现代远程教育毕业设计（论文）水处理阻垢剂的发展及展望专业；化学工程与工艺水处理阻垢剂的发展及展望摘 要本选题主要简要介绍阻垢剂发展历程。重点介绍阻垢剂的种类：聚磷酸盐、天然分散剂、有机膦酸、聚羧酸类、磺酸类共聚物、聚天冬氨酸、聚环氧琥珀乙酸、以及臭氧的阻垢性能。并介绍各种主要阻垢剂的合成方法。对阻垢剂的阻垢剂机理进行阐述，介绍影响阻垢效果的因素。最后，对阻垢剂的发展进行了展望。关键词：循环水； 阻垢剂； 阻垢分散效果 目 录第一章 概 述 -4 1.1水处理阻垢剂产生背景-41.2水处理阻垢剂的简介-41.3水处理阻垢剂在循环水系统中的作用-5第二章 水处理阻垢剂的发展现状及合成方法-62.1阻垢剂的发展历程-62.2主要阻垢剂的合成方法-82.2.1聚磷酸盐-82.2.2天然分散剂-82.2.3有机膦酸-92.2.4 聚羧酸类-102.2.5 磺酸类共聚物-102.2.6聚天冬氨酸-112.2.7聚环氧琥珀乙酸-122.2.8臭氧的阻垢性能初探-12第三章 阻垢剂的作用机理-153.1 碳酸钙的成垢机理- 153.1.1碳酸钙的成垢过程- 153.1.2阻垢效应-153.2 阻垢机理-16 3.2.1 螯合增溶作用-16 3.2.2 晶格畸变作用-16 3.2.3凝聚与分散作用-16 3.2.4 再生自解膜假说-17第四章 影响阻垢剂的主要因素-184.1 阻垢剂浓度对阻垢效果的影响-184.2 浊度对阻垢剂阻垢效果的影响-204.3 铁离子对阻垢剂阻垢效果的影响-204.4 钙硬度和碱度对阻垢剂阻垢效果的影响- 214.5杀菌剂对阻垢剂阻垢效果的影响-22第五章 水处理阻垢剂今后的发展方向-24结论 -25参考文献 -26第一章 概 述1.1水处理剂产生的背景在冶金、化工、石油、电力等行业的生产过程中，往往会产生大量的废热，带走废热的主要方法是采用水冷却。冷却水系统包括直流冷却水系统和循环冷却水系统，直流冷却水系统由于直接排放会造成水资源的大量浪费和环境污染，目前基本被淘汰。循环冷却水系统分为敞开式循环冷却水系统和封闭式循环冷却水系统。敞开式冷却水系统因结构简单、运行费用低和易维护等特点得到了广泛的应用。1.1.1 循环冷却水及其特点在敞开式冷却水系统中，冷却水通过换热后升温，然后通过冷却塔降温，部分水通过冷却塔蒸发损失掉，大部分返回冷却水系统重复使用。被蒸发掉的水可以通过补充冷却水达到平衡，但会造成水中各种矿物质和离子含量也不断被浓缩增加。同时，由于冷却塔和冷水池在室外受到阳光照射、风吹雨淋、灰尘杂物的进入，以及设备结构和材料等多种因素的综合作用，会产生严重的沉积物附着、设备腐蚀、和微生物的大量滋生，它们会威胁破坏工厂长周期安全生产，甚至造成经济损失。因此，必须对循环水进行处理。其中循环冷却水结垢不仅影响换热效率，而且会引起垢下腐蚀。1.1.2 水处理剂简介目前，水处理化学品水处理产业技术领域中应用最广泛、用量最大的专用产品。水处理化学品也称水处理剂，主要指用于水处理过程的各种药剂。按其功能分为阻垢分散剂、缓蚀剂、杀菌灭藻剂、清洗剂、预膜剂、水处理化学品是搞好水处理的物质基础，也是重要的技术保证。水处理剂的研发和生产一直是人们所关注的热点。1.1.3 水处理阻垢剂的作用添加阻垢剂是防止循环水结垢的最重要方法之一，阻垢剂是一种防止水垢和污垢产生或抑制其沉积物生长的化学药剂。阻垢剂具有用量少，阻垢效果好，同时还具有抑制腐蚀的作用，因此它被广泛用于水处理中。尤其是聚合物阻垢剂的开发和投产，为高浓缩倍数的碱性冷却水在工业生产中的实施提供了条件。