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阻垢劑的阻垢原理主要有以下幾種:
1.螯合增溶作用:阻垢劑分子中的特定基團(tuán)能夠與水中的鈣、鎂等金屬離子結(jié)合,形成穩(wěn)定的絡(luò)合物或螯合物。這些螯合物具有良好的水溶性,將更多的鈣、鎂離子穩(wěn)定在水中,增大了鈣鎂鹽的溶解度,從而顯著降低了這些離子與陰離子結(jié)合形成水垢的幾率。例如,氨基三亞甲基膦酸(ATMP)、二乙烯三氨五亞甲基膦酸(DTPMP)等有機(jī)膦系列阻垢劑,都具有很強(qiáng)的螯合金屬離子的能力。
2.凝聚與分散作用:
(1)阻止微晶碰撞:阻垢劑在水中解離生成的陰離子與碳酸鈣等微晶碰撞時(shí),會(huì)發(fā)生物理化學(xué)吸附現(xiàn)象,使微晶粒的表面形成雙電層,帶上負(fù)電荷。由于阻垢劑的鏈狀結(jié)構(gòu)可吸附多個(gè)相同電荷的微晶,靜電斥力可阻止微晶相互碰撞,從而避免了大晶體的形成。
(2)晶粒均勻分散:在吸附產(chǎn)物碰到其他分子時(shí),會(huì)將已吸附的晶體轉(zhuǎn)移過(guò)去,出現(xiàn)晶粒均勻分散現(xiàn)象,從而阻礙了晶粒間和晶粒與金屬表面的碰撞,減少了溶液中的晶核數(shù),將碳酸鈣等穩(wěn)定在溶液中。
3.靜電斥力作用:阻垢劑溶解于水中后,可以吸附在無(wú)機(jī)鹽的微晶上,使微粒間斥力增加,阻礙它們的聚結(jié),使它們處于良好的分散狀態(tài),從而防止或減少垢物的形成。例如,聚羧酸類阻垢分散劑,其分子結(jié)構(gòu)中的羧酸基等官能團(tuán)使阻垢劑在水中解離后帶有負(fù)電荷,能夠通過(guò)靜電斥力使成垢粒子保持分散。
4.晶體畸變作用:阻垢劑中的某些官能團(tuán)占據(jù)無(wú)機(jī)鹽結(jié)晶核或微晶上的某些位置,阻礙和破壞了無(wú)機(jī)鹽晶體的正常生長(zhǎng),使晶體發(fā)生畸變,或使大晶體內(nèi)部的應(yīng)力增大,從而使晶體易于破裂,減緩了晶體的增長(zhǎng)速率,使得生成的晶體結(jié)構(gòu)疏松、松軟,易被水流的沖刷而帶走,難以在設(shè)備表面形成牢固的水垢層。