化学化工学院 表面物理化学课程论文.docx

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化学化工学院表面物理化学课程论文

分散阻垢剂的研究进展

XXX

摘要：

分散阻垢剂在工业循环水处理领域有着广泛的应用，其分散阻垢性能影响到生产的各个环节。

本文简要介绍了分散阻垢剂在国内外的发展历程。

重点介绍了分散阻垢剂的种类：

天然聚合物阻垢剂、合成聚合物阻垢剂和环境友好型共聚物。

并介绍了各种分散阻垢剂的合成方法。

对分散阻垢剂的作用机理做了详细的描述，解释了影响分散阻垢效果的重要因素。

最后，根据全文内容，对分散阻垢剂的研究方向作出了展望。

关键词：

循环水；表面活性剂；阻垢剂

ProgressonResearchoftheScaleInhibitor

Abstract:

Dispersionandscaleinhibitorsinindustrialwatertreatmentcyclehasawiderangeofapplications,anditsscaleinhibitionperformanceofdecentralizationinallaspectsofproduction.Thedevelopmentofscaleinhibitorathomeandabroadisintroducedinthispaper.Focusesonthetypeofdispersionandscaleinhibitors:

inhibitorsofnaturalpolymer,syntheticpolymerandtheenvironmentallyfriendlyscaleinhibitortypecopolymer.Andintroducedthesynthesismethodsofavarietyofdispersioninhibitors.Themechanismofthescaleinhibitorhasbeendescribeddetailedly,andexplainedthefactorswhichaffecttheeffectsofthescaleinhibitors.Finally,theprospectofscaleinhibitorswereintroducedaccordingtothefulltext.

Keyword:

circulatingcoolingwater;surfactant;scaleinhibitor

1前言

水处理剂是实施水处理技术的重要材料。

近年来水处理剂的发展已经成为新材料领域中化工产品的一个重要分支，也是环保节水节能产业的重要组成部分。

正确掌握与合理应用水处理药剂将对保护水资源、改善水环境及实现经济和社会的可持续发展起到积极的推动作用。

水处理剂包括缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂、清洗剂、预膜剂及消泡剂等。

有很多水处理剂兼有缓蚀和阻垢作用。

水处理剂的研发是水处理的基础，其研究和生产一直是人们所关注的热点。

阻垢剂是一种能够防止水垢和污垢产生或者抑制其沉积生长的化学药剂。

其中聚合物阻垢剂具有优异的阻垢性能、低公害或无公害、用量少、良好的溶限效应和协同效应等优点，为高浓缩倍数的碱性水处理技术在工业上的实施提供了条件。

2分散阻垢剂的发展历程

阻垢剂的开发与研究经历了无机盐、聚合电解质、天然高分子、有机膦酸、聚羧酸共聚物等阶段，已逐步由单一化技术向多元化复合型技术发展。

循环冷却水的高浓缩倍数运行已使阻垢分散剂成为工业水处理剂中发展最快的一个品种，也是当前国内外水处理剂研究开发的热点。

工业水处理剂的初期是使用丹宁、木质素、磺化木质素、磺化丹宁、改性淀粉和梭甲基纤维素等天然有机物质作为分散剂，控制水垢的生成、但这些天然分散剂在水处理应用中一般用量较大，效果差，庄高温下容易分解，因此目前只在少量商品复合配方中仍有使用。

20世纪60年代后期，聚磷酸盐、聚羧酸盐阻垢缓蚀剂开始出现，但品种单一，且对使用磷系配方所产生的磷酸钙垢控制作用很差。

随着磷系配方的发展和碱性水处理技术的开发及处理要求不断提高，近年国外开发了大量性能优良的二元、三元、四元水溶性共聚物。

它们的特点是不仅能抑制碳酸钙垢，同时对磷酸钙垢、碳酸钙垢、氧化铁、粘泥等也有很好的抑制分散作用，有的还有特殊作用，如能稳定锰离子，甚至能参与缓蚀等；20世纪70年代中后期，又开发具有不同官能团的聚合物类阻垢缓蚀剂，以适应各种不同水质要求；同时，也解决了有机膦酸阻垢剂出现后，冷却水系统阻Ca3（PO4）2垢的问题，并且，近年来，对共聚物结构及阻垢机理的大量研究表明，共聚物结构与阻垢剂性能关系极为密切，共聚物中的羧酸官能团对阻CaCO3、CaSO4垢起主要作用，而羟基、酰胺基等对阻Ca3（PO4）2垢有良好的效果。

