熱器的換熱管表面經(jīng)常會(huì)有當(dāng)防腐措施不當(dāng)時(shí)，換熱器的換熱管表面經(jīng)常會(huì)有銹銹瘤附著瘤附著。其。其外殼堅(jiān)硬

9、，但內(nèi)部疏松多孔外殼堅(jiān)硬，但內(nèi)部疏松多孔，而且分布不均，而且分布不均，它們常與水垢、微生物粘泥等一起沉積在換熱器的傳熱它們常與水垢、微生物粘泥等一起沉積在換熱器的傳熱表面。這類銹瘤狀腐蝕產(chǎn)物形成的沉積物，除了影響傳表面。這類銹瘤狀腐蝕產(chǎn)物形成的沉積物，除了影響傳熱外，更嚴(yán)重的是將助長(zhǎng)某些細(xì)菌如鐵細(xì)菌的繁殖，最熱外，更嚴(yán)重的是將助長(zhǎng)某些細(xì)菌如鐵細(xì)菌的繁殖，最終導(dǎo)致管壁腐蝕穿孔而泄漏。終導(dǎo)致管壁腐蝕穿孔而泄漏。二、水垢析出的判斷二、水垢析出的判斷()碳酸鈣析出的判斷碳酸鈣析出的判斷1飽和指數(shù)飽和指數(shù)(L.S.I.) 碳酸鹽溶解在水中達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，存在著下列動(dòng)平衡碳酸鹽溶解在水中達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，存

10、在著下列動(dòng)平衡關(guān)系關(guān)系 1936年朗格利爾年朗格利爾(Langelier)根據(jù)上述平衡關(guān)系，提出根據(jù)上述平衡關(guān)系，提出了飽和了飽和pH和飽和指數(shù)的概念，以判斷碳酸鈣在水中是否會(huì)和飽和指數(shù)的概念，以判斷碳酸鈣在水中是否會(huì)析出水垢，并據(jù)此提出用加酸或用加堿預(yù)處理的辦法來控析出水垢，并據(jù)此提出用加酸或用加堿預(yù)處理的辦法來控制水垢的析出。制水垢的析出。 從反應(yīng)式從反應(yīng)式(4-2)相相(4-3)可以看出，可以看出，如往水中加堿如往水中加堿，則，則H+被中和，被中和，水的水的pH值升高，反應(yīng)值升高，反應(yīng)(4-2)向右方進(jìn)行，反應(yīng)向右方進(jìn)行，反應(yīng)(4-3)向左方進(jìn)行，向左方進(jìn)行，碳碳酸鈣易析出酸鈣易析出。如

11、果碳酸鈣在水中呈飽和狀態(tài)如果碳酸鈣在水中呈飽和狀態(tài)，則反應(yīng)，則反應(yīng)(4-1)、(4-2)和和(4-3)處于平衡狀態(tài)，重碳酸鈣既不分解成碳酸鈣，碳酸鈣也不處于平衡狀態(tài)，重碳酸鈣既不分解成碳酸鈣，碳酸鈣也不會(huì)繼續(xù)溶解。此會(huì)繼續(xù)溶解。此時(shí)水的時(shí)水的pH值稱為該水的飽和值稱為該水的飽和pH值，以值，以pHs表示表示之。之。郎格利爾推導(dǎo)出了計(jì)算郎格利爾推導(dǎo)出了計(jì)算pHs的公式，并的公式，并以水的實(shí)際以水的實(shí)際pH與其與其pHs的的差值來判斷水垢的析出差值來判斷水垢的析出。此。此差值稱為飽和指數(shù)差值稱為飽和指數(shù)，以，以L.S.I.表示表示。 早期水處理工作者曾有意讓冷卻水在換熱器傳熱表面上結(jié)一早期水處理工

12、作者曾有意讓冷卻水在換熱器傳熱表面上結(jié)一層薄薄的致密的碳酸鈣水垢，這樣既不影響傳熱效率，又可防止層薄薄的致密的碳酸鈣水垢，這樣既不影響傳熱效率，又可防止水對(duì)碳鋼的腐蝕。因此，水對(duì)碳鋼的腐蝕。因此，郎格利爾提出：郎格利爾提出： L.S.I. 0時(shí)時(shí)，碳酸鈣垢，碳酸鈣垢會(huì)析出，這種水會(huì)析出，這種水屬結(jié)垢型水屬結(jié)垢型水；當(dāng)當(dāng)L.S.I. 0時(shí)時(shí)，則原來附在傳熱面，則原來附在傳熱面上的碳酸鈣垢層會(huì)被溶解掉，使碳鋼表面裸露在水中而受到腐上的碳酸鈣垢層會(huì)被溶解掉，使碳鋼表面裸露在水中而受到腐蝕。這種水蝕。這種水稱作腐蝕型水稱作腐蝕型水；當(dāng)當(dāng)L.S.I. 0時(shí)時(shí)，碳酸鈣垢不析，碳酸鈣垢不析出，原有碳酸鈣垢層

13、也不會(huì)被溶解掉，這種水出，原有碳酸鈣垢層也不會(huì)被溶解掉，這種水屬于穩(wěn)定型屬于穩(wěn)定型水水。如以式表之，則可寫成：。如以式表之，則可寫成： (1)計(jì)算飽和計(jì)算飽和pH(pHs)的公式的公式 根據(jù)電中性原則和質(zhì)量作用根據(jù)電中性原則和質(zhì)量作用定律，中性碳酸鹽水溶液中，存在著下列關(guān)系：定律，中性碳酸鹽水溶液中，存在著下列關(guān)系：式中式中 M-堿度堿度以甲基橙為指示劑所測(cè)定的總堿度以甲基橙為指示劑所測(cè)定的總堿度 KS碳酸鈣的溶度積；碳酸鈣的溶度積； K2碳酸的二級(jí)電離常數(shù)。碳酸的二級(jí)電離常數(shù)。 由于循環(huán)冷卻水在由于循環(huán)冷卻水在pH6.59.5的范圍內(nèi)運(yùn)行，此時(shí)水的范圍內(nèi)運(yùn)行，此時(shí)水中的中的OH-和和H+ 與

