Классификация и механизм действия ингибиторов накипи

Масштабирование является распространенной проблемой в промышленном производстве и развитии энергетики, особенно в области нагнетания воды на нефтяном месторождении, системы циркуляционной охлаждающей воды и туннельного дренажного трубопровода. Масштабное осаждение приведет к снижению эффективности оборудования, блокировки трубопроводов и даже к угрозам безопасности. Ингибиторы накипи ингибируют процесс накипи за счет хелатации, искажения решетки и дисперсии и стали одним из самых экономичных и эффективных решений. Однако традиционные ингибиторы накипи (такие как органический фосфин) имеют такие проблемы, как загрязнение окружающей среды и плохая термостойкость. Разработка зеленых и экологически чистых ингибиторов накипи и многофункциональных композитных формул стала центром исследований.

Основные типы:

Ингибиторы шкалы можно разделить на следующие категории в соответствии с их химической структурой.

1. Фосфорорганические ингибиторы отложений, такие как aminotrimethylenephosphonic кислота (ATMP). Основным механизмом действия является вызванное хелатированием искажение решетки, группы фосфоновых кислот ингибируют зародышеобразование кристаллов путем хелатирования Ca2 +, а эффекты поверхностной адсорбции изменяют путь роста кристаллов. Анионная HEDP создает стерические помехи за счет электростатического отталкивания, эффективно ингибируя агломерацию микрокристаллов. Высокая температурная стабильность замечательна. HEDP остается стабильным в среде 250 ℃. Особая структура C-P-связи придает материалу отличную устойчивость к гидролизу. Этот тип соединения имеет множество функций. Он может не только образовывать композитную защитную пленку Fe-HEDP на поверхности углеродистой стали, но и достигать синергического контроля ингибирования карбонатных отложений. В практическом применении существуют двойные ограничения. Эффективность ингибирования отложений для Ca3 (PO4) 2 составляет всего 40-50%, и для усиления эффекта необходимо использовать диспергаторы, такие как поли В то же время он также создает проблемы с экологическими остатками. HEDP, обогащенный в системе обратного осмоса, приводит к тому, что общий фосфор в стоке превышает стандарт, который необходимо глубоко обработать адсорбцией активированного угля или окислением озона;

2. ингибиторы полимерной накипи, ингибиторы накипи карбоновой кислоты обычно основаны на мономерах карбоновой кислоты, таких как акриловая кислота (АА) и малеиновая кислота (МА), в качестве ядра и образуются путем гомополимеризации или сополимеризации. Полимеры карбоновой кислоты богаты группами карбоновой кислоты (-COOH) и имеют регулируемую молекулярную структуру. Эти факторы делают их эффективными в хелатовании ионов металлов, ингибировании роста кристаллов и диспергировании микрокристаллических частиц. Они не только не содержат фосфора и азота, но и экологически безопасны, но и имеют низкую устойчивость к кальцию. Ингибиторы накипи сополимеров сульфоновой кислоты представляют собой тип полимера, введенного с группами сульфоновой кислоты (-SO3H), и широко используются в области промышленной очистки воды. Его основное преимущество заключается в сильной гидрофильности групп сульфоновой кислоты и их стабильной хелатирующей способности для высоковалентных ионов металлов. Группы сульфоновой кислоты могут мешать направлению роста кристаллов CaCO3 или Ca3 (PO4) 2, образуя рыхлую структуру. Гидрофильность групп сульфоновой кислоты усиливает отрицательный заряд на поверхности частиц и предотвращает агрегацию и осаждение микрокристаллов;

