文 献 综 述

一、引言

在循环冷却水中，为了控制结垢、腐蚀、以及微生物粘泥等影响工业设备正常运行而添加的化学药剂称为水处理剂（又叫水质稳定剂或水处理化学品），包括阻垢剂、分散剂、缓蚀剂、混凝剂、助凝剂、杀菌剂、清洗剂和消泡剂等。水处理剂广泛应用于化工、冶金、化纤、制药、发电、石油开采和其它任何需应用循环冷却水的工业部门。这其中，阻垢剂、缓蚀剂和杀菌剂使用量最大。

目前，工业循环冷却水使用中遇到的最普遍的问题就是结垢，在石油化工、火力发电，核电等几乎所有工业中都存在。结垢是油田和工业循环冷却水中水质控制时遇到的最严重的问题之一。对于在油田系统，结构会在油井井筒、地面动力系统和井底水垢的形成，使油层的渗透率降低，减少油井产率的同时也缩短了生产设备的使用寿命，从而影响油田的效益。在循环冷却水系统中，循环水在不断循环过程中被浓缩，致使水中的矿物质持续增加，引起设备管道结垢、腐蚀。污垢不但影响传热效率，还会产生垢下腐蚀，对设备的正常运行，设备的寿命等造成极大的影响。提高用水效率和效益是节约用水的核心，而节约工业用水的主要是尽可能地提高循环冷却水重复利用效率，减少排污。因此，节约用水，高效用水是缓解水资源供需矛盾的根本途径。为了解决这些问题，阻垢剂应运而生。通过向这些水中加入阻垢剂来防止垢的形成。

阻垢剂是水处理剂中的一大类，它是指能够防止污垢在工业循环冷却水系统中的生成或者抑制污垢沉积生长的化学类药剂^[1]。由于防止结垢是工业循环冷却水中必不可少的一种安全措施，因此，阻垢剂被广泛应用于工业循环冷却水系统和油田中。因为阻垢剂的重要性，它在水处理行业中一直作为一个研究重点。同时，它的各种性质，如：稳定性、降解性和环境安全性等都越来越受到重视。

二、阻垢剂的研究现状及进展

2.1 阻垢剂的发展历史

工业用水的原水中主要含有金属阳离子如Ca² 、Mg² 、Ba² 、Sr² 等和少量其它阳离子如Fe² 、Zn² 等，也有SO₄^2-、CO₃^2-、OH^-、HCO₃^-、SiO₃^2-等阴离子。在循环水系统中，由于水分的蒸发，pH和温度的上升等原因，一些难溶性水垢如CaCO₃、MgCO₃、CaSO₄、BaSO₄、SrSO₄等，会在管道和热交换器的表面沉积，从而导致热交换器传热效率降低并引起垢下腐蚀。

国外于20世纪30年代开始究开发水处理阻垢剂，我国在20世纪70年代，才开始研发阻垢剂。阻垢剂的研发经历了从天然聚合物阻垢剂、到含磷聚合物阻垢剂（包括：无机磷、有机磷聚合物阻垢剂）再到绿色阻垢剂等阶段。目前，我国用于工业循环冷却水中阻垢剂的配方以磷系阻垢剂为主，约占 52%~58%，历经了从高磷、低磷到无磷，由单一使用到复配使用的过程。钼系配方占 5%，其他配方占 10%^[2]。由于天然聚合物药剂来源广，无污染，但用量大，费用高，合成工艺不成熟，因此不提倡在工业中使用；含磷类阻垢剂对抑制磷酸钙垢和锌垢效果不是很好，此外，这类阻垢剂本身容易形成有机磷酸垢并且具有较差的可生物降解性能。同时，磷排放会导致水体的富营养化，使得各国政府对磷的使用进行了限制。因此，开发低磷或无磷的绿色阻垢剂已成为国内外阻垢剂方面研究的热点。

2.2 阻垢剂的阻垢机理