تصنيف وآلية عمل مثبطات المقياس

التحجيم هو مشكلة شائعة في الإنتاج الصناعي وتطوير الطاقة ، وخاصة في حقن المياه في حقول النفط ، وتعميم نظام مياه التبريد وخط أنابيب تصريف الأنفاق. سيؤدي ترسب المقياس إلى تقليل كفاءة المعدات وانسداد خطوط الأنابيب وحتى مخاطر السلامة. تمنع مثبطات المقياس عملية التحجيم من خلال الذوبان بالاستخلاب وتشويه الشبكة والتشتت ، وأصبحت واحدة من أكثر الحلول اقتصادا وفعالية. ومع ذلك ، فإن مثبطات المقياس التقليدية (مثل الفوسفين العضوي) لديها مشاكل مثل التلوث البيئي وضعف مقاومة درجات الحرارة. أصبح تطوير مثبطات المقياس الخضراء والصديقة للبيئة والصيغ المركبة متعددة الوظائف نقطة ساخنة للبحث.

الأنواع الرئيسية:

يمكن تقسيم مثبطات المقياس إلى الفئات التالية وفقًا لتركيبها الكيميائي.

1. مثبطات مقياس الفوسفين العضوي ، مثل حمض aminotrimethylenephosphonic (ATMP). الآلية الرئيسية للعمل هي تشويه الشبكة الناجم عن عملية إزالة معدن ثقيل ، تمنع مجموعات حمض الفوسفونيك تنوي الكريستال عن طريق تخلب Ca2 + ، وتأثيرات الامتزاز السطحي تغير مسار نمو الكريستال. ينتج HEDP الأنيوني تأثير عائق فراغي عن طريق التنافر الكهروستاتيكي ، مما يمنع بشكل فعال تكتل الكريستال الدقيق. استقرار درجة الحرارة العالية لافت للنظر. يظل HEDP مستقرًا في بيئة تبلغ 250 درجة مئوية. يعطي الهيكل الخاص لرابطة C-P مقاومة التحلل المائي الممتازة للمواد. هذا النوع من المركب له وظائف متعددة. لا يمكنه فقط تشكيل فيلم واقي مركب Fe-HEDP على سطح الفولاذ الكربوني ، ولكن أيضًا تحقيق تحكم تآزري في تثبيط مقياس الكربونات. هناك قيود مزدوجة في التطبيق العملي. تبلغ كفاءة تثبيط المقياس لـ Ca3 (PO4) 2 40 ٪ -50 ٪ فقط ، ومن الضروري استخدام المشتتات مثل حمض البولي أكريليك لتعزيز التأثير. في الوقت نفسه ، فإنه يجلب أيضا مشاكل المخلفات البيئية. يتسبب HEDP المخصب في نظام التناضح العكسي في تجاوز الفوسفور الكلي في النفايات السائلة المعيار ، والذي يجب معالجته بعمق عن طريق امتصاص الكربون المنشط أو أكسدة الأوزون ؛

2. مثبطات مقياس البوليمر ، مثبطات مقياس حمض الكربوكسيل عادة ما تعتمد على مونومرات حمض الكربوكسيل مثل حمض الأكريليك (AA) وحمض الماليك (MA) كنواة ، وتتشكل عن طريق البلمرة المتجانسة أو البلمرة المشتركة. بوليمرات حمض الكربوكسيل غنية بمجموعات حمض الكربوكسيل (-COOH) ولها هياكل جزيئية قابلة للتعديل. هذه العوامل تجعلها فعالة في مخلب أيونات المعادن ، وتثبيط نمو الكريستال وتشتيت الجسيمات الجريزوفولفين. فهي ليست فقط خالية من الفوسفور وخالية من النيتروجين ، ولكنها أيضًا صديقة للبيئة ، ولكنها منخفضة التحمل للكالسيوم. مثبطات مقياس البوليمر المشترك لحمض السلفونيك هي نوع من البوليمر يتم إدخاله مع مجموعات حمض السلفونيك (-SO3H) وتستخدم على نطاق واسع في مجال معالجة المياه الصناعية. تكمن ميزته الأساسية في المحبة المائية القوية لمجموعات حمض السلفونيك وقدرتها المستقرة على مخلبية لأيونات المعادن عالية التكافؤ. يمكن لمجموعات حمض السلفونيك أن تتداخل مع اتجاه نمو بلورات CaCO3 أو Ca3 (PO4) 2 لتشكيل بنية فضفاضة. يعزز ماء مجموعات حمض السلفونيك الشحنة السالبة على سطح الجسيمات ويمنع تجميع وترسب الجسيمات الدقيقة ؛