3分散阻垢剂在循环水系统中的作用

水资源贫乏一直是我国面临的一大难题，尤其是近年来随着我国工业生产的迅速发展，工业用水量急剧上升。

如果将直流冷却水改为循环冷却水，即可节约95%以上的水量（以浓缩倍2.0计）。

但是用循环水取代直流冷却水后，随着冷却水在使用时的不断循环和浓缩，水中的矿物质含量会不断增加，又从冷却塔带人大量溶解氧、尘土、孢子和细菌，水质变坏，以致给整个冷却水系统带来了比采用直流冷却水时严重得多的腐蚀、结垢、菌藻和粘泥等问题。

解决这些问题的有效方法是在循环冷却水中添加阻垢剂。

因此，在循环水中加入合适的分散阻垢剂是极其重要的。

4阻垢剂的研究现状

4.1天然高分子阻垢剂

天然高分子阻垢剂在二十世纪60年代尚未合成聚合物阻垢剂时兴起并开始使用,作为阻垢剂使用的主要是天然有机化合物，其研究品种有木质素磺酸盐、单宁、淀粉、腐植酸钠等，这些天然高分子化合物大都兼存阻垢分散和缓蚀作用等多种功能。

木质素磺酸钠是造纸工业的副产物，是从亚硫酸盐造纸废液中分离出的，在水处理剂中应用很广。

木质素磺酸盐分子含有酚羟基、醇羟基、羧基、羰基、磺酸基等官能团。

羧基和磺酸基是絮凝官能团。

酚羟基、醇羟基、羰基对高价金属离子具有螯合作用，是阻垢官能团。

Ludwig[1]将从制浆废液中分离得到的木质素磺酸盐，与分子量为120～1000的聚乙二醇在碱性条件加热回流进行交联反应，得到的粘稠状的高聚物有很好的絮凝效果。

木质素磺酸盐可天然降解，对环境无二次污染。

单宁是由植物的种子的果实如（五倍子）中提取加工的天然产物，是自然界中十分丰富的天然有机资源之一，分子结构比较复杂。

单宁类化合物作为水处理的阻垢剂、除氧剂、螯合剂等早已有资料报道。

肖遥等[2]以落叶松拷胶为原料，开发出了一种新型的多功能水处理剂阳离子单宁JHF，其阻垢和缓蚀能力同HEDP相当，并且它同絮凝剂混合时阻垢缓蚀能力不明显下降。

4.2聚磷酸盐和有机磷酸盐阻垢剂

聚磷酸盐类多是无机型的聚合磷酸盐物质，常用的有六偏磷酸钠和三聚磷酸钠。

聚磷酸盐可以与水中的金属离子形成胶溶状态的络合离子，沉积于金属阴极表面形成电沉积层保护膜,抑制阴极反应而起到保护金属的作用，是水处理缓蚀剂研究应用最为活跃的一类。

另一方面，它有较好的吸附分散作用，因而能抑制无机盐的沉积。

但是，聚磷酸盐在使用时的明显弊病之一就是在酸性和较高温度的条件下，其水解产物正磷酸根与钙离子生成十分难以处理的磷酸钙垢或羟基磷灰石垢沉积在换热器管壁上，影响传热效果，常使设备产生蚀点。

