什么叫分散阻垢劑？分散阻垢劑的作用機(jī)理又是什么呢？常用的分散劑有哪些？小尤優(yōu)課堂的第九講，我們一起來了解分散阻垢劑。

熱網(wǎng)系統(tǒng)采用加防腐阻垢劑進(jìn)行水處理過程中，藥劑是否有分散性、分散性的好壞很重要。因?yàn)榉稚⑿圆缓玫脑?，加藥軟化水處理后的沉淀物會在金屬表面生成二次垢，?dǎo)致鍋爐和管網(wǎng)金屬表面結(jié)垢腐蝕，直接影響換熱，嚴(yán)重時會發(fā)生爆管，不能保證鍋爐和管網(wǎng)的安全運(yùn)行和正常供熱。所以，防腐阻垢劑必須具有分散阻垢劑的功能。那么什么叫分散阻垢劑？分散阻垢劑的作用機(jī)理又是什么呢？常用的分散劑有哪些？小尤優(yōu)帶您一起去了解。

1、什么叫分散阻垢劑？

分散阻垢劑是指具有能分散水中的難溶性無機(jī)鹽、阻止或干擾難溶性無機(jī)鹽類在金屬表面的沉淀、結(jié)垢功能，并維持金屬設(shè)備有良好的傳熱效果的一類藥劑。

2、分散阻垢劑的作用機(jī)理是什么？

分散阻垢劑的作用機(jī)理分為：晶格畸變作用、絡(luò)合增溶作用、靜電斥力作用。

(1) 晶格畸變作用

分子中的部分官能團(tuán)在無機(jī)鹽晶核或微晶上，占據(jù)了一定的位置，阻礙和破壞了無機(jī)鹽晶體的正常生長，減慢了晶體的增長速率，從而減少了鹽垢的形成；

(2) 絡(luò)合增溶作用

共聚物溶于水后發(fā)生電離，生成帶負(fù)電性的分子鏈，它與Ca2+形成可溶于水的絡(luò)合物或螯合物，從而使無機(jī)鹽溶解度增加，起到阻垢作用。

(3) 靜電斥力作用

共聚物溶于水后吸附在無機(jī)鹽的微晶上，使微粒之間斥力增加，阻礙它們的聚結(jié)，使它們處于良好的分散狀態(tài)，從而防止或減少垢物的形成。

3、常用的分散阻垢劑

下面介紹下常用的幾種有機(jī)膦酸鹽和膦酸酯等分散劑：

(1) 氨基三亞甲基膦酸ATMP 分子式：N(CH2PO3H2)3

ATMP在通常條件下為白色顆粒狀固體。不易吸潮，易溶于水，化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好，與稀硫酸煮沸也不會分解。ATMP與聚磷酸鹽、聚羧酸鹽、亞硝酸鹽有良好的協(xié)同能力，可以有效地防止水中成垢鹽類形成水垢。它也具有緩蝕作用，作為陰極型緩蝕劑。是工業(yè)循環(huán)冷卻水處理領(lǐng)域常用的阻垢劑和緩蝕劑。ATMP用于水垢抑制時，主要是抑制碳酸鈣垢。ATMP做阻垢劑單獨(dú)使用濃度≤10mg/L；ATMP做緩蝕劑單獨(dú)使用濃度≥100mg/L；ATMP與低分子量阻垢劑復(fù)合使用濃度≤5 mg/L。投加質(zhì)量濃度（按活性組分）一般為1~20 mg/L。若再高，在一定范圍內(nèi)反而致垢。為更好的發(fā)揮其阻垢作用，常與聚羧酸鹽共用。

ATMP抵抗氧化性殺菌劑（例如氯氣）分解能力不如HEDP強(qiáng)，因此，在用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)時，其投藥點(diǎn)亦應(yīng)與氯氣的投藥點(diǎn)隔開。ATMP對銅及其合金具有腐蝕作用。因此，在用它來阻垢時，必須與唑類銅緩蝕劑合并使用。

(2) 羥基亞乙基二膦酸HEDP 分子式：(C2H8O7P2 )

