阻垢劑是一類用于抑制金屬表面或水處理系統中無機鹽（如碳酸鈣、硫酸鈣、硅酸鹽等）結垢的化學藥劑，廣泛應用于工業循環水、鍋爐、石油化工、暖通空調等領域。其核心作用是通過螯合、分散或晶格畸變等機制阻止垢層形成，同時減少對金屬設備的腐蝕。以下是關于阻垢劑的詳細說明：

一、常見金屬阻垢劑類型

1. 聚磷酸鹽類

• 通過螯合Ca2?、Mg2?等成垢離子，抑制碳酸鈣、氫氧化鐵等沉淀。

• 兼具緩蝕功能，可在金屬表面形成保護膜（如鐵表面生成FePO?鈍化層）。

• 高溫穩定性好（適用溫度≤300℃），但含磷可能導致水體富營養化，需控制排放。

• 代表物質：六偏磷酸鈉（SHMP）、三聚磷酸鈉（STPP）

• 特點：

• 適用場景：鍋爐水、密閉循環冷卻水系統。

2. 硅酸鹽類

• 在堿性條件下（pH>9）形成硅酸凝膠，覆蓋金屬表面，抑制鈣鎂離子沉積。

• 耐高溫、成本低，但易與其他離子（如鋁）反應生成絮狀沉淀。

• 代表物質：水玻璃（硅酸鈉）、硅酸鉀

• 特點：

• 適用場景：開放式冷卻水系統、低壓鍋爐。

3. 鉬酸鹽類

• 通過與Fe3?、Cu2?等金屬離子形成絡合物，抑制金屬氧化物垢層（如Fe?O?）。

• 緩蝕效著，但成本較高，常作為輔助添加劑。

• 代表物質：鉬酸鈉（Na?MoO?）、鎢酸鈉

• 特點：

• 適用場景：高氧環境（如敞開式循環水）或銅合金設備防腐。

4. 鋅鹽類

• Zn2?與陰極反應生成Zn(OH)?沉淀，修復金屬局部腐蝕點，同時抑制垢核形成。

• 需嚴格控制濃度（通常≤5 mg/L），過量會導致鋅垢堆積。

• 代表物質：硫酸鋅（ZnSO?）、氯化鋅

• 特點：

• 適用場景：低硬度、低堿度水質的冷卻水系統。

5. 環保型無磷/低磷阻垢劑

• 可生物降解，不含磷或低磷，符合環保要求。

• 通過分散和晶格畸變抑制多種垢類，但對高硬水適應性較弱。

• 代表物質：聚天冬氨酸（PASP）、改性聚羧酸（如馬來酸-丙烯酸共聚物）、膦酰基羧酸（POCA）

• 特點：

• 適用場景：反滲透系統、生態敏感區域的循環水。

二、作用機制

1. 螯合作用：聚磷酸鹽、鉬酸鹽等通過配位鍵與Ca2?、Fe2?等離子結合，降低成垢離子濃度。

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

3. 膜屏障效應：硅酸鹽、鋅鹽在金屬表面形成致密氧化膜或沉淀層，阻斷腐蝕與結垢。

4. 分散穩定：高分子鏈包裹微小顆粒，通過靜電斥力或空間位阻防止聚集。

三、應用場景與選型建議

金屬阻垢劑

1. 電力/石化行業（高壓鍋爐、循環冷卻水）

• 需求：耐高溫、高硬度水質，兼顧阻垢與緩蝕。

• 推薦配方：聚磷酸鹽（如SHMP） + 鋅鹽 + 聚羧酸類分散劑。

2. 鋼鐵/冶金行業（連鑄機、冷卻系統）

• 需求：高懸浮物、高氧化性環境，抑制鐵氧化物沉積。

• 推薦配方：鉬酸鹽 + 硅酸鹽 + 無磷聚合物。

3. 暖通空調/冷水機組

• 需求：低溫低硬度水質，防止鈣鎂離子結垢及微生物黏泥。

• 推薦配方：聚羧酸類（如PAA） + 低磷緩蝕劑（如巰基苯并噻唑）。

4. 反滲透（RO）預處理

• 需求：抑制硫酸鈣、硅酸鹽結垢，保護膜元件。

• 推薦配方：無磷聚羧酸（如PESA） + 分散劑（如磺酸鹽）。

四、使用注意事項

1. 劑量控制：過量投加可能導致藥劑殘留或二次污染（如鋅鹽積累）。

2. 水質監測：定期檢測硬度、pH、堿度及金屬離子濃度，調整配方。

3. 環保合規：含磷藥劑需滿足排放標準（如總磷≤0.5 mg/L），優先選用無磷產品。

4. 兼容性測試：與緩蝕劑、殺菌劑復配時需驗證協同性，避免沉淀或失效。

5. 系統清洗：定期清除已形成的垢層（如機械清洗或化學洗垢），避免阻垢劑失效。

五、未來發展趨勢

1. 綠色化：開發生物基可降解阻垢劑（如藻酸鹽、木質素磺酸鹽改性產物）。

2. 多功能復配：集成阻垢、緩蝕、殺菌功能，減少藥劑種類（如PASP+鉬酸鹽+季銨鹽）。

3. 智能響應材料：研究納米載體（如介孔二氧化硅）負載阻垢劑，實現pH或溫度觸發釋放。

4. 在線監測優化：結合AI算法實時分析水質數據，動態調整加藥策略。

實際應用中，需根據水質分析報告（如硬度、堿度、Cl?含量）和設備材質（如碳鋼、銅合金）定制配方，并通過實驗室模擬或現場試驗驗證效果。