3. مثبطات المقياس الخضراء والصديقة للبيئة مثبطات المقياس الخضراء والصديقة للبيئة هي بشكل أساسي مثبطات مقياس البوليمر الطبيعي القائمة على المواد الجزيئية من النباتات أو الحيوانات أو الكائنات الحية الدقيقة ، ويتم تحسين أداء تثبيط المقياس من خلال التعديل الكيميائي أو تقنية التركيب. تشمل المواد التمثيلية المستخلصات النباتية (حمض التانيك ومشتقات اللجنين) والشيتوزان والنشا والسليلوز. يتم تحضير مثبطات المقياس الأخضر الاصطناعية من خلال عملية تخليق كيميائي يمكن التحكم فيها ، ولها أداء تثبيط عالي الكفاءة وخصائص حماية البيئة. تشمل المواد التمثيلية حمض polyaspartic (PASP) وحمض polyepoxysuccinic (PESA). لديها كل من التحلل البيولوجي والقدرة على تثبيط نطاق الكفاءة العالية [6] ؛ مثبط المقياس المركب متعدد الوظائف يشير مثبط المقياس المركب متعدد الوظائف إلى نوع من عوامل معالجة المياه التي لها وظائف متعددة مثل تثبيط المقياس ، تثبيط التآكل ، التعقيم ، والتشتت من خلال التركيب الكيميائي أو تصميم الهيكل الجزيئي. تشتمل تركيبته الأساسية عادةً على تآكل الإيميدازولين ومثبط المقياس (MZ-P) ، والذي يحتوي على تثبيط للتآكل وتثبيط المقياس ووظائف التعقيم. طور الفريق مثبطًا صلبًا متعدد الوظائف للتآكل والحجم (SPCI-1). يجمع الوكيل بين تثبيط التآكل وتثبيط المقياس وإزالة الأكسدة ووظائف التعقيم. يتم تشكيله من خلال عملية ذوبان باستخدام مثبط تآكل الإيميدازولين المعدل (معدل تثبيط التآكل 86 ٪) ، مثبط مقياس الفوسفين العضوي (معدل تثبيط مقياس CaCO3 93.3 ٪ ، معدل تثبيط مقياس CaSO4 98.9 ٪) ، 1227 مبيد للجراثيم و deoxidizer حمض الأسكوربيك. حجم الجسيمات هو 4 ~ 8 مم والكثافة 1.20 ~ 1.50 جم / سم 3.

آلية تثبيط مقياس

يحقق مثبط المقياس تأثير تثبيط المقياس عن طريق التدخل في عملية التنوي أو النمو أو الترسيب لبلورات المقياس. تتضمن آليته الأساسية تشويه الشبكة والاستخلاب والتشتت.

1. الذوبان عملية إزالة معدن ثقيل: جوهر آلية عملية إزالة معدن ثقيل هو تنظيم التوازن الكيميائي للتفاعلات معقد أيون. بروابط متعددة مثل DTPA و EDTA تتحد مع أيونات تشكيل النطاق مثل Ca2 + و Mg2 + بحكم مواقع التنسيق متعددة لتشكيل مخلبات دورية مستقرة الحرارية. هذه العملية تقلل بشكل كبير من التركيز الفعال لأيونات الكالسيوم الحرة في المرحلة السائلة ، مما اضطر المنتج تركيز أيون للبقاء تحت عتبة المنتج الذوبان ، وبالتالي تثبيط عملية التنوي الكريستال.

2. تشويه شعرية: تشويه شعرية هو تغيير على المستوى الجزيئي الذي يحدث أثناء نمو الكريستال. سوف يتداخل تدخل مثبطات القشور معها ، مما يتسبب في حدوث تغييرات في البنية البلورية. مفتاح فعالية مثبطات القشور هو أنه يمكن امتصاصها بقوة على المواقع النشطة الرئيسية لنمو الكريستال مثل سطح النواة البلورية وحافة الوجه البلوري. يتجلى تشويه الشعرية على أنه تدمير للترتيب المنظم للبلورة. تلعب المجموعات القطبية ، مثل مجموعات الكربوكسيل وحمض السلفونيك ، دورًا مهمًا في تثبيط القشور. تشكل هذه المجموعات القطبية روابط تنسيق مع أيونات سطح الكريستال مثل أيونات الكالسيوم وأيونات الباريوم ، ويتم امتصاصها بقوة على سطح الكريستال. لم يعد المظهر الأصلي الأنيق للبلورة موجودًا ، وتعطل توزيع طاقة الوجه البلورية تمامًا ، مما يؤدي بدوره إلى نمو البلورة بطريقة مضطربة. يصبح المنتج النهائي بنية غير كثيفة ذات بنية فضفاضة ومسام في جميع الأنحاء.

3. التشتت: الآليات الرئيسية للتشتت هي التنافر الكهروستاتيكي والعائق الفراغي. تعد القيمة المطلقة للإمكانات بعد تأين المجموعات سالبة الشحنة (مثل -SO3-) والتنافر الناتج عن الطبقة المزدوجة طريقة مهمة. طريقة أخرى هي أن البوليمرات مثل حمض polyaspartic (PASP) وحمض polyacrylic (PAA) تمتص سلاسلها الطويلة على سطح الجسيمات وتبني عائقًا فراغيًا عن طريق تمديد شرائح السلسلة ، والتي يمكن أن تمنع أيضًا تجميع الجسيمات. يعد امتصاص سلاسل البوليمر على سطح الجسيمات وتراكم الشحنات السالبة أمرًا مهمًا للغاية. يمكن أن يمنع التنافر الكهروستاتيكي والعائق الفراغي الجسيمات من جذب بعضها البعض.