2-磷酸基-1,2,4-三羧酸丁烷的合成工艺研究(2)
1.1 含磷缓释阻垢剂
1.1.1 阻垢剂的定义及种类
阻垢剂是一类能够防止水垢和污垢产生或者抑制其沉积生长的化学药剂。目前，常用的防垢剂包括有机磷酸盐、低分子聚合物(均聚物和共聚物)、聚合磷酸盐和天然改性高分子等[4]。
水处理阻垢剂一般分为以下种类：
（1） 聚磷酸盐阻垢剂。主要可以分为吹冰偏磷酸钠、三聚磷酸钠两种。
（2） 有机磷酸盐阻垢剂。常见的如：HEDP（羟基亚乙基二磷酸）、EDTMP（乙二胺四亚甲基四磷酸）、ATMP（氨基三亚甲基磷酸）等。
（3） 聚羧酸阻垢剂
（4） 氨基化合物阻垢剂
（5） 氮三化合物类阻垢剂
（6） 表面活性剂阻垢剂
（7） 乙烯与无水马来酸聚合物复合阻垢剂
（8） 复配无机盐阻垢剂
阻垢剂在工业上常用的形式主要有阻垢缓蚀剂和阻垢分散剂两种[5]。阻垢缓蚀剂主要有：无机聚合磷酸盐、有机磷酸盐等。目前循环水系统中多采用磷系配方，其中用得最多的是有机多元磷酸盐。阻垢分散剂主要是相对中、低分子量的水溶性聚合物，包括均聚物和共聚物两大类，其中均聚物有聚丙烯酸、聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸及其钠盐等；共聚物的品种较多，以丙烯酸系和马来酸系的两元或三元共聚物为主，以及磺酸类共聚物和含磷共聚物等。聚合物阻垢剂具有优异的阻垢性能、低公害或无公害、用量少、良好的溶限效应和协同效应等优点，为高浓缩倍数的碱性水处理技术在工业上的实施提供了条件。
1.1.2 阻垢剂的发展历程
20世纪60年代初尚未发展聚合物阻垢剂时，主要采用单宁、淀粉、纤文素、木质素、壳聚糖和腐植酸钠等简单加工的天然有机物作为阻垢分散剂[6]。这些天然高分子产品在水处理应用中具有投加量大、费用高、杂质含量高、耐温性能差等特点，现已很少使用。但由于天然分散剂具有来源方便、价格低廉、无公害，且具有分散污物的优点，目前在少量商品复合配方中仍有使用。国内见到的用于制备各种阻垢剂的天然高分子主要是改性的木素和壳聚糖两类。木素是一种来源丰富、价格低廉的可再生资源，它的衍生物在水处理工业中可作为絮凝剂、阻垢剂、缓蚀剂、防锈剂等使用。
最常用的聚磷酸盐为三聚磷酸钠和吹冰偏磷酸钠[7]，但由于它们水解生成的正磷酸盐易与水中的钙离子生成磷酸钙水垢，同时又会有利于系统中菌藻的繁殖，因此，在冷却水处理中单纯用聚磷酸盐作阻垢剂已经逐渐被淘汰，取而代之的是复合磷酸盐、有机膦酸及其它低磷或无磷药剂配方。有机磷酸是20世纪70年代以来循环冷却水化学处理中广泛应用的含磷有机缓蚀阻垢剂，其分子结构中含有与碳原子直接相连的磷酸基团-PO(OH)2，具有良好的化学稳定性，有一定程度的耐氧化性，不易水解，能耐较高温度等优点；PBTCA为典型的磷羧酸，分子中同时含有磷酸基和羧基，阻垢性能优异，在高温、高硬、高pH值的水质条件下具有良好的阻垢性能，与锌盐和聚磷酸盐复配可产生良好的协同效应。国内20世纪80年代开始使用的有机磷酸酯为另一类含磷的有机缓蚀剂，对控制硫酸钙垢、消除硬垢、稳定锌盐和分散污泥、油垢方面有较好的效果。表1-1列出了含磷水处理剂的分类和主要产品。
表1-1 含磷水处理剂的分类
分类 举例
无机磷类
有机磷类 聚磷酸盐
有机磷酸酯
有机磷羧酸
有机磷酸盐