晋宁县-实习论文

浅谈我国近年来阻垢剂的研究现状
摘要:本文介绍了阻垢剂的种类及我国近年来阻垢剂 的研究现状,
并对其未来的发展方向作了展望。认为在阻垢剂的研制开发中要加强
对可生物降解 的无毒、无害阻垢剂的研制,并能够得到优先开发。
关键词:阻垢剂 生物降解 无毒 无害
水资源匮乏一直是我国面临的一大难题。近年来,随着我国水资
源的短缺、人口数量的增加和工 业生产的迅速发展,用水量也在急剧
增大,如何节约用水已经成为人们生活及工业发展的趋势。水的循环
使用是节约用水的有效途径,但水的循环使用会使水质逐渐变差,并会
使设备结垢,影响其正常 使用。解决这个问题的有效方法是向循环水
中投加阻垢剂,防止垢的生成。
1 阻垢剂研究进展概述
经过半个多世纪的发展,阻垢剂的研究开发和应用已取得一定的
成果。近 年来,阻垢剂的品种丰富多样,在工业水处理及环保要求的推
动下,阻垢剂朝着多功能、高效、环保的方 向发展[1]。
2 阻垢剂分类及研究现状
阻垢剂的种类繁多,按照阻垢剂的发展过程和 其结构特点,一般情
况下将其分为天然聚合物阻垢剂、含磷类聚合物阻垢剂、共聚合物阻
垢剂、 环境友好型聚合物阻垢剂。

2.1 天然聚合物阻垢剂
天然聚合物阻垢剂是 一些天然产物如木质素、单宁、淀粉、纤维
素和壳聚糖等,由于它们都含有许多酚羟基,而这些基团能对 Ca2+、
Mg2+等盐垢晶体的生长具有一定的抑制作用,很早就被作为阻垢剂
在工业上得到 了广泛的使用。在20世纪60年代,天然聚合物由于来
源丰富,价格便宜,并且由于水垢处理的产物能 够被生物降解而得到了
迅速的发展。但是天然聚合物阻垢剂在水处理应用的过程中,又存在
着用 量大,高温下不稳定等缺点,逐渐被新合成的阻垢剂所取代,目前
天然聚合物已很少使用。
2.2 含磷类聚合物阻垢剂
在冷却水处理中,最常用的无机含磷聚合物阻垢剂是三聚磷酸钠
和六偏磷酸钠[2]。它的阻垢机理主要是通过分子中的某些官能团或
静电力吸附在晶体表面的 活性点上,抑制晶体的生长,增加它的溶解
度。但是这类阻垢剂也存在着缺点:其一磷浓度高;其二容易 水解为正
磷酸盐,产生磷酸钙沉淀。因此,在冷却水处理中,单纯用聚磷酸盐作阻
垢剂已经逐渐 被淘汰。有机含磷共聚物是由无机单体次磷酸与其它有
机单体如丙烯酸、马来酸、含磺酸基单体等共聚而 成的聚合物[3]。
与其它种类的共聚物阻垢剂相比较,这种阻垢剂的阻垢效果明显,价格
便宜 ,并且其对硫酸钙、磷酸钙、硅酸镁等也有很好的去活化作用。
张洪利[4]以马来酸酐为单体,水为溶 剂,过氧化氢为引发剂,在催化剂
(硫酸铵和金属离子复配)作用下,同时加入次亚磷酸钠,聚合生成含 磷

聚马来酸酐。合成出的产品与水解聚马来酸酐水处理剂的性能相比,
结果表明 前者的阻垢率优于后者,是一种低磷、无毒多功能的新型水
处理剂。
2.3 磺酸基团聚合物阻垢剂
磺酸类聚合物阻垢剂是以磺酸为单体聚合而成的一类阻垢剂。其
基团属 于亲水性基团,如果将它引入共聚物,能有效阻止弱亲水性共聚
物与水中离子的反应,生成难溶性的物质 。特别对Ca3(PO4)2垢有较
好的抑制作用。刘京等[5]人利用马来酸酐、烯丙基磺酸钠和丙烯 酸
为原料,以过硫酸铵为引发剂,合成出了三元水溶性共聚合物阻垢剂。
其共聚物对碳酸钙垢的 阻垢率达90％以上。
2.4 羧酸类聚合物阻垢剂
羧酸类聚合物阻垢剂是以马来酸或其酸 酐、丙烯酸为主要单体,
在引发剂作用下,与其它单体共聚而形成的一类水溶性高分子物质。
其 中的—COOH基团对Ca2+、Mg2+、Ba2+等离子具有较强的螯合能
力。不但具有分散作用, 而且还有凝聚作用,还能干扰晶格的正常排列,
从而能够起到阻垢的作用。朱洲等[6]以马来酸酐、丙 烯酸、丙烯酸
甲酯为原料,以过硫酸铵为引发剂,合成出了三元共聚物阻垢剂,此阻
垢剂对钡垢 阻垢效果优异。
2.4.1 丙烯酸聚合物阻垢剂

