Page 89 - 《精细化工》2020年第12期

第 12 期 赵 彦，等: 循环冷却水系统除碳酸钙污垢的研究进展 ·2451·

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的抑垢效果，这是由于柠檬酸钠对 CA 螯合 Ca 具 了 TSE、PESA 和 PASP 的除垢性能，TSE 具有明显
有协同作用，延长了晶体的成核时间并减小了晶体 的除垢性能，pH 从 6.0 增加到 13.0 时，TSE 的抑制
尺寸。 率从 96%降到 34%，在 pH 为 10.0 的环境中，TSE
CMI 是一种从菊粉中提取的羧甲基多糖类绿色 仍具有 64%的抑制率，结果表明，TSE 可以在酸性、
阻垢剂，对 CaCO 3 的生长具有良好的抑制能力 [56] 。 中性及弱碱性条件下使用。
KIRBOGA 等 [57] 的实验结果表明，CMI 通过羧基与 基于生物提取物的绿色阻垢剂较基于石化产品
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Ca 结合，聚合物的主链阻碍了 CaCO 3 的生长和传 的绿色阻垢剂在生态效益方面具有更显著的优势，
播，较高质量浓度的 CMI 具有更多的带负电荷的官 但复杂的生物成分阻碍了更深入的机理研究，较高
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能团进而增强了与 Ca 之间的吸附力，这也是高质 质量浓度的提取物才可达到理想的阻垢能力。
量浓度 CMI 具有更显著的抑制效果的原因。BOELS 阻垢剂的选取应对运行成本和排放成本综合考
等 [58] 验证了 CMI 抑制 CaCO 3 结晶的有效性，发现 量，绿色阻垢剂对环境的污染小且降解能力较好，
CMI 可以减缓 CaCO 3 的自发沉淀，在使用 HEDP、 因而可以节约排放费用。但是绿色阻垢剂的阻垢性
ATMP、CMI 这 3 种阻垢剂抑制 CaCO 3 结垢测试中 能较传统化学阻垢剂仍有差距，在保持相同阻垢能
发现，CMI 的抑制性能明显优于另两种磷酸盐，所 力时，相同剂量的绿色阻垢剂比传统阻垢剂只有具
以，CMI 在取代磷酸盐阻垢剂方面具有较大的潜力。 有相同或更长的停留时间，才可认为绿色阻垢剂在
ABDEL-GABER 等 [14] 将无花果叶片干燥并研 使用寿命上更具有优势。绿色阻垢剂的性能也受到
磨后与蒸馏水配制成溶液，分别用电化学阻抗谱 合成工艺的影响，复杂的水质环境和污水排放标准
（EIS）技术和计时电流法来表征和观测 CaCO 3 在 的提高，要求绿色阻垢剂在保持可生物降解的情况
无花果提取物作用下的生长情况，两种方法都表明 下进一步提高阻垢效率和稳定性。绿色阻垢剂的作
混合溶液具有抑垢能力。ABDEL-GABER 等 [59] 对橄 用机理有待更深入的研究，从而开发出更多种类的
榄叶提取物进行了同样的研究，橄榄叶提取物对 绿色阻垢剂来满足实际需求，在工业水处理中的现
CaCO 3 生长的抑制能力非常出色，同时橄榄叶提取 场应用需有更多的研究和报道。
物对钢铁在盐水中的缓蚀效率较高。AIDOUD 等 [60]
研究了橄榄叶提取物在 25~60 ℃时的除垢性能，结 3 物理除垢方法
果发现，随着温度的升高，橄榄叶提取物的阻垢能 物理除垢方法较阻垢剂的作用机理不同，表 3
力会减弱。BELARBI 等 [61] 将银白指甲草的干叶和花 列举了较为常用的物理除垢方法，并对物理除垢方
朵配制成水溶液并进行了萃取，该萃取液在 20 和 法的特性进行了描述。管内插入物不仅有阻垢除垢
45 ℃时具有良好的除垢作用，在 60 ℃时除垢效果 的作用 [64-66] ，还可以强化传热。管内插入物常见的
明显下降。HAN 等 [62] 从中国台湾地热地区提取了嗜 有螺旋带和弹簧，它们会对管内的流体产生扰动，
热细菌，经过培养、收集并富集了嗜热细菌所分泌的 提升流体速度并产生湍流，增大流体对壁面的剪切
蛋白质，在模拟的地热条件环境下研究了不同菌落所 力从而实现换热面的清洁。EIAMSA-ARD 等 [67] 在
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分泌的蛋白质对 Ca 的吸附性能，发现每毫克的蛋白 换热管路中加装螺旋纽带，虽然增大了管路的流动
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质最多可吸收 1.94 mg Ca 。 阻力，但可以极大地增强管道的换热能力，最大平
CHEN 等 [63] 将烟梗提取物（TSE）和 PASP 合成 均努塞尔数可提升至 160%，有助于去除管道内表
了新的阻垢剂（TPP），通过静态沉积实验观察比较 面的污垢。

表 3 物理除垢方法
Table 3 Physical descaling methods

除垢方法 特性描述 参考文献
管内插入物 管内插入物可以强化管子传热并减小管壁结垢速率，但会增大流动阻力 [67]

弹丸除垢 弹丸对管壁污垢有较好的去除效果，但会降低管道的阻垢能力 [69]
超声波除垢 超声波对强化传热和去除污垢有着积极的促进作用，但作用效果受到声强和距离的影响 [73]
电子水处理技术 通过电子发生装置产生磁场、电场或电磁场等，进而改变水体性质、垢层结构和形貌来实现防污去污 [76]
的目的，但作用效果随着水浓缩倍数的提升逐渐减弱