14、其它三種離子相比都很小，可以略去，與其它三種離子相比都很小，可以略去，故故(4-4)式可簡(jiǎn)化為式可簡(jiǎn)化為又從式又從式(4-6)得得代入上式并整理得：代入上式并整理得： 將式將式(4-7)代入式代入式(4-5)，并用活度系數(shù)和離子強(qiáng)度的概念，并用活度系數(shù)和離子強(qiáng)度的概念對(duì)公式進(jìn)行校正，取對(duì)數(shù)，經(jīng)整理得下式：對(duì)公式進(jìn)行校正，取對(duì)數(shù)，經(jīng)整理得下式：式中式中 K2、Ks以活度表示的碳酸的二級(jí)電離常數(shù)和碳酸鈣的溶度積以活度表示的碳酸的二級(jí)電離常數(shù)和碳酸鈣的溶度積; 離子強(qiáng)度。離子強(qiáng)度。(見教材見教材P50式式2-6)(2)計(jì)算飽和計(jì)算飽和pH的簡(jiǎn)化方法的簡(jiǎn)化方法 用上述公式計(jì)算飽和用上述公式計(jì)算飽和pH

15、比較麻煩，為簡(jiǎn)便起見，將上比較麻煩，為簡(jiǎn)便起見，將上式進(jìn)行簡(jiǎn)化，根據(jù)原水的式進(jìn)行簡(jiǎn)化，根據(jù)原水的pH值、值、M-堿度、鈣硬度以及總?cè)軌A度、鈣硬度以及總?cè)芙夤腆w的化學(xué)分析值和水溫，利用表解固體的化學(xué)分析值和水溫，利用表4-1和下式即可計(jì)算出和下式即可計(jì)算出pHs值。值。 式中：式中：A總?cè)芙夤腆w系數(shù)總?cè)芙夤腆w系數(shù) B溫度系數(shù)；溫度系數(shù)； C鈣硬度系數(shù)；鈣硬度系數(shù)； DM堿度系數(shù)。堿度系數(shù)。例題例題 已知某水的水質(zhì)分析值如下已知某水的水質(zhì)分析值如下試計(jì)算該水質(zhì)的試計(jì)算該水質(zhì)的pHs值。值。解解 根據(jù)表根據(jù)表4-1和已知的水質(zhì)分析值，查得和已知的水質(zhì)分析值，查得 A0.16 B1.16 C2.0 D

16、2.30 故故 pHs(9.7+A+B)- (C+D) (9.7+0.16+1.16)-(2.0+2.3) 6.72(3)飽和指數(shù)的應(yīng)用飽和指數(shù)的應(yīng)用 通常設(shè)計(jì)部門對(duì)水質(zhì)處理進(jìn)行設(shè)計(jì)和確定藥劑配方時(shí)，往往通常設(shè)計(jì)部門對(duì)水質(zhì)處理進(jìn)行設(shè)計(jì)和確定藥劑配方時(shí)，往往根據(jù)水質(zhì)資料首先計(jì)算飽和指數(shù)，以判斷水質(zhì)是屬于什么類型的，根據(jù)水質(zhì)資料首先計(jì)算飽和指數(shù)，以判斷水質(zhì)是屬于什么類型的，然后再考慮處理方案。然后再考慮處理方案。例如例如我國引進(jìn)法國赫爾蒂公司我國引進(jìn)法國赫爾蒂公司30萬噸合成萬噸合成氨裝置時(shí)，曾向法方提供下列水質(zhì)條件：氨裝置時(shí)，曾向法方提供下列水質(zhì)條件： 法方根據(jù)該水質(zhì)條件并考慮法方根據(jù)該水質(zhì)條件

17、并考慮濃縮倍數(shù)為濃縮倍數(shù)為3的運(yùn)轉(zhuǎn)條件，計(jì)算了的運(yùn)轉(zhuǎn)條件，計(jì)算了該水質(zhì)的飽和指數(shù)。該水質(zhì)的飽和指數(shù)。 從理論上考慮，水中各離子濃度是按濃縮倍數(shù)成比例增加從理論上考慮，水中各離子濃度是按濃縮倍數(shù)成比例增加，故故3倍運(yùn)行時(shí)水質(zhì)條件可認(rèn)為是：倍運(yùn)行時(shí)水質(zhì)條件可認(rèn)為是： Ca2+ 102mg/L M-堿度堿度 12.21mg/L 總?cè)芙夤腆w總?cè)芙夤腆w 1140mg/L 循環(huán)水的循環(huán)水的pH 8.3（預(yù)計(jì)）（預(yù)計(jì)）冷卻塔出口溫度；冷卻塔進(jìn)口溫度；換熱設(shè)備管壁最高溫度；冷卻塔出口溫度；冷卻塔進(jìn)口溫度；換熱設(shè)備管壁最高溫度；飽和指數(shù)計(jì)算結(jié)果見表飽和指數(shù)計(jì)算結(jié)果見表4-2。表表4-2 飽和指數(shù)計(jì)算結(jié)果飽和指數(shù)

18、計(jì)算結(jié)果 由表由表4-2看出看出，當(dāng)，當(dāng)3倍運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，不同溫度的倍運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，不同溫度的飽和指數(shù)飽和指數(shù)均大大地超過零均大大地超過零。預(yù)示出水質(zhì)結(jié)垢嚴(yán)重，因此法方據(jù)此。預(yù)示出水質(zhì)結(jié)垢嚴(yán)重，因此法方據(jù)此提供了只投加阻垢劑的單一配方。提供了只投加阻垢劑的單一配方。 2穩(wěn)定指數(shù)穩(wěn)定指數(shù)(R.S.I.) 1946年年雷茲納雷茲納(Ryznar)指出，飽和指數(shù)在預(yù)測(cè)水質(zhì)性能時(shí)經(jīng)常指出，飽和指數(shù)在預(yù)測(cè)水質(zhì)性能時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)誤判斷。如對(duì)某些水，其飽和指數(shù)雖然是正值，但是水的出現(xiàn)錯(cuò)誤判斷。如對(duì)某些水，其飽和指數(shù)雖然是正值，但是水的腐蝕性卻很強(qiáng)。他提出以下兩種假設(shè)的水腐蝕性卻很強(qiáng)。他提出以下兩種假設(shè)的水(a)種水種水，

19、75 時(shí)，時(shí)，pHs=6.0，實(shí)際，實(shí)際pH6.5，飽和指數(shù)，飽和指數(shù)+0.5(b)種水種水，75時(shí)，時(shí)，pHs10.0，實(shí)際，實(shí)際pH=10.5，飽和指數(shù)，飽和指數(shù)+0.5 從飽和指數(shù)看，兩種水都是結(jié)垢型的，但實(shí)際上從飽和指數(shù)看，兩種水都是結(jié)垢型的，但實(shí)際上(a)種水是結(jié)種水是結(jié)垢型的，而垢型的，而(b)種水則是強(qiáng)腐蝕型的。因此，他種水則是強(qiáng)腐蝕型的。因此，他提出用經(jīng)驗(yàn)式提出用經(jīng)驗(yàn)式2pHs-pH來代替飽和指數(shù)來代替飽和指數(shù)預(yù)測(cè)水質(zhì)性能，并把預(yù)測(cè)水質(zhì)性能，并把2pHs-pH的差值稱的差值稱做穩(wěn)定指數(shù)做穩(wěn)定指數(shù)。如果。如果(a)、(b)兩種水用穩(wěn)定指數(shù)來預(yù)示，并與飽和指兩種水用穩(wěn)定指數(shù)來預(yù)示，

