浅谈阻垢剂的阻垢机理

阻垢剂的分子结构中都有多个或多种官能团，在水体系中可能表现出螯合、吸附和分散作用，能够发挥水处理药剂的“一剂多效”的功能，即一种药剂同时具备阻垢、阻垢、缓蚀、絮凝、杀菌、分散等性能的中的两种或者两种以上的性能或体现出不能的效应。对阻垢效应起关键作用的是有机阻垢剂分子中带负电的功能基团，这些负电基团于难容钙盐中带正电的钙离子相互可能产生比较强的库仑静电势作用。如果功能基团的空间间距同晶面相关离子间接近的话，因静电吸引会产生极强的吸附行为，会阻止钙离子与碳酸根离子的进一步沉积，从而抑制碳酸钙晶体的成长。

HEDP是一种有机膦酸类缓蚀阻垢剂，可与水中金属离子，尤其是钙离子形成六圆环螯合物，因而具较好的阻垢效果并具明显的溶限效应，当和其它水处理剂复合使用时，表现出理想的协同效应。

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，目前流行的机理有以下几种。

(1)螯合增溶作用

阻垢剂能与水中Ca²⁺、Mg²⁺等金属离子形成稳定的可溶性螯合物，从而提高了冷却水中Ca²⁺、Mg²⁺的允许浓度，相对来说就增大了钙、镁盐的溶解度，但是螯合增溶作用所能稳定的金属离子量很小，它无法解释“低限”。

(2)晶格畸变作用

在微晶(垢)成长过程中，若晶体吸附有阻垢剂并掺杂在晶格的点阵中，就会使晶体发生畸变，或者使晶体内部的应力增大，从而使晶体易于破裂阻碍了沉积垢的生长。

晶格畸变被认为是阻垢机理的主要部分。人们一直关注晶体生长过程中阻垢剂抑制的环节，其中一些研究者认为，有无原始的晶种对阻垢效果影响不大，且阻垢过程是非扩散控制的，即搅拌与否对阻垢效果影响不大。

(3)凝聚与随后的分散作用

对于聚羧酸盐类阻垢剂，在水中离解生成含有羧酸根的离子，在与碳酸钙微晶碰撞时，会发生物理化学吸附现象而使微晶表面形成双电层。聚羧酸盐的链状结构可吸附多个相同电荷的微晶，它们之间的静电斥力可阻止微晶的相互碰撞，从而避免了晶体的形成。在吸附产物又碰到其他聚羧酸盐离子时，会把已吸附的晶体转移到过去，出现晶粒的均匀分散现象。从而阻碍晶粒间及晶粒与金属表面间的碰撞，减少溶液中的晶核数，进而将碳酸钙稳定在水溶液中。