緩蝕阻垢劑的原理   
 阻垢劑在水中有一定的有效期，隨著時(shí)間的推移，阻垢劑的一些成分會(huì)發(fā)生水解、分解或其它化學(xué)作用，降低阻垢劑的作用，因此隨著補(bǔ)充水，要加入阻垢劑，便是維護(hù)水中有效物濃度。  阻垢劑：凡能控制產(chǎn)生泥垢和水垢的藥劑稱(chēng)之為阻垢劑。  阻垢機(jī)理：阻垢劑的官能團(tuán)對(duì)水垢成分，陽(yáng)離子具有螯合力，封鎖陽(yáng)離子，抑制其與陰離子的反應(yīng)而防止結(jié)垢，同時(shí)，阻垢劑對(duì)晶核和晶 體的活性點(diǎn)有特殊吸附能力，抑制其生長(zhǎng)，故只需投加較低濃度就能顯示出效果。阻垢劑的這種化學(xué)計(jì)算當(dāng)量作用，稱(chēng)為低限效應(yīng)。3 _; N4 F# _, d 無(wú)機(jī)垢的形成過(guò)程可分為下面3個(gè)步驟：      ● 形成過(guò)飽和溶液；. }# ^% \3 s) o2 V& T     ● 生成晶核；      ● 晶核成長(zhǎng)，形成晶體。" Q/ y+ Q# i+ J: Q+ l      這3個(gè)步驟中有一個(gè)遭到破壞，結(jié)垢過(guò)程即被減緩或抑制。阻垢劑的作用就是有效阻止這些步驟中的一個(gè)或幾個(gè)，以達(dá)到阻垢目的。阻垢劑干擾晶體生長(zhǎng)的機(jī)理有如下幾種說(shuō)法：/ Z9 H: a3 f; M  X' W4 A     1．螯合增溶作用+ x: e+ C; k2 v$ J      螯合增溶作用是指阻垢劑與水中Ca2＋、Mg2＋、Sr2＋、Ba2＋等高價(jià)金屬離子絡(luò)合成穩(wěn)定的水溶性螯合物，使水中游離態(tài)鈣、鎂離子的濃度相應(yīng)降低，這樣就好像使CaCO3等物質(zhì)的溶解度增大了，本來(lái)會(huì)析出溶液的CaCO3等物質(zhì)實(shí)際上沒(méi)有形成沉淀。      所謂閾限效應(yīng)阻垢是指只需向溶液中加入少量的阻垢劑，就能穩(wěn)定溶液中大量的結(jié)垢離子，它們之間不存在嚴(yán)格的化學(xué)計(jì)量關(guān)系，當(dāng)阻垢劑的量增至過(guò)大時(shí)，其穩(wěn)定阻垢作用并無(wú)明顯改進(jìn)。           2．晶格畸變作用      晶體正常形成的過(guò)程是微粒子（離子、原子或分子）根據(jù)特定的晶格方式進(jìn)行十分有規(guī)則的排列，從而形成外形規(guī)則、熔點(diǎn)固定、致密堅(jiān)固的物質(zhì)結(jié)構(gòu)。所謂晶格畸變是指在晶體生長(zhǎng)的過(guò)程中，常常會(huì)由于晶體外界的一些原因，而使得晶體存在空位、錯(cuò)位等缺陷或形成鑲嵌構(gòu)造等畸變，其結(jié)果使同一晶體的各個(gè)晶面發(fā)育不等。晶體中這種局部組分的差異會(huì)導(dǎo)致晶體內(nèi)部的應(yīng)力，晶體本身與鑲嵌物質(zhì)膨脹系數(shù)的不同也會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力。這些應(yīng)力使晶體不穩(wěn)定。當(dāng)環(huán)境發(fā)生某些變化時(shí)，大晶體便會(huì)碎裂成小晶體。      阻垢劑分子由于吸附在位于晶體活性生長(zhǎng)點(diǎn)的晶格點(diǎn)陣上，使晶體不能按照晶格排列正常生長(zhǎng)，使晶體發(fā)生畸變，使晶體的內(nèi)部應(yīng)力增大導(dǎo)致晶體破裂，從而防止微晶沉積成垢，達(dá)到阻垢目的。 3．吸附與分散作用      阻垢分散劑屬于陰離子有機(jī)化合物，可因物理化學(xué)吸附作用而吸附于膠體顆粒及微晶粒子上，在顆粒表面形成新的雙電層，改變顆粒表面原來(lái)的電荷狀況。于是，因同性電荷相排斥而使它們穩(wěn)定地分散在水體中。   