第二章 水处理及发展现状及主要阻垢剂的合成方法2.1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，由单一化技术阶段逐步过渡到多元化复合型技术发展。阻垢剂分为天然阻垢剂、合成聚合物阻垢剂、和环境友好型阻垢剂等。聚磷酸盐是使用的比较早的阻垢剂，在20世纪40年代，聚磷酸盐开始使用于水处理领域，当时主要是为了缓蚀，其次才是阻垢。常用的聚磷酸盐主要用三聚磷酸钠和六偏磷酸钠。其功能团为磷酸基，有较好的阻垢缓蚀效果。但其含磷高、易水解、用量大，排入水体后易造成富营养化【1】。20世纪中期，人们采用来源广、价廉、易得的天然聚合物如木质素、单宁、腐殖酸钠、壳聚糖、淀粉和纤维素等作为水处理阻垢剂，它们有一定的阻垢作用，但性质不稳定，远远不能满足阻垢要求【2】。60年代，以均聚物为代表的阻垢剂纷纷出现。水处理朝着多样性发展，以丙烯酸为主的均聚物作为阻垢剂和分散剂，其阻垢性能与其相对分子量、羧基数目和间隔有关，每个品种有其最佳的分子量。聚羧酸盐还包括以马来酸酐为主的均聚物，它们形成了水处理领域的一大亮点【3】。有机膦酸盐是在60年代后期才开始开发的，但在70年代就得到了广泛的运用。1967年有开发了有机膦酸盐、聚合物和天然有机物复合的循环冷却水处理方案【4】。这是较早提出的冷却水在碱性条件下抑制腐蚀和结垢的方法，其意义深远。有机膦酸盐在水处理领域中占有十分重要的位置。其中HEDPA和DTPMP是用量最多的有机膦酸盐【5】。70年代低分子量聚丙烯酸、水解马来酸酐和各种共聚物被用于磷系配方中，使水处理技术上升到一个新水平。1977年，第一个可稳定磷酸钙的合成聚合物获得专利。随后短短几年内，一些用于硫酸钙、磷酸钙和用于铁氧化合物以及作为其它特殊用途的二元、三元共聚物纷纷出现并投入使用。这使得原有的聚磷酸盐得到改进，在很大程度上克服了易水解产生的磷酸钙垢的弊病，从而可用于比较苛刻的水质条件。膦羧酸的开发也取得了的进展，出现了多功能高效阻垢剂2-膦酰基-丁烷-1，2，4-三羧酸（DBTCA）。在此期间，关于阻垢剂作用机理的研究也逐步开展起来，水质稳定技术和药剂制备也被认定为一门新兴综合类应用学科【6】。80年代，具有高效阻垢性能的聚羧酸类阻垢剂继续受到关注，研究者把一些官能团引入到聚羧酸盐中，如将磺酸基引入，对磷酸钙垢有很好的抑制能力，且能有效的分散氧化铁，稳定锌离子和有机膦酸，药效持久，不易于金属生成沉淀等优点【7】。90年代具有特种结构和特种性能的阻垢剂开始出现，如由Colgon【8】开发的二乙烯三胺五甲叉膦酸（PAPEMP）是一种新型的阻垢分散剂，与传统的阻垢分散剂相比，对钙的容忍度有大幅度提高，适合超高硬度碱度水质处理。分子中含聚醚基一类的阻垢分散剂，不但对聚磷酸盐（钙、锶、钡）、氢氧化物有很好的分散效果。而且有很好的粘泥剥离效果，显示出良好的应用前景。进入21世纪，绿色阻垢剂的制备和阻垢机理成为热点。随着人类环保意识逐渐增强，对阻垢剂的环保要求也逐步提高。目前，含磷、难降解的阻垢剂实用已受到限制，西欧、美国和日本等国【9】已把这类阻垢剂列入限制排放之列。绿色阻垢剂概念的提出并成为21世纪阻垢剂的发展方向。低磷或无磷、环境友好型绿色阻垢剂的研制和开发已成为水处理行业新的热点。近年来国内外出现新型绿色阻垢剂，主要有聚环氧琥珀酸和聚天冬氨酸。因其具有优良的生物可降解性和较高的阻垢性能，被认为是一类真正的绿色阻垢剂。目前，国内外围绕这两类阻垢剂展开