20、并與飽和指數(shù)進(jìn)行對(duì)比數(shù)進(jìn)行對(duì)比: (a)種水種水 (b)種水種水飽和指數(shù)飽和指數(shù) +0.5 +0.5穩(wěn)定指數(shù)穩(wěn)定指數(shù) +5.5 +9.5 從飽和指數(shù)看，從飽和指數(shù)看，(a)、(b)兩種水是一樣的，都是屬于結(jié)兩種水是一樣的，都是屬于結(jié)垢型的；但是從穩(wěn)定指數(shù)看，兩種水卻不相同，垢型的；但是從穩(wěn)定指數(shù)看，兩種水卻不相同，(a)種水屬種水屬結(jié)垢型而結(jié)垢型而(b)種水屬腐蝕型種水屬腐蝕型。雷茲納通過實(shí)驗(yàn)，提出了。雷茲納通過實(shí)驗(yàn)，提出了經(jīng)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的穩(wěn)定指數(shù)的穩(wěn)定指數(shù)(R.S.I.)來進(jìn)行判斷：來進(jìn)行判斷：3結(jié)垢指數(shù)結(jié)垢指數(shù)(P.S.I) 1979年年帕科拉茲帕科拉茲(Puckorius)認(rèn)為水的總堿度比水的

21、實(shí)際測(cè)定認(rèn)為水的總堿度比水的實(shí)際測(cè)定pH能更正確地反映冷卻水的腐蝕與結(jié)垢傾向。經(jīng)過對(duì)幾百個(gè)冷能更正確地反映冷卻水的腐蝕與結(jié)垢傾向。經(jīng)過對(duì)幾百個(gè)冷卻水系統(tǒng)作了研究之后，他認(rèn)為將穩(wěn)定指數(shù)中水的實(shí)際測(cè)定卻水系統(tǒng)作了研究之后，他認(rèn)為將穩(wěn)定指數(shù)中水的實(shí)際測(cè)定pH改為平衡改為平衡pH(pHeq)將更切合實(shí)際生產(chǎn)，而平衡將更切合實(shí)際生產(chǎn)，而平衡pH與總堿度可按與總堿度可按下列關(guān)系式算出或由表下列關(guān)系式算出或由表4-3查出：查出： pHeq=1.465lgM-堿度堿度+4.54 式中式中 M-堿度堿度系統(tǒng)中水的總堿度（以系統(tǒng)中水的總堿度（以CaCO3計(jì)）計(jì)）mg/L 并指出結(jié)垢指數(shù)為并指出結(jié)垢指數(shù)為： P.S

22、.I.=2pHs-pHeq6 腐蝕腐蝕 P.S.I.=2pHs-pHeq=6 穩(wěn)定穩(wěn)定 P.S.I.=2pHs-pHeq7.5或或pH6.5時(shí)，時(shí)，水解速率水解速率也會(huì)加快也會(huì)加快；此外，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中微生物分泌的；此外，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中微生物分泌的磷酸磷酸酶酶也會(huì)也會(huì)促使聚磷酸鹽迅速水解。促使聚磷酸鹽迅速水解。 水解生成的正磷酸鹽容易和鈣離子生成水解生成的正磷酸鹽容易和鈣離子生成磷酸鈣水垢磷酸鈣水垢。同。同時(shí)，時(shí)，正磷酸鹽又是菌藻的營養(yǎng)物正磷酸鹽又是菌藻的營養(yǎng)物。所以，長(zhǎng)期使用聚磷酸鹽，。所以，長(zhǎng)期使用聚磷酸鹽，對(duì)殺菌滅藻又不采取有效措施的話，必然會(huì)對(duì)殺菌滅藻又不采取有效措施的話，必然會(huì)促

23、進(jìn)系統(tǒng)中菌藻促進(jìn)系統(tǒng)中菌藻的繁殖的繁殖。而且，硬垢解決了，。而且，硬垢解決了，軟垢又會(huì)發(fā)生軟垢又會(huì)發(fā)生。因此，單純用。因此，單純用聚磷酸鹽作阻垢劑已逐漸被淘汰，取而代之的是復(fù)合磷酸鹽聚磷酸鹽作阻垢劑已逐漸被淘汰，取而代之的是復(fù)合磷酸鹽配方。配方。二、有機(jī)磷酸二、有機(jī)磷酸（一）種類和性質(zhì)（一）種類和性質(zhì) 種類很多，分子結(jié)構(gòu)中都種類很多，分子結(jié)構(gòu)中都含有與碳原子直接相連的膦酸基含有與碳原子直接相連的膦酸基團(tuán)團(tuán)，并且分子中還可能含有，并且分子中還可能含有OH、CH2、COOH等。等。 按分子中按分子中膦酸基團(tuán)的數(shù)目膦酸基團(tuán)的數(shù)目分為：二膦酸、三膦酸、四膦酸、分為：二膦酸、三膦酸、四膦酸、五膦酸等；五

24、膦酸等； 按按分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)可分為：可分為：亞甲基（舊稱甲叉）膦酸型亞甲基（舊稱甲叉）膦酸型、同碳二、同碳二膦酸型、羧酸膦酸型、含有其他原子膦酸型。膦酸型、羧酸膦酸型、含有其他原子膦酸型。 有機(jī)膦酸是有機(jī)膦酸是20世紀(jì)世紀(jì)60年代開發(fā)的新產(chǎn)品，但年代開發(fā)的新產(chǎn)品，但70年代就得到年代就得到廣泛應(yīng)用，是因?yàn)榫哂幸韵聫V泛應(yīng)用，是因?yàn)榫哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1、分子中含的、分子中含的CP鍵比聚磷酸鹽中的鍵比聚磷酸鹽中的POP鍵牢固鍵牢固的多，的多，故化學(xué)穩(wěn)定性好，不宜水解，耐高溫，使用中不會(huì)因水解導(dǎo)故化學(xué)穩(wěn)定性好，不宜水解，耐高溫，使用中不會(huì)因水解導(dǎo)致菌藻過度繁殖。致菌藻過度繁殖。2、具有臨界值效應(yīng)、具