緩蝕劑分為陽(yáng)極型緩蝕劑，陰極型緩蝕劑和混合型緩蝕劑[1]。     ① 陽(yáng)極型緩蝕劑     陽(yáng)極型緩蝕劑多為無(wú)機(jī)強(qiáng)氧化劑，如鉻酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽、釩酸鹽、亞硝酸鹽、硼酸鹽等。它們的作用是在金屬表面陽(yáng)極區(qū)與金屬離子作用，生成氧化物或氫氧化物氧化膜覆蓋在陽(yáng)極上形成保護(hù)膜。這樣就抑制了金屬向水中溶解。陽(yáng)極反應(yīng)被控制，陽(yáng)極被鈍化。硅酸鹽也可歸到此類(lèi)，它也是通過(guò)抑制腐蝕反應(yīng)的陽(yáng)極過(guò)程來(lái)達(dá)到緩蝕目的的。     陽(yáng)極型緩蝕劑要求有較高的濃度，以使全部陽(yáng)極都被鈍化，一旦劑量不足，將在未被鈍化的部位造成點(diǎn)蝕。    ②陰極型緩蝕劑     抑制電化學(xué)陰極反應(yīng)的化學(xué)藥劑，稱(chēng)為陰極型緩蝕劑。     鋅的碳酸鹽、磷酸鹽和氫氧化物，鈣的碳酸鹽和磷酸鹽為陰極型緩蝕劑。陰極型緩蝕劑能與水中、與金屬表面的陰極區(qū)反應(yīng)，其反應(yīng)產(chǎn)物在陰極沉積成膜，隨著膜的增厚，陰極釋放電子的反應(yīng)被阻擋。在實(shí)際應(yīng)用中，由于鈣離子、碳酸根離子和氫氧根離子在水中是天然存在的，所以只需向水中加入可溶性鋅鹽或可溶性磷酸鹽。    ③混合型緩蝕劑     某些含氮、含硫或羥基的、具有表面活性的有機(jī)緩蝕劑，其分子中有兩種性質(zhì)相反的極性基團(tuán)，能吸附在清潔的金屬表面形成單分子膜，它們既能在陽(yáng)極成膜，也能在陰極成膜。阻止水與水中溶解氧向金屬表面的擴(kuò)散，起了緩蝕作用，巰基苯并噻唑、苯并三唑、十六烷胺等屬于此類(lèi)緩蝕劑。   根據(jù)生成保護(hù)膜的類(lèi)型    除了中和性能的水處理劑，大部分水處理用的緩蝕劑的緩蝕機(jī)理是在與水接觸的金屬表面形成一層將金屬和水隔離的金屬保護(hù)膜，以達(dá)到緩蝕目的。根據(jù)緩蝕劑形成的保護(hù)膜的類(lèi)型，緩蝕劑可分為氧化膜型、沉積膜型和吸附膜型緩蝕劑。    ①氧化膜型緩蝕劑     鉻酸鹽、亞硝酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽、釩酸鹽、正磷酸鹽、硼酸鹽等均被看作氧化膜型緩蝕劑。鉻酸鹽和亞硝酸鹽都是強(qiáng)氧化劑，無(wú)需水中溶解氧的幫助即能與金屬反應(yīng)，在金屬表面陽(yáng)極區(qū)形成一層致密的氧化膜。其余的幾種，或因本身氧化能力弱，或因本身并非氧化劑，都需要氧的幫助才能在金屬表面形成氧化膜。由于這些氧化膜型緩蝕劑是通過(guò)阻抑腐蝕反應(yīng)的陽(yáng)極過(guò)程來(lái)達(dá)到緩蝕的，這些陽(yáng)極緩蝕劑能在陽(yáng)極與金屬離子作用形成氧化物或氯氧化物。沉積覆蓋在陽(yáng)極上形成保護(hù)膜，以鉻酸鹽為例，它在陽(yáng)極反應(yīng)形成Cr(OH)3和Fe(OH)3，脫水后成為CrO3和Fe2O3的混合物（主要是γ-Fe2O3）在陽(yáng)極構(gòu)成保護(hù)膜。因此有時(shí)又被稱(chēng)作陽(yáng)極型緩蝕