HEDP為白色結(jié)晶狀粉末，易溶于水。工業(yè)產(chǎn)品含量一般為50%~62%的無色至淡黃色粘稠透明水溶液。

HEDP廣泛應(yīng)用于工業(yè)水處理中作為阻垢劑，也用作緩蝕劑。適用于鍋爐水、循環(huán)冷卻水及油田水的處理。

HEDP作為陰極型緩蝕劑，與無機(jī)聚磷酸鹽相比，緩蝕率約高4倍，HEDP可與水中金屬離子形成六元環(huán)螯合物，尤其與鈣離子形成膠囊狀大分子螯合物，阻垢效果較好并具有“溶限效應(yīng)”。

HEDP與其他緩蝕劑、阻垢劑配合使用，具有協(xié)同效益，可提高藥效。如與鉻酸鹽、聚磷酸鹽、鉬酸鹽、硅酸鹽、亞硝酸鹽、鋅鹽、聚羧酸鹽及其衍生物等配合。本品用量一般為1~3mg/L。

本品對銅及其合金具有腐蝕作用。因此，如水系統(tǒng)中有銅材時，用它來阻垢，必須與唑類銅緩蝕劑合并使用。

HEDP抵抗氧化性殺菌劑（例如氯氣）分解的能力雖然較氨基膦酸強(qiáng)，但畢竟能被其分解降低藥效。因此，在用于循環(huán)冷卻水時，其投藥點(diǎn)應(yīng)與氯氣的投藥點(diǎn)隔開。

(3) 2-膦酸基-1,2,4-三羧酸丁烷PBTCA 分子式：C7H11O9P

通常狀態(tài)下為玻璃狀固體，只有在100℃和真空條件下才能勉強(qiáng)脫去所含的全部水分。由于它具有膦酸基又有羧酸基的結(jié)構(gòu)特性，導(dǎo)致其具有良好的緩蝕阻垢性能，且優(yōu)于常用的有機(jī)膦酸（HEDP、ATMP、EDTMP）特別是在高溫下阻垢性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于有機(jī)膦酸，同時能提高鋅的溶解度，甚至在pH值為9.5時也能使鋅處于溶解狀態(tài)。

在循環(huán)冷卻水處理系統(tǒng)、油田注水系統(tǒng)中用作阻垢劑和緩蝕劑。PBTCA具有優(yōu)異的阻垢和緩蝕性能，且耐高溫，耐氯分解，含磷量低，對環(huán)境的影響小。特別適用于高溫、高硬度、高pH值、高濃縮倍數(shù)的苛刻水質(zhì)條件。

在工業(yè)水處理過程中很少單獨(dú)作為緩蝕劑使用，由于PBTCA與Zn2+等緩蝕劑存在較好的協(xié)同作用，一般與Zn2+復(fù)配用作冷卻水系統(tǒng)的阻垢緩蝕劑。pH值適用范圍為7.0~9.5。常與其他水處理一起組成全有機(jī)配方使用。

(4) 多元醇膦酸酯 分子式：PO4HR1R2

多元醇膦酸酯分為兩類：

A類為不含氮的多元醇膦酸酯，即多數(shù)為聚氧乙烯醚的膦酸酯，為棕色膏狀物；

B類為含氮的多元醇膦酸酯，即多羥基化合物的膦酸混合脂，為醬黑色粘稠液體。

A類多元醇膦酸酯特別用于油田回注水的阻垢。B類多元醇膦酸酯用于煉油廠、化工廠、化肥廠、空調(diào)系統(tǒng)和銅制換熱器等循環(huán)冷卻水的阻垢劑，特別對油田的含油污的冷卻水有特殊的處理效果。

多元醇膦酸酯在阻垢方面是很有效的，甚至在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中已有鈣垢沉淀的情況下，可以使之逐漸疏松消解，生成易于流動的絮狀物而被水帶走。它對硫酸鈣垢有較好的阻垢作用，而對碳酸鈣垢的作用較差。

多元醇膦酸酯在緩蝕方面也是很有效的。有機(jī)膦酸酯主要是一種對金屬鐵的緩蝕劑，但聚氧乙烯基膦酸酯和聚氧乙烯基焦膦酸酯由于在分子中引進(jìn)了多個氧乙烯基，所以與一般的有機(jī)膦酸酯相比，不僅提高了對碳酸鈣的阻垢和對泥沙的分散能力，也提高了其緩蝕性能。尤其還消除了一般的有機(jī)磷酸酯易水解成正磷酸鹽的缺點(diǎn)，其穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般的有機(jī)磷酸脂。

