动态平衡, 阻垢剂能够吸附到成垢物质上, 并影响 垢的生长和溶解的动态平衡。 阻垢剂的阻垢机 理 主要有以下几种:

  碳酸钙微晶成长时按照一定的晶格排列, 结 晶致密而坚硬。 加入阻垢剂后, 阻垢剂吸附在晶体 上并掺杂在晶格的点阵中, 对无机垢的结晶形成 了干扰, 使晶体发生畸变, 或使大晶体内部的应力 增大, 从而使晶体易于破裂, 阻碍了垢的生长。

  利用蒸发浓缩实验, 可确定特定水样的极限 碳酸盐硬度。 阻垢剂的存在提高了极限碳酸盐硬 度。 依据使用不同阻垢剂时极限碳酸盐硬度的不 同, 可以评定阻垢剂的性能[ 20222 ]。 极限碳酸盐硬度 较静态阻垢法实验准确、 可靠、 能提供更多有价值 设备, 具有较高的实用价值, 尤其是在拟订阻垢配 方时的阻垢剂筛选阶段。 的数据; 较动态模拟实验简便而准确, 不需复杂的 过去对于蒸发浓缩终点判断, 没有全面而确 切的定论。王永仪等[ 23 ] 通过对晶体生长过程的分 析与实验验证, 提出了蒸发法评定阻垢剂性能时 浓缩终点的判断指标: 即随着浓缩过程的进行, 以 总碱度计浓缩倍数停止升高或降低, 就认为己达 所能维持的极限碳酸盐硬度。

  聚丙烯酸类阻垢剂能在金属传热面上形成一 种与无机晶体颗粒共同沉淀的膜, 当这种膜增加 到一定厚度后, 在传热面上破裂, 并带一定大小的 垢层离开传热面。 由于这种膜的不断形成和破裂, 使垢层的生长受到抑制。

  认为对有机膦酸盐类阻垢制的作用是由于阻 垢剂在生长晶核附近的扩散边界层内富集, 形成 双电层并阻碍垢离子或分子簇在金属表面凝结。 上述的几种机理是目前人们普遍认同的推 测, 对于阻垢剂的阻垢机理还有待于进一步研究。

  3 上海市高等学校科学技术发展基金 ( 编号: 020K01) 及上海市 教委重点培育学科基金资助项目。

  丙烯酸类、 膦酸类、 膦羧酸类和有机磷酸脂类等。 阻垢剂的阻垢机理很复杂, 随着沉淀过程 动力学、 成垢预测模型和各种阻垢技术的大量研 究, 使成垢机理的研究和结垢的控制有了很大的 进展

  过一定时间, 使碳酸钙或硫酸钙沉淀完全。 然后, 用已知浓度的 ED TA 溶液测定水中的剩余硬度, 得到用作比较的空白试验值。 在同样组成的溶液 中, 加入一定量的阻垢剂, 测定其剩余硬度值。 所 得数值与空白值相比即为阻垢率。 水中剩余硬度 值越大, 则阻垢效果越好。 静态法设备简单, 试验周期短, 可一起进行大 批量筛选, 但操作时控制条件不同, 对测试结果有 很大影响。 同时也存在许多缺点: ① 它只能反映 水体中无机垢沉淀量, 不能反映出垢的形态、 粘着 性和结晶特性, 也不能用这一方法来测试污泥。 ② 虽能在较高的温度下来测试, 但该温度为 水体温度而非传热面温度。③ 测试方法中未考虑 像流速、 腐蚀、 表面状态等对结垢有明显影响的因 素及微生物等的拖曳效应。 因此, 静态法只能用于初步筛选, 陈文谨 [ 14 ] 等在该法的应用中, 比较了不同的实验药品及操 作方法对阻垢率测定的影响, 提出了一个不易受 各种条件变化干扰、 重现性好、 可信度高的实验方 案。

  晶体生长理论认为碳酸盐必须要达到一定的 过饱和才能析出沉淀, 析出时的溶液 pH 值就是 临界 pH 值, 即 pH c。 当水的实测 pH 值超过 pH c 则结垢; 小于 pH c 则不会结垢。 张青等