此外，大量含磷废水排放易造成水体富营养化，促进水体中藻类迅速繁殖，引起蓝藻水华或赤潮，取而代之的是复合磷酸盐、有机膦酸和其它低磷或无磷药剂配方[3]。

有机磷酸盐与聚磷酸盐在许多方面相似，不易水解是不同于聚磷酸盐的显著优点。

有机磷酸盐在水处理方面和无机磷酸盐相比具有较好的化学稳定性，这是由于有机磷酸盐为C-P键，比聚磷酸盐的O-P键稳定得多，且在使用温度较高和pH较宽范围内不容易水解。

因此它的化学稳定性好，不易水解。

并且耐高温，特别适用于高硬度、高pH和高温下运行的冷却水系统，既具较好的缓蚀性能，又有优异的阻碳酸钙镁垢的作用，因而被广泛应用。

同时，它的阻垢性能比聚磷酸盐好。

曾有人试验，在钙硬度为1375mL的水中，投加5mL的有机磷酸，在90℃温度下经过120h，钙硬度中的50％~90％不会沉淀；而在同样条件投加5mL聚磷酸盐，则几乎无效。

第三，它还有与其他药剂共用时的良好协同效应，即在总剂量不变的情况下，药剂各自单独使用，其效果不如二者混合在一起使用的效果好。

有机磷酸与聚磷酸盐混合使用的效果比单用任何一种都好。

除了与聚磷酸盐外，它还与多种药剂有良好的协同效应。

除上述优点外，有机酸在高剂量下还具有良好的缓蚀性能，并且属于无毒或极低毒的药剂，因此在使用中可以不必担心环境污染的问题[4]。

虽然聚磷酸盐和有机磷酸盐存在着上述的缺陷，从目前我国石化企业水处理技术现状来看，有机磷酸盐系列水处理剂配方仍然占主导地位。

有机多元磷酸盐是目前国内外产量最大、应用最广的水处理剂，具有良好的化学稳定性、耐高温性，用量少、具缓蚀作用。

HEDP是目前我国工业循环冷却水处理中应用最广的一种有机多元膦酸，对抑制碳酸钙、水合氧化铁等的沉积有很好的效果。

广泛应用于电力、化工、冶金、化肥等工业循环冷却水系统及热水锅炉、换热器等的阻垢和缓蚀。

目前我国HEDP年产量近万吨，是国内产量最大的水处理剂品种，聚磷酸盐仍然是目前使用最广泛、最经济的冷却水缓蚀剂之一。

4.3羧酸类均聚和共聚物阻垢剂

20世纪60年代末、20世纪70年代初首先开发成功并投入使用的聚丙烯酸和聚马来酸使循环冷却水处理技术取得了突破性进展[5]。

该类阻垢剂中的羧基官能团对Ca2+、Mg2+、Fe3+等离子具有较强的螯合能力，不仅有分散、凝聚作用，还能在无机垢结晶过程中干扰晶格的正常排列，从而起到阻垢作用。

均聚物除具有良好的阻垢性能外，还能对非晶状的泥土、粉尘和腐蚀产物以及生物碎屑等起分散作用，应用广泛。

PMA结构中有甲基存在，增加了空间位阻效应，耐热性能优于PAA。

此类阻垢剂毒性较小、价格便宜、具有溶限效应，相对分子质量在3000到5000之间阻垢效果较好。

用药量低，一般药量在4mg·L–1左右即达较高阻垢率,几乎没有排放污染问题。

国外对此类阻垢剂的研究要比我国早得多并取得了相当的进展。

Doherty[6]等研究了在不同分子量的聚丙烯酸存在条件下草酸钙结晶水合物的结垢情况，最终确定分子量在2000~4000的聚丙烯酸对草酸钙的抑制效果最好。

聚丙烯酸酯作为水处理的阻垢剂也被广为应用，传统的测定水中聚丙烯酸酯浓度的方法只能测定其总浓度，而Akio[7]等探讨了一种新的方法，通过添加Cu2+的固体铜离子选择电极，利用电势测定法测定聚丙烯酸酯相对于Ca2+和碳酸钙等物质的有效浓度。

