阻垢分散剂的研究现状及其特点.doc

1 阻垢分散剂的研究现状及其特点 The State and Properties of Research to Scale Inhibitors and Dispersants Abstracts: The developing process and properties of the research to scale inhibitors of all types mended in detail in this paper. The types and thEir synthesis of the main scale inhibitors in different developing periods mended. And also thEIr advantages are described simply. The domestic developing direction of research work to water treatment chemicals is simply described furthermore. Key Words:scale inhibitor and dispersant; anic; polycarboxylic acid; scale inhibition mechanism; copolymer 摘要:本文主要详述了各类分散阻垢剂国内的研究现状及其特点; 论述了在各个发展阶段使用的主要阻垢剂的种 2 类及其合成方法, 并对其优缺点进行了简单的描述; 同时本文还就阻垢分散剂在国内的研究方向进行了简单的论述。关键词:阻垢分散剂天然有机物聚羧酸阻垢机理共聚物循环冷却水系统在运行过程中, 由于原水水质、水温升高、浓缩倍数的提高等,造成系统的结垢、积污等问题,影响了系统的正常运行。阻垢剂就是能够控制产生泥垢和水垢的一类药剂, 其研究开发大致经历了起步阶段、聚羧酸使用阶段、多官能团共聚物使用阶段及特种结构和性能的阻垢分散剂使用阶段[1-5] ,并已经逐步走向成熟。 1. 阻垢分散剂的起步阶段 60 年代初尚未发展聚合物阻垢剂时,主要采用木质素、单宁、淀粉、纤维素等简单加工的天然有机物作为阻垢分散剂, 控制水垢的生成[2-7] 。 3 木质素是一种无定形的芳香族聚合物,有极强的活性,其分子都是一些结构单元的聚合物。木质素磺酸是磺化后的结构单元组成,结构单元上含有酚羟基和羧基。水处理中应用的单宁,一般指从植物的皮、木质、叶、根部或果实中提取的天然单宁, 它是指一类含有多酚羟基而聚合度不同的物质, 并包括一些单体的混合物, 分子量一般在 2000 以上。淀粉和纤维素都属于碳水化合物中的糖类,分子式为(C6H10O5)n ,其糖单体为葡萄糖。天然分散剂在水处理应用中一般用量较大, 约 50mg/L~200mg/L ; 且在高温、高压条件下易分解, 易造成系统的有机污染。但由于天然分散剂具有来源方便、价格低廉、无公害, 且具有分散污物的优点, 目前在少量商品复合配方中仍有使用。 2. 聚羧酸使用阶段聚羧酸阻垢剂是一种、二种或多种单体聚合而成的阴离子型低相对分子质量的聚电解质, 起阻垢作用的主要是聚合物的负离子,为 Ca2+ 、 Mg2+ 、 Fe3+ 、 Cu2+ 、 Zn2+ 等的优良螯合剂, 其阻垢机理是在水中起凝聚后的分散作用及晶格畸变作用。只有在一定的相对分子量范围内, 聚羧酸的阻垢性能 4 才明显。按照合成单体的种类, 聚羧酸阻垢剂有均聚物阻垢剂和共聚物阻垢剂两大类。 均聚物阻垢剂[3-7] 70 年代,开始使用聚丙烯酸聚合物,同时将具有优良缓蚀性能的有机膦酸盐作为阻垢分散剂使用, 显示出良好的阻垢效果。由于聚羧酸的阻垢性能与其分子量、羧基数目及间隔有关, 每个品种有其最佳分子量值; 若分子量相同, 则碳链上羧基数目越多阻垢效果越好。当羧基聚积密度较高时,阻碍了相邻碳原子的自由旋转作用, 相对地固定了相邻碳原子上羧基的空间位置,增加了它们与碱土金属的缔合程度,从而提高了阻垢能力。而丙烯酸和马来酸分子中羧基的数目相对较多, 且间隔较小, 因而现阶段使用的聚羧酸类阻垢剂主要是以它们为主体的。聚丙烯酸是由丙烯酸单体在异丙醇调节剂下以过硫酸铵为引发剂聚合,也可通过丙烯***水解生成丙烯酸再聚合而成。作为阻垢剂时平均分子量一般在 1000~6000 范围内最好;对于含盐量较高、温度较高的水质,分子量较高一些,约在 2000~4000 ;对硫酸钙垢,分子量在 720 左右时,阻垢效果最好。聚丙烯酸除具有良好的阻垢性能外, 还能对非晶状的 5 泥土、粉尘和腐蚀产物以及生物碎屑等起分散作用, 应用广泛。聚***丙烯酸是以***丙烯酸为单体聚合而成的, 其阻垢性能与聚丙烯酸相似, 但其耐温性能优于