25、有臨界值效應(yīng)。即只需幾。即只需幾mg/L的有機(jī)膦酸就可阻止幾的有機(jī)膦酸就可阻止幾百百mg/L的碳酸鈣發(fā)生沉淀。且阻垢性能比聚磷酸鹽好。的碳酸鈣發(fā)生沉淀。且阻垢性能比聚磷酸鹽好。3、具有良好的協(xié)同效應(yīng)、具有良好的協(xié)同效應(yīng)。即在總劑量不變的情況下，藥劑。即在總劑量不變的情況下，藥劑單獨(dú)使用，其效果不如二者混合在一起使用的效果好。尤其單獨(dú)使用，其效果不如二者混合在一起使用的效果好。尤其是有機(jī)膦酸與聚磷酸鹽混合使用效果最佳。因此實(shí)際使用中是有機(jī)膦酸與聚磷酸鹽混合使用效果最佳。因此實(shí)際使用中人們常擇其有最佳協(xié)同效應(yīng)的復(fù)合配方。人們常擇其有最佳協(xié)同效應(yīng)的復(fù)合配方。4、還具有良好的緩蝕性能，且還具有良好的緩

26、蝕性能，且無毒或極低毒無毒或極低毒，因此不必?fù)?dān)，因此不必?fù)?dān)心環(huán)境污染問題。心環(huán)境污染問題。 (二二)常用的有機(jī)磷酸常用的有機(jī)磷酸1、ATMP 化學(xué)名稱為化學(xué)名稱為氨基三亞甲基膦酸氨基三亞甲基膦酸，ATMP系其英文名稱的縮系其英文名稱的縮寫。其分子結(jié)構(gòu)式為寫。其分子結(jié)構(gòu)式為 是由是由氯化銨、甲醛和三氯化磷氯化銨、甲醛和三氯化磷為原料一步合成的。為原料一步合成的。 ATMP具有穩(wěn)定的具有穩(wěn)定的CP鍵，是有機(jī)膦酸中最鍵，是有機(jī)膦酸中最常用的藥劑常用的藥劑之一之一，對(duì)抑制碳酸鈣垢特別適用，且基本上無毒。，對(duì)抑制碳酸鈣垢特別適用，且基本上無毒。2、EDTMP 化學(xué)名稱為化學(xué)名稱為乙二胺四亞甲基膦酸乙二胺

27、四亞甲基膦酸，其分子結(jié)構(gòu)式為，其分子結(jié)構(gòu)式為 是由是由乙二胺、甲醛和三氯化磷乙二胺、甲醛和三氯化磷一步合成的。它能與多價(jià)離子一步合成的。它能與多價(jià)離子Ca2+、Mg2+、Fe2+、Zn2+、Al3+、Fe3+等形成穩(wěn)定的立體結(jié)構(gòu)的多等形成穩(wěn)定的立體結(jié)構(gòu)的多元環(huán)形鰲合物。元環(huán)形鰲合物。這些這些大分子大分子絡(luò)合物是疏松的絡(luò)合物是疏松的，可以分散在水中或可以分散在水中或混入鈣垢中，使硬垢變松軟混入鈣垢中，使硬垢變松軟。 EDTMP對(duì)對(duì)抑制碳酸鈣、水合氧化抑制碳酸鈣、水合氧化鐵和硫酸鈣鐵和硫酸鈣等水垢都有效，而對(duì)穩(wěn)定硫酸鈣的過飽和溶液最為有等水垢都有效，而對(duì)穩(wěn)定硫酸鈣的過飽和溶液最為有效，并效，并且在

28、且在200 高溫時(shí)也高溫時(shí)也不分解不分解，因此，因此更適用于低壓鍋爐更適用于低壓鍋爐作爐作爐內(nèi)處理，國外還曾用作內(nèi)處理，國外還曾用作牙膏的添加劑牙膏的添加劑，以阻止磷酸鈣垢在牙齒上，以阻止磷酸鈣垢在牙齒上的沉淀。的沉淀。3、HEDP 是同碳二磷酸型中的一是同碳二磷酸型中的一 種，分子結(jié)構(gòu)中不含種，分子結(jié)構(gòu)中不含N，其化學(xué)，其化學(xué)名稱為名稱為羥基亞乙基二膦酸羥基亞乙基二膦酸。其分子結(jié)構(gòu)式為。其分子結(jié)構(gòu)式為 是用是用醋酸和三氯化銨醋酸和三氯化銨一步合成的。由于結(jié)構(gòu)中只有一步合成的。由于結(jié)構(gòu)中只有CP鍵而鍵而無無CN，因此其，因此其抗氧化性抗氧化性比上述兩種有機(jī)膦酸比上述兩種有機(jī)膦酸好好。HEDP也

29、能與也能與金屬離子形成六元環(huán)鰲合物，并且有臨界值效應(yīng)和協(xié)同效應(yīng)，因金屬離子形成六元環(huán)鰲合物，并且有臨界值效應(yīng)和協(xié)同效應(yīng)，因此它對(duì)此它對(duì)抑制碳酸鈣、水合氧化鐵抑制碳酸鈣、水合氧化鐵等的析出或沉積等的析出或沉積有很好的效果有很好的效果，但但對(duì)抑制硫酸鈣垢的效果較差對(duì)抑制硫酸鈣垢的效果較差。純的。純的HEDP是無毒的，國外還曾是無毒的，國外還曾用它作為用它作為酒的穩(wěn)定劑酒的穩(wěn)定劑。此外，純品還們于。此外，純品還們于無氰電鍍無氰電鍍。4、DTPMP 是國外是國外80年代開發(fā)的一種有機(jī)膦酸?；瘜W(xué)名稱為年代開發(fā)的一種有機(jī)膦酸?；瘜W(xué)名稱為二亞乙二亞乙基三胺五亞甲基膦酸基三胺五亞甲基膦酸。其分子結(jié)構(gòu)式為。其分

30、子結(jié)構(gòu)式為 它的它的特點(diǎn)特點(diǎn)是是與與Mn2+復(fù)合對(duì)碳鋼和銅合金均有很好的緩復(fù)合對(duì)碳鋼和銅合金均有很好的緩蝕能力蝕能力。也可也可以以和多個(gè)金屬離子鰲合和多個(gè)金屬離子鰲合，形成兩個(gè)或多個(gè)立，形成兩個(gè)或多個(gè)立體大分子環(huán)狀絡(luò)合物，松散地分散于水中，破壞了碳酸鈣體大分子環(huán)狀絡(luò)合物，松散地分散于水中，破壞了碳酸鈣晶體的生長(zhǎng)，從而起到阻垢的作用。晶體的生長(zhǎng)，從而起到阻垢的作用。三、膦羧酸三、膦羧酸 分子中分子中同時(shí)含有同時(shí)含有PO(OH)2和和COOH兩種基團(tuán)。目前使兩種基團(tuán)。目前使用較多的是用較多的是PBTCA，化學(xué)名稱為：，化學(xué)名稱為：2-膦酸基丁烷膦酸基丁烷-1，2，4-三三羧酸。其分子式為羧酸。其分

