
循环水系统的故障多源于水垢沉积、设备腐蚀和微生物滋生这三大问题,对应的水处理药剂也围绕这三大核心需求研发,形成了三大类主流药剂,各类药剂分工明确、协同作用,保障系统稳定。
(一)阻垢剂:拒绝“水垢缠身”,保障换热效率
循环水在蒸发浓缩过程中,水中的钙、镁等硬度离子浓度会逐渐升高,当超过其溶解度时,就会在换热设备表面结晶析出,形成致密的水垢。水垢的导热系数极低,仅为钢铁的几十分之一,会严重阻碍热量传递,导致换热效率大幅下降,进而增加锅炉、换热器等设备的能耗。阻垢剂的核心作用的就是通过化学作用抑制或破坏水垢的形成与生长。
其作用机理主要分为三类:一是螯合作用,阻垢剂分子与水中的钙、镁离子结合形成稳定的螯合物,阻止离子相互结合形成水垢;二是分散作用,将水中析出的微小水垢颗粒分散在水中,防止其聚集沉积在设备表面;三是晶格畸变作用,干扰水垢晶体的正常生长,使形成的水垢结构松散、易于脱落,无法形成致密的硬垢。常见的阻垢剂有聚磷酸盐、有机膦酸盐、聚羧酸类聚合物等,其中有机膦酸盐因阻垢效果好、耐高温、不易水解等优点,被广泛应用于中高温、高硬度的循环水系统中。
(二)缓蚀剂:抵御“腐蚀侵袭”,延长设备寿命
循环水中的氧气、二氧化碳、氯离子等腐蚀性介质,会与设备的金属材质(如钢铁、铜合金等)发生化学反应,导致金属腐蚀,产生铁锈、蚀坑等问题。严重的腐蚀会使设备壁厚减薄、强度下降,甚至引发泄漏、爆炸等安全事故。缓蚀剂通过在金属表面形成一层致密的保护膜,隔绝腐蚀性介质与金属的接触,从而抑制腐蚀反应的发生。
根据保护膜的形成机理,缓蚀剂可分为氧化型缓蚀剂、沉淀型缓蚀剂和吸附型缓蚀剂三类。氧化型缓蚀剂(如铬酸盐、亚硝酸盐)能使金属表面形成一层氧化膜,阻止金属进一步氧化;沉淀型缓蚀剂(如磷酸盐、硅酸盐)通过与水中的离子反应,在金属表面形成沉淀膜,起到保护作用;吸附型缓蚀剂(如有机胺、咪唑啉类化合物)则通过分子吸附在金属表面,形成吸附膜,隔绝腐蚀介质。不同类型的缓蚀剂适用于不同的水质条件和金属材质,例如咪唑啉类缓蚀剂对钢铁的缓蚀效果优异,广泛应用于石油化工行业的循环水系统。
(三)杀菌灭藻剂:清除“微生物污染”,保障系统清洁
循环水系统的温湿度、营养物质(如水中的有机物、氮磷等)为细菌、真菌、藻类等微生物的生长繁殖提供了绝佳条件。微生物大量滋生会形成生物黏泥(俗称“生物膜”),黏附在设备表面和管道内壁,不仅会堵塞管道、降低水流速度和换热效率,其代谢产物还会加剧金属的腐蚀(如硫酸盐还原菌会产生硫化氢,腐蚀钢铁设备)。杀生剂的作用就是高效杀灭或抑制循环水中的微生物,破坏生物黏泥的形成。
杀生剂按作用方式可分为氧化性杀生剂和非氧化性杀生剂。氧化性杀生剂(如氯气、二氧化氯、次氯酸钠)通过释放氧原子,破坏微生物的细胞结构,实现杀菌效果,具有杀菌范围广、作用迅速的优点,但易受水中pH值、氨氮等因素影响,且对设备有一定腐蚀性;非氧化性杀生剂(如季铵盐类、异噻唑啉酮类、醛类)通过干扰微生物的代谢过程或破坏细胞膜,达到杀菌目的,具有杀菌效果稳定、不受水质影响、对设备腐蚀性小等优点,常与氧化性杀生剂交替使用,以避免微生物产生抗药性。