他们利用该方法控制聚丙烯酸酯的有效浓度，使其恰好可以阻止各种水循环系统中水垢的形成。

研究发现，仅含弱酸基团的羧酸基聚合物在高硬度水中容易生成难溶性的聚合物钙凝胶，特别是对磷酸盐的抑垢能力不理想。

在分子链中同时引入一些羟基、酰胺基等亲水性基团,可以保证共聚物的溶解特性而防止凝胶的产生，并可提高阻垢性能。

共聚物阻垢剂是进入80年代后开发的一种新型水处理剂，是以马来酸酐为主体的二元、三元甚至更多元的共聚物。

它的开发和应用是对无机垢控制的重大突破,使冷却水化学处理技术向前迈了一大步。

4.4磺酸类共聚物阻垢剂

磺酸类共聚物的研发始于20世纪80年代。

因磺酸基团属于亲水性基团，酸性较羧酸强，将其引入共聚物，可以有效地防止由于弱亲水性共聚物与水中离子反应，生成难溶性物质-钙凝胶，特别是对磷酸钙垢有较好的抑制作用。

在阻垢方面有突出优点,不受水中金属离子的影响,对于碳酸钙、硫酸钙、碳酸镁等垢都有良好的抑制。

常用的磺酸单体主要有苯乙烯磺酸、羟丙基磺酸烯丙基醚其中AMPS因为具有价格适中，对温度、水解和二价阳离子的作用稳定等特点，是目前使用最多的一种磺酸单体，以其作为共聚单体合成的磺酸共聚物格外引人注目。

Calgon公司以AMPS与AA共聚制得的产品TRC-223阻磷酸钙垢效果好，同时对阻碳酸钙、硫酸钙垢也有效，对水中的粘泥、氧化铁和硅铝酸盐等悬浮物有极强的分散作用。

美国Chemed公司以苯乙烯磺酸-丙烯酸的水溶性二元共聚物做冷水系统阻垢剂。

共聚物由丙烯酸与苯乙烯磺酸钠共聚而成，该共聚物对抑制碳酸钙垢、硫酸钙垢、磷酸钙垢及硅垢均有较好的作用并可与磷系、铝系药剂匹配使用。

该药剂适用于冷却水系统，投加量为20mg·L–1左右。

国内在20世纪90年代初开发磺酸类共聚物阻垢剂成功。

马志等以水为溶剂、过硫酸按为引发剂合成了AA-MA-AMPS三元共聚物。

4.5含磷聚合物阻垢剂

含有羧基和磺酸基的聚合物,虽对碳酸钙垢、磷酸钙垢、锌离子和氧化铁的阻垢分散能力较好,但它们的缓蚀性能不理想。

为了能够同时有效地抑制腐蚀和结垢，人们开始研制既能缓蚀又能阻垢的水处理剂。

含磷聚合物以其特有的阻垢缓蚀双重功效引起了研究者们的极大兴趣。

该类聚合物的特点是将羧基与磷酸基结合在同一个分子上,并以C-P键方式结合,相对于C-O-P键及O-P键，聚合物的稳定性明显提高，对成垢离子的抑制能力也增加。

含磷共聚物由无机单体次磷酸与其它有机单体如AA、MA、含磺酸基单体等共聚而成，一类称之为磷基聚羧酸或磷酸亚基聚羧酸（Phosphinopolycarboxylicacid,PCA），其特点是磷基=PO（OH）处于分子链中间[9]。

其分子结构式如下：

国外开发该类聚合物始于上世纪70年代。

70年代，Nalco公司开发研制磷基聚马来酸；80年代Betz公司研制了聚磷基羧酸（PCA）与丙烯酸-丙烯酸羟丙酯（AA-HPA）复合配方，复配后对抑制碳酸钙垢、磷酸钙垢及分散粘泥和氧化铁有协同效应；90年代，Mogul公司开发以AA、MA、AMPS、丙烯酸羟丙酯（2-hydroxxypropylacrylate,HPA）等单体的一种或几种与次磷酸共聚而成二元或多元聚合物。