31、子式為 在這兩種基團(tuán)的共同作用下，使得在這兩種基團(tuán)的共同作用下，使得PBTCA能在高溫、高硬度、能在高溫、高硬度、高高pH的水質(zhì)條件下，的水質(zhì)條件下，具有具有比常用有機(jī)膦酸比常用有機(jī)膦酸更好的阻垢性能更好的阻垢性能。與有。與有機(jī)膦酸相比，機(jī)膦酸相比，PBTCA不易形成難溶的有機(jī)膦酸鈣不易形成難溶的有機(jī)膦酸鈣。同時(shí)它還具有。同時(shí)它還具有緩蝕作用，特別在緩蝕作用，特別在高劑量使用時(shí)，是一種高效緩蝕劑高劑量使用時(shí)，是一種高效緩蝕劑。PBTCA與與鋅鹽和聚磷酸鹽復(fù)配可產(chǎn)生鋅鹽和聚磷酸鹽復(fù)配可產(chǎn)生良好的協(xié)同效應(yīng)良好的協(xié)同效應(yīng)。四、有機(jī)磷酸酯四、有機(jī)磷酸酯 分子中均含有磷酸酯基團(tuán)分子中均含有磷酸酯基團(tuán) 由

32、由醇和磷酸或五氧化二磷或五氯化磷反應(yīng)醇和磷酸或五氧化二磷或五氯化磷反應(yīng)制的。種類有制的。種類有磷酸一磷酸一酯、磷酸二酯、多元醇磷酸酯酯、磷酸二酯、多元醇磷酸酯。分子結(jié)構(gòu)是分別為：。分子結(jié)構(gòu)是分別為： 有機(jī)磷酸酯有機(jī)磷酸酯抑制硫酸鈣垢效果好抑制硫酸鈣垢效果好，抑，抑制碳酸鈣垢效果較差制碳酸鈣垢效果較差。其分子結(jié)構(gòu)中的其分子結(jié)構(gòu)中的COP鍵，雖比聚磷酸鹽難水解，但比有機(jī)鍵，雖比聚磷酸鹽難水解，但比有機(jī)膦酸易水解成正磷酸。若在其膦酸易水解成正磷酸。若在其CO鍵中接入幾個(gè)氧乙烯基，鍵中接入幾個(gè)氧乙烯基，如如聚氧乙烯基磷酸酯聚氧乙烯基磷酸酯，可提高阻垢和緩蝕性能?？商岣咦韫负途徫g性能。對(duì)煉油廠含油冷卻水

33、對(duì)煉油廠含油冷卻水有良好的阻垢和有良好的阻垢和緩蝕效果。緩蝕效果。 有機(jī)磷酸酯對(duì)水生動(dòng)物的有機(jī)磷酸酯對(duì)水生動(dòng)物的毒性很低毒性很低，且本身會(huì)緩慢水解，且本身會(huì)緩慢水解，水解產(chǎn)物可生物降解，故對(duì)環(huán)境無影響。水解產(chǎn)物可生物降解，故對(duì)環(huán)境無影響。 一般與其他藥劑一般與其他藥劑如聚磷酸鹽、鋅鹽、木質(zhì)素、苯并三氮唑如聚磷酸鹽、鋅鹽、木質(zhì)素、苯并三氮唑等等復(fù)合使用復(fù)合使用。五、聚羧酸五、聚羧酸 (一一) 種類和性質(zhì)種類和性質(zhì) 使用最多的是使用最多的是丙烯酸及以馬來酸為主的均聚物和共聚物丙烯酸及以馬來酸為主的均聚物和共聚物。 其其阻垢性能與其分子量、羧基的數(shù)目和間隔有關(guān)阻垢性能與其分子量、羧基的數(shù)目和間隔有關(guān)

34、。每個(gè)品種有。每個(gè)品種有其其最佳分子量最佳分子量值。如果值。如果分子量相同分子量相同，則碳鏈上，則碳鏈上羧基數(shù)愈多，阻垢羧基數(shù)愈多，阻垢效果愈好效果愈好。因?yàn)橐驗(yàn)楫?dāng)羧基聚積密度高時(shí)，阻礙了相鄰碳原子的自由當(dāng)羧基聚積密度高時(shí)，阻礙了相鄰碳原子的自由旋轉(zhuǎn)作用，相對(duì)地固定了相鄰碳原子上羧基的空間位置，增加了旋轉(zhuǎn)作用，相對(duì)地固定了相鄰碳原子上羧基的空間位置，增加了它們與堿土金屬晶格的締合程度，從而提高了阻垢能力。它們與堿土金屬晶格的締合程度，從而提高了阻垢能力。 這類化合物這類化合物對(duì)碳酸鈣等水垢具有良好的阻垢作用對(duì)碳酸鈣等水垢具有良好的阻垢作用。同時(shí)。同時(shí)也有臨也有臨界值效應(yīng)界值效應(yīng)，用量也是極微的

35、。但，用量也是極微的。但與聚磷酸鹽和磷酸鹽不同與聚磷酸鹽和磷酸鹽不同，后者，后者只能對(duì)結(jié)晶狀化合物產(chǎn)生影響，而對(duì)泥土、粉塵、腐蝕產(chǎn)物和生只能對(duì)結(jié)晶狀化合物產(chǎn)生影響，而對(duì)泥土、粉塵、腐蝕產(chǎn)物和生物碎屑等污物的無定形粒子不起作用；而物碎屑等污物的無定形粒子不起作用；而聚丙烯酸等聚丙烯酸等聚合電解質(zhì)聚合電解質(zhì)卻卻能對(duì)能對(duì)這些這些無定形不溶性物質(zhì)起到分散作用無定形不溶性物質(zhì)起到分散作用，使其不凝結(jié)，呈分，使其不凝結(jié)，呈分散狀態(tài)而懸浮在水中，從而被水流所沖走。散狀態(tài)而懸浮在水中，從而被水流所沖走。(二二)常用的聚羧酸常用的聚羧酸1、聚丙烯酸、聚丙烯酸 是丙烯酸單體是丙烯酸單體在異丙醇在異丙醇調(diào)節(jié)劑下以調(diào)