劑或危險(xiǎn)型緩蝕劑，因?yàn)樗鼈円坏﹦┝坎蛔悖▎为?dú)緩蝕時(shí)，處理1L水，所需劑量往往高達(dá)幾百、甚至過(guò)千毫克）就會(huì)造成點(diǎn)蝕，使本來(lái)不太嚴(yán)重的腐蝕問(wèn)題，反而變得更加嚴(yán)重。氯離子、高溫及高的水流速都會(huì)破壞氧化膜，故在應(yīng)用時(shí)，要根據(jù)工藝條件，適當(dāng)改變緩蝕劑的濃度。硅酸鹽也可粗略地歸到這一類(lèi)里來(lái)，因?yàn)樗饕彩峭ㄟ^(guò)阻抑腐蝕反應(yīng)的陽(yáng)極過(guò)程來(lái)達(dá)到緩蝕的。但是，它不是通過(guò)與金屬鐵本身、而可能是由二氧化硅與鐵的腐蝕產(chǎn)物相互作用，以吸附機(jī)制來(lái)成膜的。     ②沉淀膜型緩蝕劑     鋅的碳酸鹽、磷酸鹽和氫氧化物，鈣的碳酸鹽和磷酸鹽是zui常見(jiàn)的沉淀膜型緩蝕劑。由于它們系由鋅、鈣陽(yáng)離子與碳酸根、磷酸根和氫氧根陰離子在水中、于金屬表面的陰極區(qū)反應(yīng)而沉積成膜，所以又被稱(chēng)作陰極型緩蝕劑。陰極緩蝕劑能與水中有關(guān)離子反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物在陰極沉積成膜；以鋅鹽為例，它在陰極部位產(chǎn)生Zn(OH)2沉淀，起保護(hù)膜的作用。鋅鹽與其他緩蝕劑復(fù)合使用可起增效作用，在有正磷酸鹽存在時(shí)，則有Zn3(PO4)2或(Zn,Fe)3(PO4)2沉淀出來(lái)并緊緊粘附于金屬表面，緩蝕效果更好。在實(shí)際應(yīng)用中，由于鈣離子、碳酸根和氫氧根在水中是天然地存在的，一般只需向水中加入可溶性鋅鹽（例如：硝酸鋅、硫酸鋅或氯化鋅，提供鋅離子）或可溶性磷酸鹽（例如：正磷酸鈉或可水解為正磷酸鈉的聚合磷酸鈉，提供磷酸根），因此，通常就把這些可溶性鋅鹽和可溶性磷酸鹽叫作沉積膜型緩蝕劑或陰極型緩蝕劑。這樣，可溶性磷酸鹽（包括聚合磷酸鹽）就既是氧化膜型緩蝕劑，又是沉積膜型緩蝕劑。另外，一些含磷的有機(jī)化合物，如有機(jī)磷酸（鹽）、有機(jī)磷酸酯和有機(jī)磷羧酸，也可歸到這類(lèi)緩蝕劑中，大約與其zui終能水解為正磷酸鹽不無(wú)關(guān)系。由于沉淀型緩蝕膜沒(méi)有和金屬表面直接結(jié)合，而且是多孔的，往往出現(xiàn)在金屬表面附著不好的現(xiàn)象，緩蝕效果不如氧化型膜。    ③吸附膜型緩蝕劑     吸附膜型緩蝕劑多為有機(jī)緩蝕劑，它們具有極性基因，可被金屬的表面電荷吸附，在整個(gè)陽(yáng)極和陰極區(qū)域形成一層單分子膜，從而阻止或減緩相應(yīng)電化學(xué)的反應(yīng)。如某些含氮、含硫或含羥基的、具有表面活性的有機(jī)化合物，其分子中有兩種性質(zhì)相反的基團(tuán)；親水基和親油基。這些化合物的分子以親水基（例如，氨基）吸附于金屬表面上，形成一層致密的憎水膜，保護(hù)金屬表面不受水腐蝕。牛脂胺、十六烷胺和十八烷胺等這些被稱(chēng)作“膜胺"的胺類(lèi)，就是水處理中常見(jiàn)的吸附膜型緩蝕劑。巰基苯并噻唑、苯并三唑和甲基苯并三唑這些唑類(lèi)，是有色金屬（尤其是銅）的理想緩蝕劑。它們雖然與銅金屬本身作用成膜，但與上述典型的氧化膜型緩蝕劑不同，不是通過(guò)氧化，而是通過(guò)與金屬表面的銅離子形成絡(luò)合物，以化學(xué)吸附成膜的。當(dāng)金屬表面為清潔或活性狀態(tài)時(shí)，此類(lèi)緩蝕劑能形成緩蝕效果令人滿(mǎn)意的吸附膜。但如果金屬表面有腐蝕產(chǎn)物或有垢沉積的情況下，就
