阻垢剂是一种具有能分散水中的难溶性无机盐、阻止或干扰难溶性无机盐在金属表面的沉淀、结垢功能,并维持金属设备有良好的传热效果的一类药剂。
当介质中某成分在运行环境下过饱和时,阻垢剂易导致结品和沉淀的发生。系统中垢的生成一般分为 5 步,形成饱和液,形成过饱和液,形成分子,生成核晶体生长堆积形成垢层。循环周期越长,浓缩倍上升,水质中的离子含量增高成垢阴、阳离子碰撞沉积的概率增大;垢沉积现象易受温度干扰,当系统运行温度上升垢层更易形成;pH 的增高也会使得结垢趋势加重。由此可知,垢的生成受到系统运行条件的多方面影响,易表面沉积,且热阻较高,导致系统效率受阻,另外垢层与管道接触处的空隙腐蚀更加严重,危害系统安全。
工业生产为达到节水的目的,需增大循环介质的浓缩倍率。此方法的实施使得垢的沉积难以避免,阻垢剂为保障系统的安全运行,稳定其生产效率,常采用物理法和化学法来减缓垢的生长。
物理法除垢是通过将电场,磁场,超声波等物理条件作用于循环介质中,改变介质的物理特性,抑制晶体生长。通过文献查阅可知,阻垢剂当非匀强静电场作用于系统时会使得介质中的粘度增加,晶核生成速度受到抑制,从而减少结垢现象的发生。
化学法除垢主要为通过在介质中添加药剂来达到抑制结垢的效果,这种方法不需改变原生产系统,可以在不改进系统或添加大型设备的情况下保证系统安全,阻垢剂具有便捷成本投入较少,效果可观等诸多优势。阻垢剂便是其中颇具代表意义的一类,最早投产的多为天然组分,这类药剂一般性能波动大,容易受运行环境影响。为解决此类问题,其后磷系、羧酸类以及磺酸类共聚物阻垢剂开始面向市场,药剂性能更稳定,阻垢剂合成技术成熟,渐渐占据了主要市场。但随着对机理的进一步研究,发现部分磷系药剂会导致磷酸钙的生成,不利于系统安全。且随着环境保护意识的增强,研究者们开始提出聚天冬胺酸(PASP)和聚环氧琥珀酸(PESA)等环保药剂,并逐渐受到了国际认可,使得药剂体系进一步提升。
阻垢剂进入水体后可与成垢离子碰撞络合,这些络合物具有溶解性,使得部分成垢离子得以稳定存在于介质中,部分药剂甚至可对一些小颗粒进行鳌合,从而进一步减缓沉积。