多元醇膦酸酯適用于銅材質(zhì)換熱器等不能使用氯氣作為殺菌處理的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。也特別適用于作油田污水回注過程中的阻垢劑。還可與聚磷酸鹽、鋅鹽復(fù)配，作為阻垢緩蝕劑使用。一般可在pH值7.0~8.5左右使用。

4、常用的聚合物的分散劑

(1) 丙烯酸-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物AMPS

分子式：(C3H4O2)m(C7H13NO4S)n

無色或淡黃色透明粘稠液體，能與水無限溶。

含AMPS共聚物在工業(yè)循環(huán)冷卻水處理中是良好的阻垢分散劑。與傳統(tǒng)的丙烯酸類阻垢分散相比，該種阻垢分散劑在高溫、高堿度、高硬度、高pH值條件下，不僅對水中碳酸鈣、磷酸鈣、硫酸鈣、氫氧化鐵等沉積物有良好的抑制作用，對Zn2+、Mn2+、Fe2+等離子及粘泥和氧化鐵均具有優(yōu)良的分散性能且能有效地分散顆粒物，穩(wěn)定金屬離子和有機(jī)膦酸。該種阻垢分散劑水解率低，尤其適用于全有機(jī)系配方，在高硬度和高pH值的循環(huán)冷卻水中應(yīng)用。

因?yàn)楣簿畚镏泻谢撬猁}基團(tuán)，可以有效地防止由于均聚物與水中離子反應(yīng)而產(chǎn)生難溶性鈣凝膠。且無論是單獨(dú)使用還是與鋅鹽、磷酸鹽等復(fù)配使用，均表現(xiàn)出較好的阻垢和緩蝕性能。當(dāng)它與硼酸鹽、鋅鹽復(fù)配時，可組成對碳鋼有良好緩蝕作用的緩蝕劑。該共聚物可與許多緩蝕劑、阻垢劑復(fù)配使用，尤其是與鋅鹽、磷酸鹽、有機(jī)磷酸鹽復(fù)配使用時，產(chǎn)生明顯的協(xié)同增效作用。它可適用于循環(huán)冷卻水堿性運(yùn)行和高濃縮倍數(shù)的水質(zhì)。對環(huán)境無污染，廣泛適用于鋼鐵、石油化工、化肥、電力等工業(yè)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。

(2) 使用時應(yīng)注意：

• 含AMPS共聚物隨AMPS含量的不同及共聚物中其他組分的差異，產(chǎn)品的性能各不相同，應(yīng)根據(jù)水質(zhì)的情況進(jìn)行選擇。

如：對于高硬度的結(jié)垢性較強(qiáng)，腐蝕性較弱的水質(zhì)，可選擇丙烯酸含量較高的共聚物，既可以降低成本又可達(dá)到良好的足夠效果；

對于磷酸鹽、鋅鹽含量較高的水處理配方，應(yīng)選擇AMPS含量高或第三單體阻磷酸鈣和穩(wěn)定鋅性能好的共聚物，以保證循環(huán)水中的鋅和磷酸鹽的穩(wěn)定性。

• 作為工業(yè)循環(huán)冷卻水處理用阻垢分散劑，含AMPS共聚物可單獨(dú)使用，也常與其他藥劑如聚磷酸鹽、有機(jī)膦酸鹽、鋅鹽以及水處理用的羧酸聚合物、共聚物配合使用，能取得良好阻垢緩蝕效果。單獨(dú)使用時，投加量一般為2~10mg/L，連續(xù)投加。但在大多數(shù)情況下是與多種水處理藥劑復(fù)配使用。

• 含AMPS共聚物具有優(yōu)異的對氧化鐵的分散性能，特別是在中性或堿性水處理配方中，并且具有一定的緩蝕效果，與緩蝕劑復(fù)合使用有協(xié)同增效作用。

• 含AMPS共聚物不僅在高硬度水中具有優(yōu)異的阻垢性能，由于其對鋅鹽有很好的分散性能，可使循環(huán)水中的鋅離子含量高達(dá)5 mg/L以上，為保證低硬度的或各種腐蝕性水質(zhì)降低腐蝕速率、提高處理效果提供了可能。

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