2.2　阻垢剂

2.2.1　阻垢剂的定义

可以阻止水中水垢的形成、沉积或增加碳酸钙的溶解度，使其在水中呈分散状态不易沉积的药剂统称为阻垢剂或分散剂。在工业上常用的形式主要有阻垢缓蚀剂和阻垢分散剂两种。

2.2.2　阻垢剂的分类

阻垢剂的种类丰富，按照阻垢剂的发展历程及起主要作用的官能团大致可分为天然聚合物阻垢剂、含磷类聚合物阻垢剂、聚合物阻垢剂。常见阻垢剂种类及名称见表2-3。

表2-3　常见阻垢剂种类及名称

2.2.3　阻垢剂的作用机理

（1）螯合增溶作用　阻垢剂与水中Ca2+、Mg2+等阳离子形成可溶性的螯合物，从而阻止Ca2+、Mg2+与成垢阴离子（）的接触，使得成垢的概率大大下降，使得冷却水中Ca2+、Mg2+的允许浓度相对提高，也就相应地增大了钙、镁盐的溶解度。

（2）凝聚与分散作用　阴离子型阻垢剂在水中解离生成的阴离子，在与CaCO3微晶碰撞时，会发生物理化学吸附现象，使微晶的表面形成双电层而带负电。因阻垢剂的链状结构可吸附多个相同电荷的微晶，静电斥力可阻止微晶相互碰撞，从而避免了大晶体的形成。在吸附产物碰到其他阻垢剂分子时，将已吸附的晶体转移过去，出现晶粒均匀分散现象，从而阻碍了晶粒间和晶粒与金属表面的碰撞，减少了溶液中的晶核数，将CaCO3稳定在溶液中。

分散作用的结果是阻止成垢粒子间的相互接触和凝聚，从而可阻止垢的生长。成垢粒子可以是钙离子、镁离子，也可以是由千百个CaCO3和MgCO3分子组成的成垢颗粒，还可以是尘埃、泥沙或其他水不溶物。

（3）静电斥力作用　聚羧酸阻垢剂溶于水后，由于离子化产生迁移性反离子（H+、Na+），脱离高分子键区向水中扩散，使分子链成为带负电荷聚离子（—COOH）。分子链上带电功能基团相互排斥，使分子扩张，改变了分子表面的电荷密度分布，表面带电性的无机盐（CaCO3或CaSO4） 微晶体将被吸附在聚离子上，当一个聚离子分子吸附两个或多个微晶体时，可以使微晶体带上相同的电荷，使微粒间的静电斥力增加，从而阻碍微晶体之间的相互碰撞而形成垢。

（4）晶体畸变作用　无机盐（CaCO3或CaSO4）从水中析出形成垢的过程，结晶动力学观点认为，结垢的过程首先是产生晶核，形成少量的微晶粒，然后微晶粒在溶液中碰撞，且按一种特有的次序集合或排列，由微晶粒生长成大晶体而沉积。

当有机磷酸或聚电解质加入水溶液中，由于它们对钙离子具有螯合能力，阻碍或干扰了无机盐微晶体正常生长，致使晶体不能按特有的次序排列，形成了不规则的或有较多缺陷的晶体，使晶体发生畸变。从而使晶体易于破裂，阻碍垢的生长。对于CaCO3垢，则可使其变为软垢，这种软垢易被水流冲掉和分散。