3. Ингибиторы зеленой и экологически чистой чешуи Зеленые и экологически чистые ингибиторы чешуи - это в основном природные ингибиторы полимерной чешуи на основе макромолекулярных веществ из растений, животных или микроорганизмов, и их эффективность ингибирования чешуи улучшается за счет химической модификации или технологии компаундирования. Репрезентативные вещества включают растительные экстракты (дубильная кислота, производные лигнина), хитозан, крахмал и целлюлозу. Синтетические ингибиторы зеленой чешуи получают с помощью контролируемого процесса химического синтеза и обладают как высокоэффективными характеристиками ингибирования чешуи, так и характеристиками защиты окружающей среды. Репрезентативные вещества включают полиаспарагиновую кислоту (ПАСП) и полиэпоксиянтарную кислоту (ПЕСА). Он обладает как биоразлагаемостью, так и высокоэффективным ингибированием чешуи [6]; Многофункциональный композитный ингибитор многофункциональной чешуи относится к типу агента для очистки воды, который имеет несколько функций, таких как ингибирование чешуи ингибирование Его основной состав обычно включает имидазолиновый ингибитор коррозии и окалины (MZ-P), который имеет функции ингибирования коррозии, ингибирования окалины и стерилизации. Команда разработала многофункциональный твердый ингибитор коррозии и окалины (SPCI-1). Агент сочетает в себе функции ингибирования коррозии, ингибирования окалины, раскисления и стерилизации. Он образуется в процессе расплава с использованием модифицированного имидазолинового ингибитора коррозии (скорость ингибирования коррозии 86%), ингибитора окалины органического фосфина (скорость ингибирования окалины CaCO3 93,3%, скорость ингибирования окалины CaSO4 98,9%), бактерицида 1227 и раскислителя аскорбиновой кислоты. Размер частиц составляет 4 ~ 8 мм, а плотность составляет 1,20 ~ 1,50 г / с

Механизм ингибирования шкалы

Ингибитор масштаба достигает эффекта ингибирования масштаба, препятствуя процессу зарождения, роста или осаждения кристаллов масштаба. Его основной механизм включает искажение решетки, хелатирование и дисперсию.

1. Хелатная солюбилизация: ядро хелатного механизма должно регулировать химический баланс реакций комплексообразования ионов. Мультидентатные лиганды, такие как DTPA и EDTA, сочетаются с образующими масштаб ионами, такими как Ca2 + и Mg2 +, благодаря множеству координационных центров для формирования термодинамически стабильных циклических хелатов. Этот процесс значительно снижает эффективную концентрацию свободных ионов кальция в жидкой фазе, заставляя продукт концентрации ионов оставаться ниже порога продукта растворимости, тем самым препятствуя процессу зарождения кристаллов.

2. Искажение решетки: Искажение решетки - это изменение молекулярного уровня, которое происходит во время роста кристаллов. Вмешательство ингибиторов накипи будет мешать ему, вызывая изменения в кристаллической структуре. Ключом к эффективности ингибиторов накипи является то, что они могут быть прочно адсорбированы на ключевых активных участках роста кристаллов, таких как поверхность кристаллического ядра и край кристаллической грани. Искажение решетки проявляется в разрушении упорядоченного расположения кристалла. Полярные группы, такие как группы карбоксильных и сульфоновых кислот, играют важную роль в ингибировании накипи. Эти полярные группы образуют координационные связи с поверхностными ионами, такими как ионы кальция и ионы бария, и прочно адсорбируются на поверхности кристалла. Первоначальный аккуратный внешний вид кристалла больше не существует, и распределение энергии поверхности кристалла полностью нарушается, что, в свою очередь, приводит к неупорядоченному росту кристалла. Конечный продукт становится неплотной структурой с рыхлой структурой и порами по всей поверхности.

3. Дисперсия: основными механизмами дисперсии являются электростатическое отталкивание и стерические помехи. Абсолютное значение потенциала после ионизации отрицательно заряженных групп (таких как -SO3-) и возникающее в результате двухслойное отталкивание является важным способом. Другой способ заключается в том, что полимеры, такие как полиаспарагиновая кислота (ПАСП) и полиакриловая кислота (ПАА), адсорбируют свои длинные цепи на поверхности частиц и создают стерические препятствия, растягивая сегменты цепи, что также может предотвратить агрегацию частиц. Очень важны адсорбция полимерных цепей на поверхности частиц и накопление отрицательных зарядов. Электростатическое отталкивание и стерические помехи могут препятствовать притягиванию частиц друг к другу.