36、節(jié)劑下以過硫酸銨過硫酸銨為為引發(fā)劑引發(fā)劑聚合而聚合而成的，其分子結(jié)構(gòu)式為成的，其分子結(jié)構(gòu)式為 作為水處理劑，其作為水處理劑，其平均分子量平均分子量一般在一般在10006000范圍內(nèi)較好，范圍內(nèi)較好，其最佳值視水質(zhì)條件和操作條件而異。用于其最佳值視水質(zhì)條件和操作條件而異。用于海水、含鹽的井水，海水、含鹽的井水，以及溫度較高時(shí)以及溫度較高時(shí)，分子量要高一些，約在，分子量要高一些，約在20004000左右。對(duì)左右。對(duì)硫硫酸鈣垢酸鈣垢，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)分子量在，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)分子量在720左右時(shí)，其消垢效果最好。左右時(shí)，其消垢效果最好。 除有良好的阻垢性能外，還能除有良好的阻垢性能外，還能對(duì)非晶狀的泥土、粉塵和腐蝕

37、對(duì)非晶狀的泥土、粉塵和腐蝕產(chǎn)物以及生物碎屑等起分散作用產(chǎn)物以及生物碎屑等起分散作用。因此在現(xiàn)代使用的各種復(fù)合水。因此在現(xiàn)代使用的各種復(fù)合水處理利中常加有聚丙烯酸。處理利中常加有聚丙烯酸。2聚甲基丙烯酸聚甲基丙烯酸 由甲基丙烯酸單體聚合而成。其分子結(jié)構(gòu)式為由甲基丙烯酸單體聚合而成。其分子結(jié)構(gòu)式為 其阻垢和分散性能與聚丙烯酸相似，其其阻垢和分散性能與聚丙烯酸相似，其耐溫性耐溫性較好較好，但，但價(jià)格價(jià)格較較貴貴，一般不如聚丙烯酸那樣使用廣，一般不如聚丙烯酸那樣使用廣泛。泛。3丙烯酸與丙烯酸羥丙酯共聚物丙烯酸與丙烯酸羥丙酯共聚物 是是80年代初由日本栗田公司引進(jìn)，代號(hào)為年代初由日本栗田公司引進(jìn)，代號(hào)為

38、T225。它是。它是由丙烯酸與丙烯酸羥內(nèi)酯共聚而成。其分子結(jié)構(gòu)式為由丙烯酸與丙烯酸羥內(nèi)酯共聚而成。其分子結(jié)構(gòu)式為 它它抑制碳酸鈣結(jié)垢的性能較差抑制碳酸鈣結(jié)垢的性能較差，但，但對(duì)磷酸鈣對(duì)磷酸鈣、磷酸鋅磷酸鋅以以及及氫氧化鋅氫氧化鋅、水合氧化鐵水合氧化鐵等有非常等有非常好好的抑制和分散作用，其的抑制和分散作用，其效果超過上述各種阻垢劑。因此效果超過上述各種阻垢劑。因此用用T-225替代聚丙烯酸，替代聚丙烯酸，與與聚磷酸鹽等復(fù)配聚磷酸鹽等復(fù)配往往可以收到顯著的緩蝕和阻垢效果。往往可以收到顯著的緩蝕和阻垢效果。4丙烯酸與丙烯酸酯共聚物丙烯酸與丙烯酸酯共聚物 是由丙烯酸與丙烯酸酯兩種單體共聚而成是由丙烯

39、酸與丙烯酸酯兩種單體共聚而成,代號(hào)為代號(hào)為N-7319。其分子結(jié)構(gòu)式為。其分子結(jié)構(gòu)式為 它它對(duì)磷酸鈣和氫氧化鋅對(duì)磷酸鈣和氫氧化鋅有良有良好的抑制和分散作用，好的抑制和分散作用，常常與聚磷酸鹽、磷酸酯和鋅鹽等藥劑與聚磷酸鹽、磷酸酯和鋅鹽等藥劑復(fù)配使用復(fù)配使用。 除上述一些丙烯酸類聚合物外，低分子量的聚丙烯除上述一些丙烯酸類聚合物外，低分子量的聚丙烯酰胺及聚丙烯酰胺與丙烯酸等的共聚物也有較好的阻垢酰胺及聚丙烯酰胺與丙烯酸等的共聚物也有較好的阻垢性能。性能。5、水解聚馬來酸酐、水解聚馬來酸酐 簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱HPMA，它，它由馬來酸酐由馬來酸酐單體單體在甲苯中在甲苯中以以過氧化二苯甲酰過氧化二苯甲酰為引發(fā)劑

40、聚合為引發(fā)劑聚合成聚馬來酸酐，成聚馬來酸酐，再再通過通過加熱水解加熱水解，使分子中酸酐，使分子中酸酐大部分被水解為羧基。其分子結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，通常用下面的分子大部分被水解為羧基。其分子結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，通常用下面的分子結(jié)構(gòu)式表示：結(jié)構(gòu)式表示： 由于分子中羧基由于分子中羧基比聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸比聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸多多，因此，因此阻垢性阻垢性能能比它們比它們好好，而且能在，而且能在175左右的較高溫度下保持良好的阻垢左右的較高溫度下保持良好的阻垢性，因此在性，因此在海水淡化的閃蒸裝置中海水淡化的閃蒸裝置中和和低壓鍋爐低壓鍋爐、蒸汽機(jī)車上蒸汽機(jī)車上得得到廣泛應(yīng)用。但是到廣泛應(yīng)用。但是價(jià)格要貴得多價(jià)格要

41、貴得多，因此在，因此在循環(huán)冷卻水處理中循環(huán)冷卻水處理中除除特殊情況外，一般特殊情況外，一般不大采用不大采用。 6馬來酸酐馬來酸酐丙烯酸共聚物丙烯酸共聚物 為降低水解聚馬來酸酐的價(jià)格，又保持其較高的耐溫性，人為降低水解聚馬來酸酐的價(jià)格，又保持其較高的耐溫性，人們又開發(fā)了一種們又開發(fā)了一種以馬來酸酐和丙烯酸以馬來酸酐和丙烯酸兩種單體在兩種單體在過氧化二苯甲酰過氧化二苯甲酰引發(fā)劑引發(fā)劑作用下共聚成水解聚馬來酸酐和丙烯酸的共聚物，其分子作用下共聚成水解聚馬來酸酐和丙烯酸的共聚物，其分子結(jié)構(gòu)式為結(jié)構(gòu)式為 它的它的阻垢性能與水解聚馬來酸酐相似阻垢性能與水解聚馬來酸酐相似，但，但價(jià)格價(jià)格要要低低些。因此些。

