低分子質量羧酸聚合物阻垢劑效果評價和理論研究

張可桂，左玉煒，楊文忠，葛 峰，朱新勝

（1.生態環境部南京環境科學研究所，江蘇南京 210042；2.南京工業大學化學與分子工程學院，江蘇南京 210037）

由于Ca2+、HCO3?、CO32?和SO42?等成垢離子的存在，冷卻水的循環使用和蒸發損耗會引起管道表面結垢，導致換熱效率降低，而目前使用阻垢劑仍然是抑制垢生長和延長設備使用壽命的有效手段〔1?2〕。工業冷卻水中水垢以碳酸鈣為主，其呈現的晶體結構（文石、球霰石、方解石）取決于換熱材料（不銹鋼、黃銅等）和流體性質（溫度、pH、鈣離子濃度）等因素。同時碳酸鈣晶體結構和尺寸又影響材質的換熱效率。一般而言，碳酸鈣晶體尺寸越大，擾流作用越大，對換熱過程越有利；同時，碳酸鈣晶體是熱的不良導體，阻礙熱量的傳遞，隨著晶體尺寸的增大，水垢在管壁覆蓋面積增大，阻礙作用逐漸增強，換熱效率降低。阻垢劑按分子質量大小可分為大分子和小分子阻垢劑，其作用機制有所差異。小分子阻垢劑一般通過螯合作用誘導垢晶體畸變，從而抑制其正常生長。而大分子阻垢劑除螯合作用外，還具備一定的位阻效應和分散作用。

前期研究表明膦酸、羧酸、磺酸和醚基等是抑制水垢晶體成核的功能官能團，其中羧酸聚合物是典型的綠色阻垢劑，不僅對晶體有良好的抑制作用，還具有一定的分散作用。分子質量對聚合物的阻垢作用有較大影響，然而目前關于低分子質量聚合物（數均分子質量小于4 000 g/mol）阻垢和分散作用的研究較少。

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