评定阻垢剂性能的方法

目前，阻垢效果的评价方法主要有静态试验法和动态试验法两类，此外还有重量法、分形法和恒定组分技术等方法。

1  静态试验法

静态法是对制备的一定体积、浓度的含有成垢物质的溶液，用加热、蒸发浓缩或是滴定等方法破坏平衡，通过阻垢剂加入前后溶液某些参数的变化来判断水中成垢物质的离析情况，用以评价阻垢性能。

静态阻垢法和鼓泡法是最常用的两种静态试验方法。陈文瑾等对两种方法分别进行了改进。钙离子选择电极电位分析法则利用钙离子选择电极，通过加入阻垢剂前后电位的变化，来测定溶液中Ca²⁺浓度的变化，以此来评价阻垢剂的阻垢性能。此外还有利用反应前后H⁺浓度变化来谰价阻垢剂性能的玻璃电极法。极限碳酸盐硬度法是利用蒸发浓缩实验，根据极限碳酸盐硬度的不同，评定阻垢剂的性能。王永仪等研究并提出此法浓缩终点的判断指标。碳酸钙沉淀势通过测定初始钙硬度与平衡后的钙硬度的差值来判断阻垢剂的阻垢效果，陈胜等的现场应用研究认为该法可以准确定量地评价阻垢剂性能。晶体生长量论认为碳酸盐必须要达到一定的过饱和度才能析出沉淀，析出时的溶液pH就是临界pH，即pHc。张青等提出利用pHc评定阻垢剂的性能。雷武等通过测定试样在成垢过程前后试液pH的变化即所谓的pH位移法来评定阻垢剂的阻垢性能。而测定溶液的电导率是间接地表示水中溶解盐类物质多少的最简便的方法。I.Drela等提出用电导率法评定阻垢剂的阻垢效果，在用Na₂CO₃溶液滴定CaCl₂的过程中，通过测定溶液电导率突降时的过饱和度来评定阻垢剂的性能，张小霓等试验研究获得了较好的结果。

此外浊度测定法是采用不龟计来检测出pHc时沉淀粒子的大小和数量来判断阻垢剂的阻垢效能。吴星五等的微电解法利用阴极电化学还原反应，模拟水中重碳酸盐受热分解形成碳酸钙垢的过程，通过测量电极垢重进而对阻垢剂进行评价。A. Neville等虽然也是利用电化学方法评价阻垢剂，但其原理是通过测量电极表面结垢引起的氧阴极还原电流的变化来表征金属表面结垢程度，进而评价阻垢剂的阻垢性能。

大部分静态试验需要测量平衡后的稳定参数，要等沉淀xx，测试时间较长；而临界pH法、电导法等无需等到xx平衡，因而测定时间短，所需仪器也较简单（pH计和电导计）。

总之静态试验法设备简单，在阻垢剂的初选中得到广泛应用。但是应当看到，静态法普遍存在操作复杂、试验中间环节多、数据的重复性差等缺点，而且除微电解法和电化学法外，测定的均为阻垢剂抑制成垢盐类在溶液中的析出程度，并不能定量推断换热面的积垢情况，具有一定的局限性。因此直接评定金属表面的结垢程度具有重要意义。

2  动态试验法

动态模拟试验是通过测量特制模拟换热器的污垢热阻来定量反映阻垢效果的。

动态快速阻垢测试法是一种带有传热面的阻垢测试方法，可快速准确地筛选阻垢剂。为缩短测试周期，可采用较低的流速（水流速度一般控制在0.3m/s以下），作为一种强化的测试手段，一般在6~24h内即可得到较明显的测试结果。这种测试方法快速、灵敏、复现性好，除可以直接用天平称垢重计算并评价药剂的阻垢率外，还可以直接观察垢层的生长和结垢特点，进一步分析垢层的化学组成等。然而由于使用了耐蚀材料和强化测试手段，其测试条件和生产现场的实际工况仍有较大差距，而且在测试元件表面容易产生气泡，气泡处易发生腐蚀和导致测试误差。

动态模拟试验是一种介于实验室和现场测试之间的工程化阻垢剂评价方法。但该方法检测时间长（通常在10d以上），而且设备较贵。目前以Nalco公司的PMEC流动试验车等代表了国外在此方面的发展水平。国内使用较多的是基于类似原理开发的各种形式不尽相同的动态装置。

3  其他技术

前述静态试验法和动态试验法的{zd0}区别在于是否具有模拟受热面。目前报道的还有其他一些方法和技术，在研究结垢的机理上发挥了积极的作用。

重量法是通过称取传热面或电极上沉积的垢层重量从而进行阻垢剂效果评定的。石英微天平法可以看作是重量法和电化学法的结合。陆柱采用核磁共振仪（NMR），通过普线线宽的测定判断阻垢效果。杨庆峰等应用分形理论对阻垢剂进行了评价研究。M.B.Tomson等创造了恒定组分技术，将析晶过程的动力学研究方法移植用来评价阻垢剂的阻垢效果，被公认是评定阻垢剂阻垢效果、揭示阻垢剂阻垢机理的有效快捷的手段。除此之外，还有研究机构利用扫描电子显微镜观察晶体的成核、生长、聚集及核吸附的过程；用原子显微镜研究观察阻垢剂对碳酸钙晶体生长的抑制作用；用X衍射法研究垢样的细碎程度、晶体畸变等；用粒径分析仪研究晶核生长动力学，而pH静态沉积法等则可用于阻垢剂性能评价及机理研究。