在国内，这类阻垢剂开发于上世纪90年代。

何焕杰[10]以丙烯酸、马来酸酐与次磷酸盐共聚，制备了磷基丙烯酸-MA共聚物阻垢剂，用作油田污水阻垢剂，用量3.5mg·L–1时,在文南油田污水中阻垢率高达100%，远高于有机磷酸类阻垢剂。

刁月民等[11]由水解聚马来酸、丙烯酸和次磷酸共聚一步合成了磷酸化马来酸-丙烯酸共聚物,具有阻垢、缓蚀双重功效。

另一类称之为磷酰基羧酸（Phosphonocarboxylicacidcopolymers,POCA），其分子结构式如下：

其特点是将羧基与磷酸基结合于同一分子中，由于其分子上同时有=PO（OH）和-COOH,因而具有较好的阻垢和缓蚀能力,主要对碳酸钙垢有效，其复合配方对硫酸钙垢、磷酸钙垢以及分散粘泥和氧化铁也有协同效果。

Patel[12]的实验表明POCA阻碳酸钙垢的效果与2-磷酸基丁烷-1,2,4-三羧酸（2-Phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylicacid,PBTCA）相当,阻磷酸钙垢、稳定锌离子和抑制金属离子的能力与磺酸三元共聚物相当。

POCA缓蚀效果仅次于HPA，好于PBTCA和磺酸三元共聚物。

POCA在冷却水中既有良好的碳阻酸钙垢和磷酸钙垢能力,又有好的颗粒分散性及一定的缓蚀作用。

它有很高的钙容忍度；在水中几乎不与氯起作用，是一种多功能的绿色水处理剂。

二十世纪九十年代国内也开始了对POCA型共聚物的研究开发，以亚磷酸、AA、AMPS为原料,合成的含磺酸基的膦酰基羧酸共聚物属于POCA型。

含磷磺酸基共聚物阻垢分散的作用机理与其它阻垢分散剂的作用机理相同，只是既体现有机磷酸的特性又具有聚羧酸的特点[13-14]。

4.6环境友好的共聚物阻垢剂

无磷环保型水处理剂的开发研究对我国这样一个缺水、水环境污染严重的国家十分重要，对阻垢剂的要求是既要具有良好效果又不能污染环境，能够满足此种要求的环境友好阻垢剂已成为21世纪水处理剂发展的方向。

目前国内外研究和应用的绿色水处理剂主要有聚天冬氨酸类、聚环氧琥珀酸类、烷基环氧羧酸类等。

聚天冬氨酸（Polyasparticacid，PASP）是近几年来在全球销量日增的绿色化学品，它是一种带有羧酸侧链的聚氨基酸，可完全生物降解，对环境友好，可以代替聚丙烯酸在工业上使用，近年来在

水处理剂的发展中引起人们的高度关注[15-16]。

可用于冷却水处理、锅炉水处理、海水淡化、反渗透膜、油田回收水处理等。

由于其良好生物相容性和可生物降解特点，被人们誉为绿色阻垢缓蚀剂。

该产品为无磷阻垢缓蚀剂，不会造成环境污染[17]。

相对低分子量的聚天冬氨酸主要由天冬氨酸或马来酸酐、马来酸铵盐等热缩聚合，形成中间体琥珀酰亚胺，中间体碱解再形成聚天冬氨酸，中间体琥珀酰亚胺的合成是关键的步骤,不同的合成方法和反应条件生成的琥珀酰亚胺会影响最终产物聚天冬氨酸的结构和摩尔质量,从而影响其性能和用途。

聚天冬氨酸的结构式如下：

Tomida等[18]详细考察了有机溶剂和酸催化剂对天冬氨酸的热缩聚的影响，发现使用1，3，5三甲基苯和环丁矾作为混合溶剂，少量的磷酸作为催化剂，可得到比较满意的结果，转化率可达90%以上，产物分子量大约6~7万。