42、因此生產(chǎn)實(shí)際中，常以馬來酸酐生產(chǎn)實(shí)際中，常以馬來酸酐丙烯酸共聚物替代水解聚馬來酸酐，丙烯酸共聚物替代水解聚馬來酸酐，可獲得同樣效果?？色@得同樣效果。 7苯乙烯磺酸苯乙烯磺酸-馬來酸馬來酸(酐酐)共聚物共聚物 在國外是最早開發(fā)并商品化的在國外是最早開發(fā)并商品化的帶磺基的共聚物帶磺基的共聚物，其分子結(jié)構(gòu)，其分子結(jié)構(gòu)式為式為 這類共聚物具這類共聚物具有良好的阻垢性能有良好的阻垢性能，特別是特別是抑制抑制磷酸鈣垢磷酸鈣垢效果效果更顯著。此外還更顯著。此外還有良好的分散性能有良好的分散性能，適應(yīng)適應(yīng)pH范圍范圍寬寬，對(duì)，對(duì)“鈣容鈣容忍度忍度”高高。是。是種應(yīng)用前途廣泛的新品種。種應(yīng)用前途廣泛的新品種。

43、由于由于該共聚物中該共聚物中引入苯環(huán)引入苯環(huán)，使其，使其熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性有所提有所提高高，又又由于由于引入磺基引入磺基，使該共聚物的，使該共聚物的分散作用分散作用也得到了加也得到了加強(qiáng)強(qiáng)。故常用于冷卻。故常用于冷卻水系統(tǒng)和中、低壓鍋爐中，用來抑制磷酸鈣、碳酸鈣、硅酸鹽、水系統(tǒng)和中、低壓鍋爐中，用來抑制磷酸鈣、碳酸鈣、硅酸鹽、鐵的氧化物以及污泥等的沉積，效果顯著。鐵的氧化物以及污泥等的沉積，效果顯著。六、天然分散劑六、天然分散劑 60年代初，尚未發(fā)展聚合物沉積控制劑時(shí)，曾采用丹寧、木年代初，尚未發(fā)展聚合物沉積控制劑時(shí)，曾采用丹寧、木質(zhì)素、磺化木質(zhì)素、磺化丹寧酸、淀粉、改性淀粉和羧甲基纖維質(zhì)素、磺

44、化木質(zhì)素、磺化丹寧酸、淀粉、改性淀粉和羧甲基纖維素等天然有機(jī)物質(zhì)作為分散劑，控制水垢的生成。素等天然有機(jī)物質(zhì)作為分散劑，控制水垢的生成。 (一一)木質(zhì)素木質(zhì)素 植物組織的一種成份。用植物組織的一種成份。用松柏松柏一類的樹木為原料制成的紙漿一類的樹木為原料制成的紙漿叫做叫做軟漿軟漿。而用。而用落葉樹落葉樹為原料制成的紙漿叫做為原料制成的紙漿叫做硬漿硬漿。軟漿中木質(zhì)軟漿中木質(zhì)素素約占約占2333，叫，叫軟木木質(zhì)素軟木木質(zhì)素。硬漿中木質(zhì)素硬漿中木質(zhì)素約占約占1625，叫叫硬木木質(zhì)素硬木木質(zhì)素。目前應(yīng)用得較廣的是軟木木質(zhì)素。目前應(yīng)用得較廣的是軟木木質(zhì)素。 在造紙工業(yè)中，用亞硫酸鹽蒸煮提取紙漿后的在造紙

45、工業(yè)中，用亞硫酸鹽蒸煮提取紙漿后的軟漿廢液軟漿廢液，即，即可得到約可得到約5060的木質(zhì)素的木質(zhì)素。這種木質(zhì)素。這種木質(zhì)素呈不同磺化度和不同呈不同磺化度和不同聚合度聚合度的木質(zhì)素磺酸狀態(tài)，廢液中其他的有機(jī)物成分是糖、碳水的木質(zhì)素磺酸狀態(tài)，廢液中其他的有機(jī)物成分是糖、碳水化合物的降解產(chǎn)物和有機(jī)酸等?；衔锏慕到猱a(chǎn)物和有機(jī)酸等。 木質(zhì)素是一種木質(zhì)素是一種無定形的芳香族聚合物無定形的芳香族聚合物，有極強(qiáng)的活性，它的，有極強(qiáng)的活性，它的分子都是一些結(jié)構(gòu)單元的聚合物。這些結(jié)構(gòu)單元雖然比較清楚，分子都是一些結(jié)構(gòu)單元的聚合物。這些結(jié)構(gòu)單元雖然比較清楚，但是很多木質(zhì)素的但是很多木質(zhì)素的分子式還不清楚分子式還不

46、清楚。木質(zhì)素磺酸木質(zhì)素磺酸是由磺化后的結(jié)是由磺化后的結(jié)構(gòu)單元組成的，磺化結(jié)構(gòu)單元大致是這樣的：構(gòu)單元組成的，磺化結(jié)構(gòu)單元大致是這樣的： 在這種結(jié)構(gòu)單元上，還有酚羥基和羧基。把木質(zhì)素磺酸從其他在這種結(jié)構(gòu)單元上，還有酚羥基和羧基。把木質(zhì)素磺酸從其他成分中分離出來后叫做成分中分離出來后叫做磺化木質(zhì)素或木質(zhì)素磺酸鹽磺化木質(zhì)素或木質(zhì)素磺酸鹽，它是一種，它是一種分分散劑散劑和和鰲合劑鰲合劑。同時(shí)也是一種。同時(shí)也是一種緩蝕劑緩蝕劑。(二二)丹寧丹寧 是一個(gè)籠統(tǒng)的名稱，是是一個(gè)籠統(tǒng)的名稱，是指一類含有許多酚羥基而聚合度不同指一類含有許多酚羥基而聚合度不同的物質(zhì)的物質(zhì)，并包括，并包括些單體的混合物，分子量一般在

47、些單體的混合物，分子量一般在2000以上。可以上?？砂雌浠瘜W(xué)性質(zhì)分為水按其化學(xué)性質(zhì)分為水解類丹寧或縮合類丹寧解類丹寧或縮合類丹寧。水解類丹寧，水解后可產(chǎn)生酸、糖和醇等。大部分都水解類丹寧，水解后可產(chǎn)生酸、糖和醇等。大部分都含有沒食子含有沒食子酸酸這種結(jié)構(gòu)單元，各單元間是以這種結(jié)構(gòu)單元，各單元間是以酯或苷酯或苷的鍵來聯(lián)系的，即通過氧的鍵來聯(lián)系的，即通過氧原子來聯(lián)系的。其結(jié)構(gòu)式如右：原子來聯(lián)系的。其結(jié)構(gòu)式如右： 縮合類丹寧經(jīng)酸處理后，會(huì)進(jìn)縮合類丹寧經(jīng)酸處理后，會(huì)進(jìn)一步聚合成更大的丹寧分子。其一步聚合成更大的丹寧分子。其特征是組成分子的特征是組成分子的苯環(huán)是以碳鍵苯環(huán)是以碳鍵相聯(lián)結(jié)的相聯(lián)結(jié)的，其結(jié)構(gòu)

