在工業污水處理中阻垢劑的使用是用化學方法和物理方法去除水中雜質的過程, 工業水通常包含冷卻水和鍋爐用水, 研制阻垢劑處理工業水中的雜質。重復運用循環冷卻水可以具體提高工業用水的使用效率, 但是重復運用循環水會出現鹽積累的問題, 鹽的積累會污染和腐蝕換熱設備, 降低傳熱效率, 提高設備維護成本, 存在一定的安全隱患。物理除垢和化學除垢是常用的除垢方法。物理除垢法是運用機械方法除去污垢的過程。化學除垢法是使用化學方法去除污垢, 預防生垢的過程。包含阻垢劑法、離子交換法、石灰軟化法等。阻垢劑法是向工業水中加入阻垢劑去除污垢的過程, 阻垢劑法的優點有操作簡單、設備簡潔、成本低廉低等, 目前在生產中運用廣泛。

阻垢劑的阻垢原理是凝聚和分散的機理、絡合和增溶的機理、晶格畸變的機理。絡合增溶應用在中低硬度水之中, 凝聚分散用于高硬度水, 晶格畸變用于高硬度高垢水。

1、凝聚分散

陰離子阻垢劑在水中分解成大量的陰離子, 陰離子和CaCO₃晶體相撞時, 產生反應物理化學, 并且CaCO₃晶體的表面形成雙電層同時帶負電。大部分的污垢也帶負電, 遇到CaCO₃微晶會產生互斥現象, 污垢晶粒在水中處于懸浮狀態。阻垢劑以鏈狀結構的形式存在于水中, 吸附相同種類電荷的微晶, 并且相同種類的電荷產生排斥力。在水中形成較小的晶體, CaCO₃微晶穩定存在于水中。凝聚分散類阻垢劑包括聚丙烯阻垢劑、有機磷酸鉀類阻垢劑。聚丙烯類阻垢劑在金屬表面形成薄膜, 膜和晶體結合后在水中沉淀。膜的厚度達到一定數值時就會發生破裂, 破裂后將膜上的污垢一起帶走。膜不斷破裂、形成, 在水中形成相對穩定的環境。有機磷酸阻垢劑是通過在生長核附近聚集阻垢劑而形成的擴散層, 并且構建雙電層以阻礙離子結垢形成和分子聚集。

2、晶格畸變

晶格畸變是阻垢劑官能團與金屬離子產生螯合反應。在晶格生長期間, 阻垢劑離子分布在晶格中, 晶格變形, 晶體內的應力變大。晶體破裂, 阻礙了污垢的生長, 將CaCO₃污垢變成軟垢, 隨著水流沖走, 阻礙污垢繼續生長。晶格畸變類的阻垢劑是有機磷酸阻垢劑。向水中加入有機磷酸阻垢劑, 有機磷酸被CaCO₃晶體的增長點吸附, 有機磷酸和鈣離子反應形成螯合物, 改變了晶體的生長方向, 導致晶體生長扭曲, 抑制晶體不斷生長, 抑制污垢的形成, 減少水中污垢的含量。

3、絡合增溶

絡合增溶的工作原理是阻垢劑與Mg²⁺、Ca²⁺形成螯合物并溶于水中, 增加水內Mg²⁺、Ca²⁺的含量, 增加了水中CaCO₃的溶解度, 水中污垢的沉積降低。絡合增溶阻垢劑包含一些有機磷酸鹽阻垢劑、亞硝酸鹽阻垢劑。一些磷酸鹽阻垢劑不僅與Mg²⁺、Ca²⁺形成穩定的絡合物, 與CaCO₃晶體中的Ca²⁺也形成穩定的絡合物, 阻礙其他CaCO₃晶體排列在晶體中。亞硝酸鹽類除垢劑絡合增溶的效果非常顯著, 但是亞硝酸鹽類阻垢劑本身具有一定的毒性, 含有人體致癌成分, 目前已經禁止使用。

工業用水中使用阻垢劑, 應先考慮水質條件, 選擇合適的功能基團, 再選擇合適的阻垢劑。綠色環保類阻垢劑和功能全面的阻垢劑是未來的發展方向, 使用阻垢劑時在保證環保的同時, 還要具備滅菌、阻垢、抗腐蝕等功效。進一步研究成本低廉、環保能力強的符合阻垢劑, 符合社會發展的需求。

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