碳酸鹽水垢（主要成分為CaCO?）是工業循環水、鍋爐、反滲透等系統中最常見的垢類，其阻垢劑通過干擾晶體生長、螯合作用或分散顆粒等方式抑制結垢。以下從阻垢劑類型、作用機制、應用場景及注意事項等方面進行詳細說明：

一、碳酸鹽水垢阻垢劑常見阻垢劑類型

1. 聚羧酸類聚合物

• 通過羧基螯合Ca2?，阻止CaCO?晶核形成，并通過空間位阻分散微小顆粒。

• 低毒、易生物降解，適合高硬水和高堿度系統。

• 與有機膦酸復配可顯著提升效果。

• 代表物質：聚丙烯酸（PAA）、水解聚馬來酸酐（HPMA）、馬來酸-丙烯酸共聚物（MA-AA）、多元共聚物（如AA/AMPS）。

• 特點：

2. 有機膦酸類

• 螯合能力強，可耐受高溫（如ATMP使用溫度達100℃以上）和高氯環境。

• 含磷成分可能引發富營養化，需控制排放濃度。

• DTPMP·Na7：對碳酸鹽和硫酸鹽垢類均高效，常用于冷卻水系統。

• 代表物質：氨基三亞甲基膦酸（ATMP）、羥基亞乙基二膦酸（HEDP）、二乙五甲叉膦酸（DTPMP）。

• 特點：

3. 改性有機磷阻垢劑

• 降低磷含量，減少環境風險。

• 增強對復雜水質（如高硅、高磷酸鹽）的適應性。

• 技術路徑：通過開環改性（如硫脲、酸接枝）或共聚反應（如引入磺酸基、羧基），提升對CaCO?的抑制率。

• 優勢：

4. 天然及改性產物

• 可再生、成本低，但易被氯氧化失效，需復配使用。

• 殼聚糖兼具緩蝕功能，適合低溫低硬度水質。

• 代表物質：改性淀粉、木質素磺酸鈉、殼聚糖。

• 特點：

二、碳酸鹽水垢阻垢劑作用機制

1. 螯合作用：聚羧酸類（如PAA）和有機膦酸類（如HEDP）通過官能團（羧基、膦酸基）與Ca2?形成穩定絡合物，降低成垢離子濃度。

2. 晶格畸變：聚合物吸附于CaCO?晶體表面，干擾原子排列，使垢層疏松易脫落。

3. 分散穩定：高分子鏈包裹微粒，通過靜電斥力或空間位阻防止聚集，保持懸浮狀態。

4. 閾值效應：微量阻垢劑即可顯著提高碳酸鈣的溶解度（如將CaCO?溶度積提高數倍）。

三、應用場景與選型建議

1. 循環冷卻水系統：

• 推薦藥劑：聚羧酸（PAA/HPMA）+ 有機膦酸（ATMP）復配配方。

• 優勢：協同抑制CaCO?，耐受高濃縮倍數和高溫環境。

2. 反滲透（RO）系統：

• 推薦藥劑：改性有機磷阻垢劑（如DTPMP·Na7）或無磷聚羧酸（如PESA）。

• 注意：需防止膜表面吸附殘留藥劑，優先選擇低分子量聚合物。

3. 鍋爐水處理：

• 推薦藥劑：耐高溫有機膦酸（如PBTCA）或硅酸鹽復配配方。

• 優勢：抑制碳酸鈣析出，同時減緩金屬腐蝕。

4. 高硬水/高堿度水質：

• 推薦藥劑：聚羧酸類（如MA-AA共聚物）或磺酸基改性產物。

• 特點：抗鈣鎂離子能力強，適應pH波動。

四、使用注意事項

1. 劑量控制：一般投加量5-30 mg/L，過量可能導致絮凝或黏泥沉積。

2. 水質監測：定期檢測硬度、堿度、pH及LCH（極限碳酸鹽硬度），調整配方。

3. 環保合規：含磷藥劑需滿足排放標準（如總磷≤3.5 mg/L）。

4. 復配策略：聚羧酸+有機膦酸+分散劑（如磺酸鹽）可提升綜合性能。

五、未來發展趨勢

1. 綠色化：開發無磷、可生物降解的改性聚羧酸（如PESA、PASP）。

2. 智能化管理：結合在線監測（如濁度、電導率傳感器）實現自動投加。

3. 多功能復配：集成阻垢、緩蝕、殺菌功能，減少藥劑種類。

總之，碳酸鹽阻垢劑的選擇需根據水質、系統參數及環保要求綜合考量，聚羧酸類與有機膦酸類復配仍是主流方案，而改性無磷藥劑將成為未來發展方向。