Page 91 - 《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 ·2453·

水垢并减少进入系统的二价盐，合理的使用流程仍 在交变电磁场和超声波作用下的除垢效果，结果表
对系统减缓结垢具有重要的参考价值。 明，在交变电磁场作用下，EDTMPS 的除垢作用显
KIRBOGA 等 [96] 研究了添加 CMI 和超声波共同 著提高，在较低质量浓度情况下，其具有良好的除
施加时对 CaCO 3 晶型的影响，当有超声处理时球霰 垢性能。而在超声波作用下，EDTMPS 的除垢效果
石含量增加，较高的振幅促进了球霰石的生成，CMI 减弱，这是因为，超声波会破坏所形成的螯合物的
抑制了球霰石向方解石的转变。HAN 等 [75] 研究了乙 结构。因此，超声波和螯合剂类化学阻垢剂的联合
二胺四亚甲基膦酸钠（EDTMPS）化学阻垢剂分别 使用需谨慎。

表 4 组合除垢方法
Table 4 Combined descaling methods
除垢方法 特性描述 参考文献
电子防污技术和刷子 经电子除垢仪处理后产生的水垢可以被刷子更高效地去除 [94]

电子防污技术和超声波 电子防污技术和超声波共同作用时 CaCO 3 沉淀的晶体尺寸显著减小 [95]
外部磁场和 CSI 在含有 CSI 的循环系统中，施加外部磁场可以加快 CaCO 3 沉淀的生成 [91]
CMI 和超声波 超声波和 CMI 共同作用对 CaCO 3 晶体产生了影响，较高振幅的超声波促进了球霰石的生 [96]
成，CMI 抑制了球霰石向方解石的转变

EDTMPS 和超声波 超声波破坏了[Ca(EDTMP)(H 2O) 2]•H 2O 的结构，从而削弱了 EDTMPS 的阻垢性能 [75]
EDTMPS 和电磁场 交变电磁场提高了 EDTMPS 的除垢性能，两者共同作用时，EDTMPS 在较低质量浓度情 [75]
况下就具有良好的除垢性能
PESA 和磁场 磁场提高了 PESA 的阻垢能力，在高硬度水中两者的协同作用更加显著 [97]

PESA 和高压静电场 高压静电场增加了 CaCO 3 晶体结晶过程的自由能，因而提高了 PESA 的阻垢能力 [98]
ESA-IA-AMPS 共聚物和磁场 磁场提高了 ESA-IA-AMPS 共聚物的阻垢能力，两者共同作用时影响了 CaCO 3 晶体的生长 [99]

王丽梅等 [97] 研究了 PESA 和磁场的协同阻垢效 5 结语与展望
果，施加磁场后，质量浓度为 8 mg/L PESA 的阻垢
率与质量浓度为 20 mg/L PESA 的阻垢效率相当，结 循环冷却水系统是工业生产的重要组成部分，
果表明，外加磁场显著节约了阻垢剂的用量。李海 冷却水的用量在工业用水中占比较高，结垢层的主
花等 [98] 发现，PESA 在使用高压静电场处理后的水 要成分为 CaCO 3 ，如何预防和减缓 CaCO 3 在换热表
样中表现出更高的阻垢能力，在动态阻垢实验中阻 面结垢具有经济价值和研究意义。传统化学阻垢剂
垢效率提升了 14.5%。闫美芳等 [99] 研究了环氧琥珀酸- 的水体污染问题限制了其进一步的发展，因此，元
衣康酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（ESA-IA-AMPS） 素成分和降解特性得到较大改善的绿色阻垢剂更加
共聚物在有无外加磁场时的阻垢能力，结果表明， 受到青睐，阻垢剂的生态环境效益已成为重要的性
共聚物和磁场的共同作用提高了 ESA-IA-AMPS 的 能评价指标，阻垢剂的开发也将围绕绿色环保和性
阻垢能力，在同样的阻垢性能要求下，施加外部磁 能高效方面进行展开。通常，单一的化学除垢方法
场可节约药剂量达 33%以上。 难以满足实际除垢的需求，仍需物理除垢方法去除
多种除垢方法的组合使用为解决系统结垢问题 致密的垢层，组合阻垢除垢方法为除垢需求带来了
提供了更宽广的思路，阻垢剂的使用会产生环境污 新的解决思路，因此，探索组合除垢方法在工业水
染等问题，但阻垢剂有较高的阻垢除垢能力，并且 处理领域具有更加广阔的研究前景和实用价值。针
可以有效降低水质硬度。物理除垢方法的阻垢除垢 对循环冷却水系统除 CaCO 3 污垢的研究现状，得出
能力较低，但并不会污染水体。电磁场等物理除垢 了以下 3 点结论：
方法可以显著影响阻垢剂的阻垢性能，使用合适的 （1）开展循环冷却水系统多种工况下 CaCO 3 结
物理方法，部分阻垢剂在低质量浓度下就有较高的 垢的理论机理研究。实际生产现场中换热设备的材
阻垢能力，这种组合除垢方法减少了阻垢剂的使用 质不尽相同，循环冷却水水质和系统工艺流程也有
量，可以大幅降低有较大循环量和排污量的循环冷 所差别，导致 CaCO 3 结垢的成因和程度复杂多变，
却水系统的工业水处理成本。 选取典型的工况进行 CaCO 3 污垢的模拟生成实验，