很難形成效果良好的緩蝕膜，此時(shí)可適當(dāng)加入少量表面活性劑，以幫助此類(lèi)緩蝕劑成膜。
     由于緩蝕劑的緩蝕機(jī)理在于成膜，故迅速在金屬表面上形成一層密而實(shí)的膜，乃獲得緩蝕成功之關(guān)鍵。為了迅速，水中緩蝕劑的濃度應(yīng)該足夠
高，等膜形成后，再降至只對(duì)膜的破損起修補(bǔ)作用的濃度；為了密實(shí)，金屬表面應(yīng)十分清潔，為此，成膜前對(duì)金屬表面進(jìn)行化學(xué)清洗除油、除污和除垢，是*的步驟。     上述各類(lèi)緩蝕劑，除中和胺與膜胺主要用于鍋爐
凝水處理、硅酸鹽用于飲
用水處理外，其他各類(lèi)則常用于冷卻水處理。若單就對(duì)碳鋼的緩蝕效果而言，鉻酸鹽，尤其是配合以聚磷酸鹽
和鋅鹽的鉻酸鹽，至今仍然是
循環(huán)冷卻水處理緩蝕劑中zui為理想者。美國(guó)在相當(dāng)程度上仍在應(yīng)用著它。應(yīng)用時(shí)，一般將水的pH值控制為微酸性，以阻抑致垢鹽結(jié)垢。但鉻酸鹽（六
價(jià)的）有毒，雖然它對(duì)循環(huán)冷卻水中的菌、藻等有害微生物有殺滅作用，但對(duì)環(huán)境造成污染。因
此，在世界范圍內(nèi)已逐漸為（聚）磷酸鹽所
取代。這標(biāo)志著循環(huán)冷卻水堿性處理時(shí)代的開(kāi)始。這一概念就是對(duì)水的pH值不再著意控制，而是聽(tīng)其自然。水中
致垢鹽的結(jié)垢問(wèn)題則依靠有機(jī)磷酸（鹽）和聚丙烯酸（鹽）等這些阻垢劑、分散劑來(lái)解決。但是，磷酸鹽是水中微生物的營(yíng)養(yǎng)源，它的排放會(huì)造成水體富營(yíng)養(yǎng)化，結(jié)果，從另一
方面對(duì)環(huán)境造成污染。于是，在不允許使用鉻酸鹽和（聚）磷酸鹽的地方，其他幾類(lèi)緩蝕劑得到了應(yīng)用機(jī)會(huì)。但是，鉬酸鹽等應(yīng)用成本高；亞硝酸鹽不宜作敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的緩蝕劑，除非有殺生劑有效在控制住能使它分解失效的微生物；硅酸鹽緩蝕效果差（由于成膜時(shí)間長(zhǎng)，有時(shí)，在金屬表面形成一層較完整的膜，需2～3個(gè)星期），而且，一旦有垢產(chǎn)生，就很難去掉；鋅鹽中的鋅與鉻一樣，也是重金屬，也對(duì)水體中的生物造成威脅。因此，人們對(duì)含磷量較少的有機(jī)緩蝕劑的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，表現(xiàn)出濃厚的興趣，進(jìn)而導(dǎo)致了“全有機(jī)配方"水處理劑的上市。不過(guò)，迄今為止，在緩蝕劑的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用上，還沒(méi)有出現(xiàn)像過(guò)去由使用聚磷酸鹽轉(zhuǎn)為使用鉻酸鹽，或由使用鉻酸鹽復(fù)轉(zhuǎn)為使用聚磷酸鹽那樣的突破性的進(jìn)展。用“全有機(jī)配方"緩蝕劑，水的腐蝕條件不能太苛刻，否則，必須以無(wú)機(jī)緩蝕劑予以補(bǔ)救。