阻垢剂研究进展概述

经过半个多世纪的发展，阻垢剂的研究开发和应用已取得一定的成果。近年来，阻垢剂的品种丰富多样，在工业水处理及环保要求的推动下，阻垢剂朝着多功能、高效、环保的方向发展。

有机膦酸盐类

有机多元膦酸盐是目前国内外产量大、应用广的水处理剂，具有良好的化学稳定性、耐高温性，用量少、具缓蚀作用。此外，有机多元磷酸盐对钙、镁、锌、铁等许多金属离子具有优异的螯合能力，故大量用于水处理中。

羟基乙叉二膦酸

羟基乙叉二膦酸是目前我国工业循环 冷却水处理中应用最广的一种有机多元膦酸，对抑制碳酸钙、水合氧化铁等的沉积有很好的效果。广泛应用于电力、化工、冶金、化肥等工业循 环冷却水系统及热水锅炉、换热器等的阻垢和缓 蚀。目前我国HEDP年产量近万吨，是国内产量大 的水处理剂品种之一，也是国外仍广泛使用的水处 理剂。羟基乙叉二膦酸 的生产方法有很多，其中三氯化磷— 冰醋酸—水法是国内广泛采用的一种生产方法。该 法近年来不断得到改进，并形成了专利技术，反应式如下：

该方法克服了以往生产过程中反应时间长、能耗大、原料消耗量大、产品纯度低等缺点，亚磷酸质量分数低于1%。

氨基三甲叉膦酸

氨基三甲叉膦酸不易水解，耐高温，低毒或无毒，对碳酸盐的防垢效果特别好，且具有一定的缓蚀性能，可作为硬度大、矿化度高、水质条件恶劣等用水系统的阻垢剂，如工业循环冷却水、油田注水、印染用水等。

ATMP的合成方法较多，据报道，适合于工业生产的合成方法主要有) 种，其中亚磷酸（或三氯化磷）与铵盐、甲醛在酸性介质中一步合成的反应式如下：

该方法具有原料易得、合成方法简单、成本低和产品质量稳定等优点，适合工业化生产。

乙二胺四甲叉膦酸

乙二胺四甲叉膦酸（EDTMP）能与铁、铜、锌、铝、钙、镁等离子中的) 个或多个金属离子螯合，形成立体结构的双环或多环螯合物可分散于水中，使 水垢的正常结晶破坏，有效地抑制各种盐垢的生成。EDTMP化学稳定性好，在高含量时还具有缓蚀性能，可作为工业循环冷却水、锅炉用水、电厂循环水及印染行业的阻垢缓蚀剂。

EDTMP一般可由市场上易购到的乙二胺、甲醛、三氯化磷为原料，合成路线为：

多氨基多醚基甲叉膦酸

进入上世纪90年代，以多氨基多醚基甲叉膦酸 （PAPEMP）为代表的新型含醚有机膦酸的发展颇引人关注，由于醚键的引入使有机膦性能有了突破性进展。PAPEMP具有很好的钙容忍度和优异的阻垢、 分散性能，它是作为优异的碳酸钙阻垢剂引入冷却水领域的。它也可以有效地控制硅垢的形成，且具 有良好的对金属离子如锌、锰和铁的稳定性。业已在国外的石化、电力、油田等部门得到应用。

聚合物类阻垢剂

聚合物阻垢剂具有阻垢效果好、热稳定性高、用量少等优点，被广泛应用于石化、化肥、电力等冷却 水系统。聚合物阻垢剂经历了天然高分子聚合物、均聚物、二元及多元共聚物、环境友好聚合物的发展 历程。由于羧基是阻碳酸钙、硫酸钙垢的主要官能团，而羟基、酰胺基等有利于阻磷酸钙垢，磺酸基能 有效分散金属氧化物、稳定锌和有机磷酸。因此人们利用具有不同官能团的单体或它们的不同配比， 共聚成具有多种水处理功能的共聚物，从而陆续开发出了一系列二元、三元甚至四元共聚物。

羧酸类聚合物阻垢剂

羧酸类聚合物阻垢剂是丙烯酸（AA）、马来酸或马来酸酐（MA），在引发剂作用下，通过均聚或与其 他单体共聚形成的一类水溶性高分子化合物。该类阻垢剂中的羧基官能团对Ca²⁺，Mg²⁺，Ba²⁺，Fe³⁺等离子具有较强的螯合能力，不仅有分散、凝聚作用， 还能在无机垢结晶过程中干扰晶格的正常排列，从而起到阻垢作用。) 20世纪80年代中期，国内丙烯酸> 丙烯酸甲酯共聚物开发成功，奠定了我国水溶性聚合物水处理剂的基础。

膦基羧酸聚合物阻垢剂

有机膦酸和聚羧酸是工业水处理中较为常用的水处理剂。但随着工业处理及环保要求的提高，综合了有机膦酸和聚羧酸两者优点，具有多项水处理功能的膦基羧酸聚合物正逐步发展。

国内对膦基聚羧酸的开发始于上世纪90年代初。先后合成了含膦丙烯酸> 丙烯酸羟内酯二元共聚物、膦基聚丙烯酸、膦 酸化马来酸>AA共聚物，为今后膦基聚羧酸的开发研制奠定了基础。

对膦基羧酸共聚物的阻垢及分散性能进行了研究。结果表明该共聚物对碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙和氢氧化锌的阻垢性能，或与有机膦酸和羧酸聚合物相近，或更优，且对氧化铁有较好的分散作用，是一种综合性能较好的多功能阻垢分散剂。

合成了含膦AA-丙烯磺酸钠共聚物，结果表明，该共聚物不仅具有优良阻碳酸钙、 硫酸钙、磷酸钙垢的性能，而且还具有较好的稳定锌离子和分散氧化铁能力，是一种综合性能较好的水质稳定剂。

合成的含膦丙烯酸-AMPS二元聚合 物， 除在低含量抑制碳酸钙垢的能力稍差于HEDP和AA/AMPS二元共聚物，在抑制磷酸钙垢、稳定锌盐和分散氧化铁等方面均优于HEDP和AA/AMPS。