Page 86 - 《精细化工》2020年第12期

·2448· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

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提升 。冷却水蒸发导致浓缩倍数的提升，加剧了 阻垢剂也具有阈值效应和协同效应，即使很低的质
盐类的过饱和度，碳酸钙（CaCO 3 ）等难溶性盐的 量浓度也能发挥作用，多种阻垢剂配合使用表现出
溶解度通常随着温度的升高而降低，因此，循环冷 更高效的阻垢能力 [16-17] 。
却水系统更容易结垢并且结垢速度更快。污垢层中 对已有文献进行总结发现，含有氮和磷的传统
难 溶性盐 类的 含量都 较高 ，最常 见的 污垢 是 化学阻垢剂会诱发水体富营养化，这增加了工业水
[5-6] 。污垢的生长造成了换热设备性能的下降 处理系统设计和污水排放与回收的困难 [3,18] 。无氮无
CaCO 3
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和动力设备的额外能耗 ，因此需要日常的运行维 磷且可生物降解的绿色阻垢剂更受到生产者的青
护和定期的设备清洗，这些额外的损耗使工业生产 睐，但其阻垢性能和稳定性能难以满足除垢要求。
者蒙受了巨大的经济损失 [8-9] 。 物理除垢方法虽然不会污染水质，但管内插入物、
冷却水进入系统之前需要经过预处理来降低水 弹丸等方式会对系统设备造成损伤 [19] ，声、电等方
质硬度 [10] ，常用的是石灰药剂，经过预处理的冷却 法的阻垢能力较低。
水中仍含有矿物离子，结垢风险依然存在。循环冷却 本文在总结化学阻垢剂、绿色阻垢剂和物理除
水系统在高浓缩倍数下运行具有良好的节水性 [11-13] ， 垢方法研究进展的基础上，针对上述方法存在的缺
但系统结垢的风险随之大幅提升。需要各种阻垢技 陷，提出通过物理方式提升阻垢剂的性能并减少药
术如化学阻垢剂和物理除垢等，用于减缓循环冷却 剂用量的组合除垢法更具优势，为循环冷却水系统
水系统的结垢 [10] 。 除 CaCO 3 污垢的技术发展方向提供参考。
除垢技术的选择受运行参数、换热器参数、水
1 传统化学阻垢剂
质参数等的影响，同时经济性也是方法选择时必须
考虑的因素，其中，最为常见且普遍的方法是使用 传统的化学阻垢剂因具有显著的阻垢功效和低
化学阻垢剂 [5,14] 。化学阻垢剂的种类较多，其作用机 廉的使用成本而得到了广泛的应用。表 1 列举了常
理有络合理论、晶格畸变理论和分散理论 [15] ，部分 用的传统化学阻垢剂，并对其特征进行了描述。

表 1 传统化学阻垢剂的结构示意图和特征描述
Table 1 Schematic structure and characteristic description of the traditional chemical scale inhibitors
阻垢剂 化学结构式 特性描述 参考文献
氨基三亚甲基膦酸（ATMP） 有机膦酸，对多价金属离子有较好的络合能力，化学性 [21]
质稳定且不易水解，有阈值效应

羟基乙叉二膦酸（HEDP） 有机膦酸，对多价金属离子有较好的络合能力，有较好 [30]
的抗水解性和抗氧化性，有阈值效应

二乙基三胺五乙酸（DTPA） 高效的金属螯合剂，用作软水剂和螯合滴定剂 [31]

2+
乙二胺四乙酸（EDTA） 高效的金属螯合剂，用作 Ca 络合剂、洗涤剂和滴定指 [32]
示剂

均苯四甲酸（PMA） 具有苯环结构的羧酸 [33]

聚丙烯酸（PAA） 聚羧酸均聚物，具有阻垢和分散作用，易吸潮 [34]