水垢成分分析介绍及阻垢剂的研究和发展

阻垢剂是具有分散水中难溶性无机盐、阻止或干扰难溶性无机盐在金属表面沉淀、结垢这一功能的药剂，是工业水处理、油田开采等过程必不可少的元素。由于水的热力学不稳定性和化学不相溶性，不同体质的水相互混合，以及温度压力、流速等条件的变化，导致管线内壁结垢，堵塞管线从而给生产带来不利影响，严重时甚至造成停产，从而造成巨大的经济损失。解决上述问题的有效方法便是添加阻垢剂。随着科学技术的发展，阻垢剂的研究也在不断深入并日趋成熟，其特点及功能在完善的同时，种类亦在不断增加，相应的评价手段也在不断丰富发展。

水垢按其化学组成大致可以分为以下几种：

碳酸盐水垢：主要是钙、镁的碳酸盐， 以CaCO3为主；根据结生条件的不同，又可分为硬质水垢及软质水垢。

硫酸盐水垢：主要成分是CaSO4，还有部分为BaSO4；硫酸盐水垢多为白色，也有微黄色，坚硬、致密，且具有较强的滑腻感。与碳酸盐水垢不同，硫酸盐水垢在盐酸溶液中很少产生气泡，溶解很少，因此难以用化学溶剂将其除去。

硅酸盐水垢：成分复杂，水垢中SiO2的含量可达20% 以上；硅酸盐水垢多为白色，表面带刺且十分坚硬，主要成分是硅钙石或镁橄榄石；硅酸盐水垢在盐酸中不溶解，但通过加热及加入少量的氢氟酸可以有效的将其除去。

磷酸盐水垢：主要成分为Ca3（PO4）2； 在天然水中，PO43-含量很低。 一般不会生成磷酸盐垢，但在水处理过程中投入聚磷酸盐、膦酸酯作为缓蚀剂或阻垢剂，引入了大量PO43-。它与Ca2+结合会生成溶解度很低的Ca3（PO4）2，继而附着在基体表面， 这就形成了Ca3（PO4）2垢。

Fe2O3垢：主要成分是铁的氧化物， Fe2O3 垢的外表面往往是咖啡色，内层是灰色的。加稀盐酸后可缓慢溶解，溶液呈黄绿色，加硝酸能较快溶解，溶液呈黄色。

混合水垢：上述各类水垢的混合物， 很难指出其中哪一种是主要的成分。混合水垢色杂，主要是由于使用不同水质或水处理方法不同造成的，混合水垢可以大部分溶于稀盐酸中。

针对产生的水垢，早期人们以加酸为主要的防垢手段。60 年代后开发了水溶性聚合物、有机膦酸及其盐类阻垢剂，使阻垢有了很大进步。在70 年代初合成出低相对分子质量的聚丙烯酸、聚马来酸和水解聚马来酸酐，使冷却水处理技术取得了突破性进展，并相继开发出含有多种基团的多元共聚物，在很大程度上克服了含磷阻垢剂使水体富营养化和产生Ca3（PO4）2垢的弊病。除此之外，绿色环保型阻垢剂也相继问世。但到目前为止，人们对阻垢机理的认识尚未统一，相关机理有鳌合作用、吸附作用、扩散作用、晶格畸变作用等。近年来多数研究者认同吸附作用中的几何匹配理论。