  摘要: 较详细地介绍了目前循环冷却水常用阻垢剂的阻垢机理, 包括晶格畸变、 络合增溶、 凝聚与分散、 再生 —自解脱膜假说、 双电层作用机理等。同时介绍了评定阻垢剂的方法如静态阻垢法、 动态模拟法、 临界 pH 法、 鼓泡法、 极限碳酸盐硬度、 浊度测定法、 钙离子选择电极电位分析法、 玻璃电极法、 恒定组分技术和电化学方 法的原理、 特点和适合使用的范围。 关键词: 阻垢剂; 阻垢机理; 评定方法

  工业循环冷却水系统为了尽量节约水资源而 提高浓缩倍数, 但却加快了一些难溶钙盐的沉淀 趋势, 使结垢问题更严重。 结垢会降低传热效 率, 阻塞水流, 产生垢下腐蚀, 从而增加了设备的

  良好状态的关键。 目前国内外循环冷却水系统普 遍采用阻垢剂, 以延缓无机垢的生成。 阻垢剂的发 展经历了从最初的天然有机物到无机聚磷酸盐,

  利用扫描电镜可以观察晶体的成核、 生长、 聚集和 吸附, 还可以表征垢的沉淀过程中微粒大小、 形 态、 和频率 [ 10 ]。在相同实验条件下, 可以研究不同 阻垢剂对晶体的生长、 碳酸钙的成核频率、 生长速 率以及微粒形态的影响。 利用原子显微镜研究阻 垢剂存在时碳酸钙晶体的生长, 能够准确的看出阻垢剂 对生长的抑制作用是由于其有限吸附进入晶体表 面步边缘、 坎坷等活性生长点[ 11 ]。x —衍射观测法 是研究晶体生长的一种有效方法。 从垢样的 x — 衍射图, 通过比较衍射强度、 衍射角变化及晶轴等 参数, 能判断阻垢剂存在前后垢样的细碎程度、 晶体的畸变程度及晶系的变化, 这就从微观上解 释了晶体生长的抑制过程[ 12 ]。

  阴离子型阻垢剂, 在水中解离生成的阴离子 在与碳酸钙微晶碰撞时, 会发生物理化学吸附现 象, 使微晶粒的表明产生双电层, 使之带负电。 因 阻垢剂的链状结构可吸附多个相同电荷的微晶, 静电斥力可阻止微晶相互碰撞, 从而避免了大晶 体的形成。 在吸附产物碰到其它阻垢剂分子时, 将 已吸附的晶体转移过去, 出现晶粒均匀分散现象, 从而阻碍了晶粒间和晶粒与金属表面的碰撞, 减 少了溶液中的晶核数, 将碳酸钙稳定在溶液中。

  环境问题的日益严重, 阻垢剂也正在向无毒无害 的无磷、 低磷新型高效的环境友好型绿色阻垢剂 的方向发展[ 1 ]。 阻垢剂发展的一个关键是掌握准 确有效的评价方法、 研究其总体性能及其分子结 构等对垢形成基本过程的影响。 随着阻垢剂的不断开发, 出现了许多新的有

  效评定阻垢性能的方法。 本文对人们普遍认同的 阻垢剂的阻垢机理及几种传统的阻垢剂评定方法 及其发展作了综述。

  垢剂筛选有指导作用。 动态法是在模拟换热器运 行工况条件下操作并对操作参数进行精确控制, 通过检验测试垢厚、 传热温差及污垢热阻等因素, 得出 阻垢剂对传热面的压制效果。 这种方法可靠性高, 但操作相对复杂。

  络合增溶作用是阻垢剂在水中能够与钙镁离 子形成稳定的可溶性螯合物, 将更多的钙镁离子 稳定在水中, 从而增大了钙镁盐的溶解度, 抑制了 垢的沉积。

  是目前普遍的使用的方法, 其原理为: 配制一定 体积、 浓度的含 Ca 2 、 g 2 硬水, 加入等当量的 M