Nakato等在双螺杆挤出机上，以磷酸作为催化剂进行了天冬氨酸本体热缩聚制备聚琥珀酰亚胺的工业化连续生产，转化率高达99%，聚琥珀酰亚胺水解产物聚天冬氨酸同使用混合有机溶剂热缩聚制备的聚天冬氨酸的性能差别不大，只是分子量稍低。

烷基环氧羧酸盐（AlkylEpoxyCarboxylate,AEC）由美国BetzDearborn公司20世纪90年代开发，AEC技术的核心是抑垢分散剂ContinuumAEC3157，其主要成分为烷基环氧羧酸盐的混合物。

它是一种不含磷的碳酸钙垢分散剂，并最大限度地不以重金属进行腐蚀防护而以物美价廉的正磷酸盐来防止设备的腐蚀，适于碱性开放式的冷却水系统。

它可以改善铜和低碳钢的腐蚀率并减少对环境的影响，对高浓缩倍数的循环水系统既能有效保持循环水的水质稳定，又能节约各项运行费用[19]。

在AEC处理方案中，所选用的主要产品具有卓越的溶解性和稳定性。

这些特性，决定了AEC优秀的抗水解性和抗卤素氧化分解性，使得其在水中的停留时间理论上没有限制。

同时，其与卤素良好的配伍性，可让低价高效的卤素杀生剂充分发挥作用。

目前我国也已有自己的AEC水处理药剂，及专用的控制软件。

在中国石油兰州石化分公司合成橡胶厂75#循环水场系统处理剂的优化与调整中使用了国产化AEC系列水处理剂及北京金应利公司的在线监控系统，系统观察和数据分析结果显示处理效果满意,在线监测仪表运行正常[20]。

5阻垢剂的作用机理

阻垢剂的阻垢机理比较复杂,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。

冷却水系统中微溶盐磷酸钙，碳酸钙等的成垢过程就是这些盐在冷却水中的结晶过程。

结晶过程概括有以下三个步骤：

①生成过饱和溶液，②晶核生成，③晶核生长形成晶体。

这三个步骤若有一个被破坏，成垢过程就被抑制。

阻垢剂的阻垢机理的假设有很多，但它们还不能完全解释阻垢剂的一些性质和现象，目前主要有以下7种。

5.1晶格畸变理论

垢体一般大多为结晶体，以碳酸钙为例,它的成长是按照严格顺序，由正带电荷的Ca2+与带负电荷的CO3-相撞才能彼此结合，并按一定方向成长。

当水中加入阻垢剂后,阻垢剂当中的成分（如有机膦酸成分）物质会吸附到碳酸钙晶体的活性增长点上与Ca2+螯合，抑制了晶格向一定的方向成长，因此使晶体歪曲（畸变），长不大，也就是说晶体被螯合分散剂的有机膦酸表面去活剂的分子所包围而失去活性。