丙烯酸类共聚物是以丙烯 酸为主要单体,在适当的引发剂作用下,
与一种或几种有机单体共聚而成的一类阻垢剂,羧基是这类共聚 物主
要的功能基团,它对水中的Ca2+、Mg2+、Ba2+等离子都具有较强的
螯合能力, 不仅有分散和凝聚作用,还能在无机结晶过程中干扰晶格的
正常排列,从而达到阻垢效果。吴元洪等[7 ]以丙烯酸、烯丙氧基聚乙
氧基硫酸铵为原料,过硫酸铵为引发体系,在水溶液中合成了丙烯酸
烯丙氧基聚乙氧基硫酸铵共聚物阻垢剂,该阻垢剂具有良好的阻垢性
能。在合成过程中,其工艺简单,生 产成本较低,没有三废污染,可用作工
业循环冷却水的处理,是一种高效的环保型阻垢剂。
2.4.2 马来酸(酐)聚合物阻垢剂
马来酸酐类共聚物阻垢剂是以马来酸或水解马来酸酐 为单体,与
一种或几种单体共聚而成的一类共聚物阻垢剂,由于其结构中羟基的
含量要比聚丙烯 酸类阻垢剂多,因此对CaCO3垢和CaSO4垢有很好的
阻垢效果。葛海宗等[8]以马来酸酐为主 要单体,制备出聚水解马来酸
酐阻垢剂。与传统用有机溶剂和有机引发剂的合成方法相比较,无污
染、价格低廉;合成出的水解聚马来酸酐阻垢剂的阻垢效果好。
2.4.3 马来酸酐一丙烯酸类阻垢剂
近年来以马来酸酐、丙烯酸和丙烯酰胺为主体的三元或多元共聚
物 因阻垢效果好、耐温、价廉等特点而备受关注[9]。刘明华等[10]
利用马来酸酐、丙烯酸和丙烯酰 胺为原料,制备出了三元共聚阻垢剂,

对磷酸钙的阻垢率达80.93％。

3 环境友好型阻垢剂
环境友好阻垢剂又称绿色阻垢剂。它是一类具有良好阻垢效果又几乎对环境不造成污染的一类阻垢剂。目前这类阻垢剂主要有聚天冬
氨酸和聚环氧琥珀酸。
3.1 聚天冬氨酸型
聚天冬氨酸是近年来人们开发的一种环境友好型阻垢剂。它除了
有一般水溶性羧酸聚合物的性质外,还有其它许多聚合物无法比拟的
优良特性。聚天冬氨酸最大特点是 无毒、不破坏生态环境,可完全降
解为对环境无害的终产物。在工业、农业、医药等方面都具有非常广< br>泛的用途。刘喜晶等[11]以MA和NH为原料,通过实验聚合成聚天冬
氨酸,得到红褐色聚合 物聚天冬氨酸,阻垢率大于95％。
3.2 聚环氧琥珀酸型
具有无磷、非氮结构的聚环氧 琥珀酸是国际公认的两种绿色水处
理剂之一。由于在聚合物分子中插人了氧原子而使其阻垢性能大大优< br>于聚丙烯酸类聚合物,不仅具有高效的阻垢分散性,而且对环境友好,
具有生物降解性,是目前国 内外研究的热点。刘俊红等[12]选择适宜的
催化剂、氧化剂和引发剂,以马来酸酐为主要原料,采用 两步法合成了

生物降解性好的环保型阻垢剂聚环氧琥珀酸钠。合成了无磷、无氮的
绿色阻垢剂具有良好的阻垢性能。

4 结语与展望
随着社会的进步和科技的 发展,对阻垢剂的要求越来越高。可生
物降解的无毒、无害阻垢剂的开发必将成为国内外水处理行业研究 的
热点。因此,在进一步完善现有阻垢剂,提高质量的基础上,加强机理研
究和复配研究、降低 成本、减少污染,使其能成为多功能、高效、价
廉、无毒、可生物降解的阻垢剂。

参考文献
[1]
[2]
冯敏.工业水处理技术[M].北京:海洋出版社,1992:82l-826.
张东亮.三 元共聚物阻垢分散剂的合成工艺的研究[J].江苏
石油化工学院学报,1998,10(1):24- 26.
[3] 刘汉玉,陈武,梅平.阻垢剂的合成及应用研究进展[J].化学与
生物工程 ,2006,23(4):7-9.
[4] 张洪利.低膦水解聚马来酸酐阻垢剂合成研究[J].工 业水处
理,2010,30(9):56-59.

[5] 刘京，吴钧，徐建 华，等.MA—SAS—AA阻垢剂研制[J].
精细石油化工进展,2009,10(7):40-4 4.
[6] 朱洲等.马来酸酐／丙烯酸／N烯酸甲酯共聚物阻垢剂的合
成与性能评价[J] .精细石油化工进展,2010,11(4):22-24.
[7] 吴元洪,周钰明，王莹莹.丙烯 酸烯丙氧基聚乙氧基硫酸铵
阻垢剂的合成及性能研究[J].化工时刊，2010,24(5):12- 14.
[8] 葛海宗，张高群，李荆,等.水解聚马来酸酐(HPMA)阻垢剂
的合成及性 能评价[J].内蒙古石油工,2010,7(4):21-22.
[9] 贾成风,李义久.共聚物 阻垢剂的研究进展[J].精细石油化工
进展，2002,3(9):41-44.
[10] 刘明华,叶庆,黄杰.MA—AM—AA三元共聚物的制备及阻
垢性能[J].精细化工，2005,2 2(7):533-535.
[11] 刘喜晶,尚晓敏,丁春黎.聚天冬氨酸型阻垢剂的合成[J] .长春
工业大学学报:自然科学版，2005,26(2):99-101.
[12] 刘俊 红，黄勇.绿色阻垢剂聚环氧琥珀酸(钠)的合成[J].化工
技术与开发，2008,11(1):1 7—20.