48、如右：，其結(jié)構(gòu)如右： 丹寧既是分散劑、鰲合劑，也丹寧既是分散劑、鰲合劑，也是一種緩蝕劑是一種緩蝕劑(三三)淀粉和纖維素淀粉和纖維素 都屬于碳水化合物中的多聚糖類，分子式都是都屬于碳水化合物中的多聚糖類，分子式都是(C6H10O5)n，其，其單單體體都都是葡萄糖是葡萄糖C6H12O6。 淀粉淀粉的外形呈的外形呈顆粒狀顆粒狀，它有兩部分組成：，它有兩部分組成：外層是淀粉膠外層是淀粉膠，內(nèi)部?jī)?nèi)部是淀粉糖是淀粉糖。淀粉膠的分子較大，分子量為。淀粉膠的分子較大，分子量為500001000000，為非水，為非水溶體；淀粉糖的分子量為溶體；淀粉糖的分子量為1000060000，為水溶體。，為水溶體。 纖維素

49、是無色的纖維狀物質(zhì)纖維素是無色的纖維狀物質(zhì)，其分子量為，其分子量為2000040000。 淀粉或纖維素淀粉或纖維素經(jīng)羧甲基化經(jīng)羧甲基化后，后，CH2OH基變成基變成CH2OCH2COONa，稱為，稱為羧甲基淀粉及羧甲基纖維素羧甲基淀粉及羧甲基纖維素(簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱CMC)，在，在水處理中水處理中作分散劑使用作分散劑使用，同時(shí)，同時(shí)也是一種緩蝕劑也是一種緩蝕劑。 上述這些上述這些天然分散劑天然分散劑，在水處理中一，在水處理中一般用量較多般用量較多，約，約50200 mg/L，因而，因而費(fèi)用大費(fèi)用大，并且在高溫、高壓條件下，并且在高溫、高壓條件下易分解易分解，因此目前，因此目前只在少量商品在復(fù)合配方中有

50、使用。只在少量商品在復(fù)合配方中有使用。七、有機(jī)膦酸和聚羧酸的阻垢和分散機(jī)理七、有機(jī)膦酸和聚羧酸的阻垢和分散機(jī)理(一一)有機(jī)磷酸的阻垢機(jī)理有機(jī)磷酸的阻垢機(jī)理1晶格畸變論晶格畸變論 碳酸鈣晶體的成長(zhǎng)是按照嚴(yán)格順序，由帶正電荷的碳酸鈣晶體的成長(zhǎng)是按照嚴(yán)格順序，由帶正電荷的Ca2+與帶負(fù)與帶負(fù)電荷的電荷的CaCO3相撞才能被此結(jié)合，并按一定的方向成長(zhǎng)。相撞才能被此結(jié)合，并按一定的方向成長(zhǎng)。在水中加在水中加入有機(jī)膦酸時(shí)，它們會(huì)吸附到碳酸鈣晶體的活性增長(zhǎng)點(diǎn)上與入有機(jī)膦酸時(shí)，它們會(huì)吸附到碳酸鈣晶體的活性增長(zhǎng)點(diǎn)上與Ca2+鰲鰲合，抑制了晶格向一定的方向成長(zhǎng)，因此使晶格歪曲，長(zhǎng)不大，也合，抑制了晶格向一定的方向

51、成長(zhǎng)，因此使晶格歪曲，長(zhǎng)不大，也就是說晶體被有機(jī)膦酸表面去活劑的分子所包圍面失去活性就是說晶體被有機(jī)膦酸表面去活劑的分子所包圍面失去活性。這也。這也是產(chǎn)生前述臨界值效應(yīng)的機(jī)理。同樣，這種效應(yīng)也可阻止其他晶體是產(chǎn)生前述臨界值效應(yīng)的機(jī)理。同樣，這種效應(yīng)也可阻止其他晶體的沉淀。另外，的沉淀。另外，部分吸附在晶體上的化合物，隨著晶體增長(zhǎng)被卷入部分吸附在晶體上的化合物，隨著晶體增長(zhǎng)被卷入晶格中，使晶格中，使CaCO3晶格發(fā)生位錯(cuò)，在垢層中形成一些空洞，分子與晶格發(fā)生位錯(cuò)，在垢層中形成一些空洞，分子與分子之間的相互作用減小，使硬垢變軟分子之間的相互作用減小，使硬垢變軟，如圖，如圖4-9所示所示圖圖4-9

52、晶體成長(zhǎng)歪曲示意圖晶體成長(zhǎng)歪曲示意圖 通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)，通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)，有機(jī)膦酸能使有機(jī)膦酸能使CaCO3晶體嚴(yán)重畸變晶體嚴(yán)重畸變。這。這可能是由于有機(jī)膦酸分子量較小，它吸附在晶?；钚栽鲩L(zhǎng)可能是由于有機(jī)膦酸分子量較小，它吸附在晶粒活性增長(zhǎng)點(diǎn)上干擾了晶粒向一定方向成長(zhǎng)，因而產(chǎn)生嚴(yán)重畸變點(diǎn)上干擾了晶粒向一定方向成長(zhǎng)，因而產(chǎn)生嚴(yán)重畸變。2增加成垢化合物的溶解度增加成垢化合物的溶解度 有機(jī)膦酸在水中能離解出有機(jī)膦酸在水中能離解出H+，本身成帶負(fù)電荷的陰離子，如，本身成帶負(fù)電荷的陰離子，如 這些這些負(fù)離子能與負(fù)離子能與Ca2+、Mg2+等離子等離子形成形成穩(wěn)定穩(wěn)定絡(luò)合物絡(luò)合物，從而，從而提提高了高了CaCO3晶粒析出時(shí)的過飽和度晶粒析出時(shí)的過飽和度，即增加了，即增加了CaCO3在水中的溶在水中的溶解度。通過實(shí)驗(yàn)，水中加入解度。通過實(shí)驗(yàn)，水中加入12mg/L的的HEDP后，可使后，可使CaCO3析出析出的臨界的臨界pH值提高值提高1.1左右。左右。另外另外，由于有機(jī)膦酸能吸附在由于有機(jī)膦酸能吸附在CaCO3晶晶?；钚栽鲩L(zhǎng)點(diǎn)上，使其畸變粒活性增長(zhǎng)點(diǎn)上，使其畸變，即相對(duì)于不加藥劑的水平來說，即相對(duì)于