部分吸附在晶体上的阻垢剂分子,随着晶体的增大而被卷入或嵌入晶体中,从而使晶体发生错位或在水垢中形成空洞或夹层。

分子与分子之间的相互作用减少，使硬垢变软,易于脱落。

5.2阈值效应

在水中阻止相同量的致垢金属盐不在金属表面结垢所需的阻垢剂的量，远低于将同样量的致垢金属盐螯合在水中使其不沉淀所需的螯合剂的量。

也叫“低限量效应”，或叫做“亚化学计量效应”（Sub-stoichiometry effect）。

因此它们能分散水中的难溶性无机盐、阻止或干扰难溶无机盐在金属设备表面的沉积、结垢，维持金属设备有良好的传热效果，保证生产正常进行。

产生这一现象的原因在于阻垢剂的阴离子和金属阳子的螯合作用并非按化学计量比而进行，或者是由于碳酸钙微晶吸附上阻垢剂后可抑制碳酸钙晶体的析出[21]。

5.3分散作用

分散作用的结果是阻止成垢粒子间的相互接触和凝聚，从而可阻止垢的生长。

成垢粒子可以是钙、镁离子，也可以是由千百个碳酸钙和碳酸镁分子组成的成垢颗粒，还可以是尘埃、泥沙或其他水不溶物。

分散剂是具有一定相对分子质量（或聚合度）的聚合物，分散性能的高低与相对分子质量（或聚合度）的大小密切相关。

聚合度过低，则被吸附分散的粒子数少，分散效率低；聚合度过高，则被吸附分散的粒子数过多，水体变浑浊，甚至形成絮体（此时的作用与絮凝剂相似）。

与螯合作用相比，分散作用是高效的。

5.4螯合增溶作用

阻垢剂溶于水后发生电离,生成带负电性的分子链,它与水中Ca2+、Mg2+等阳离子形成稳定的可溶性螯合物,从而提高了冷却水中Ca2+、Mg2+等离子的允许浓度,从而提高了晶粒析出时的过饱和度，也就是说增加了晶粒在水中的溶解度。

另外，由于阻垢剂吸附在晶粒增长点上，使其畸变，即相对于不加药剂的水平来说，形成的晶粒要细小的多。

从颗粒分散度对溶解度影响的角度看，晶粒小也就意味着晶粒的溶解度变大[22]。

5.5静电斥力作用　

阻垢剂的分子在水中电离成阴离子后，由于物理或化学的作用，有强烈的吸附性，它会吸附在无机盐的微晶上,使粒子表面带有相同的负电荷，微粒间斥力增加,，因而使粒子间相互静电排斥，避免颗粒碰撞积聚成长，颗粒呈分散状态悬浮于水中,不易成垢。

即使产生沉淀，也能减缓颗粒的沉降速度[23]。

5.6再生-自解脱膜假说　

共聚物阻垢分散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时,会在传热面上破裂并带着一定大小的垢层离开传热面。

由于这种膜的不断形成不断破裂,使垢层的生长受到抑制，这种假说称为“再生自解脱膜”假说，它可以解释聚电解质的消垢作用。

而没有阻垢剂存在的情况下所形成的垢将继续增厚。

5.7双电层作用机理

对有机膦酸类阻垢剂的阻垢作用，Gill等[24]提出了双电层作用机理。

认为阻垢剂的作用是在生长晶核附近的扩散边界层内富集，形成双电层并阻碍成垢离子或分子簇在金属表面的聚结。

他们还认为阻垢剂与晶核（或垢质分子簇）之间的结合是不稳定的。

6分散阻垢剂在国内外今后发展的方向

现今各个国家对于环境保护的重视程度在逐年增加，尤其对于工业水的处理问题上尤为重视，治理污水和节约用水具有同等重要的意义。

目前，国外对于阻垢分散剂的研究正在向着环境友好的方向发展，并且考虑到经济效益，采取了复配的方式达到环保经济的目的。

国内阻垢剂的开发与国外有很大的差距，根据可持续发展战略，绿色化无疑是二十一世纪阻垢剂发展的方向，因此，今后的工作应围绕着性能、经济、环境三大目标进行。

1、于含磷化合物的排放将引起周围水体的富营养化，促进菌藻的滋长形成“赤潮”，为此欧美国家已分别提出禁磷限磷措施，中国制订的综合污水排放标准也对磷的排放量做了限制。

从长远发展看，磷系水处理缓蚀剂的生产和应用必将受到限制。

2、随着环保力度的加大，治理污水和节约用水具有同等重要的意义，因此，研发符合环境保护要求的无磷或低磷、非氮和可生物降解的环境友好型阻垢剂将成为工业水处理领域中最主流的研究方向。

目前应该加速对环境友好型水处理药剂聚天冬氨酸和聚环氧琥珀酸等的进一步研究，提高产品质量，降低生产成本，扩大其应用范围；同时研发新的合成工艺和方法，特别是开展进一步简化合成步骤的研究。

例如，聚环氧琥珀酸（PESA）具有无磷、非氮