(一)晶格畸变作用
以CaCO3垢为例,垢体一般大多为结晶体,它的成长是按照严格的顺序,由带正电荷的Ca2+与带负电荷的CO3-相撞才能彼此结合,并按一定方向成长。当螯合分散剂加入水中时,它当中的成分(如有机膦酸成分)物质会吸附到CaCO3晶体的活性增长点上与Ca2+螯合,抑制了晶格向一定的方向成长,因此使晶体歪曲(畸变),长不大,也就是说晶体被螯合分散剂的有机膦酸分子所包围而失去活性。同样,这种作用也可阻止其它垢类晶体的沉淀。另外,部分吸附在晶体上的化合物,随着晶体增长而被卷入晶格中,使CaCO3晶格发生位错,在垢层中形成一些空洞,分子与分子之间的相互作用减少,使硬垢变软。 而在聚羧酸类螯合分散剂中,聚羧酸是线性高分子化合物,它除了一端吸附在CaCO3晶粒上以外,其余部分则围绕到晶粒周围,使其无法增长而变圆滑。因此晶粒增长受到干扰而歪曲,晶粒变得细小,形成的垢层松软,极易被水流冲洗掉。
(二)增加成垢化合物的溶解度及增溶作用
螯合分散剂能与Ca2+、Fe3+、Mg2+等金属离子形成稳定的螯合物,从而提高了CaCO3晶粒析出时的过饱和度,也就是说增加了CaCO3在水中的溶解度。另外,由于有机膦酸吸附在CaCO3晶粒增长点上,使其畸变,即相对于不加药剂的水来说,形成的晶粒要细小得多。从颗粒分散度对溶解度影响的角度看,晶粒小也就意味着CaCO3溶解度变大,因此提高了CaCO3析出时的过饱和度。
(三)静电斥力作用
螯合分散剂在水中电离成阴离子后,由于物理或化学的作用,有强烈的吸附性,它会吸附到悬浮在水中的一些浆料、果胶质、低聚物、染料缔聚体、尘土等杂质的粒子上,使粒子表面带有相同的负电荷,因而使粒子间相互静电排斥,避免颗粒碰撞积聚成长,颗粒呈分散状态悬浮于水中。性能良好的螯合分散剂能使颗粒长久地分散在水中,即使产生沉淀,也能减缓颗粒的沉降速度。
如我司的螯合分散剂,在含有100mg/l钙硬度水中,投加1mg/l,85℃下,可保持24h无沉积。
(四)分散作用
除静电斥力以外,螯合分散剂(如聚丙烯酸)还具有分散悬浮作用,能对低聚物、染料缔合体、胶状物等起到强烈分散作用,使其不凝结,加上吸附了螯合分散剂大分子的垢类颗粒产生了空间位阻,呈分散状态的垢类颗粒更不易碰撞凝结而悬浮于水中不沉降,易被水冲走。
(五)清垢作用
螯合分散剂与金属离子(未结垢的或垢体上、垢体中的)发生螯合,形成立体结垢的双环或多环螯合物,这些大分子螯合物是疏松的,可以分散在水中或进入垢体中,使垢体变松软而易去除,故长期使用螯合分散剂能起到清除原来积垢的作用。 |