Clasificación y mecanismo de acción de los inhibidores de escamas

El escalado es un problema común en la producción industrial y el desarrollo energético, especialmente en la inyección de agua en campos petrolíferos, el sistema de agua de refrigeración circulante y la tubería de drenaje del túnel. La deposición de escamas conducirá a una reducción de la eficiencia del equipo, al bloqueo de la tubería e incluso a riesgos de seguridad. Los inhibidores de escamas inhiben el proceso de escalado a través de la solubilización por quelación, la distorsión y dispersión de la celosía, y se han convertido en una de las soluciones más económicas y efectivas. Sin embargo, los inhibidores de escamas tradicionales (como la fosfina orgánica) tienen problemas como la contaminación ambiental y la resistencia a la temperatura. El desarrollo de inhibidores de escamas verdes y respetuosos con el medio ambiente y fórmulas compuestas multifuncionales se ha convertido en un punto de acceso de

Tipos principales:

Los inhibidores de escala se pueden dividir en las siguientes categorías según su estructura química.

1. Inhibidores de escamas de organofosforina, como el ácido aminotrimethylenephosphonic (ATMP). El principal mecanismo de acción es la distorsión de la celosía inducida por la quelación, los grupos de ácido fosfónico inhiben la nucleación de cristales al quelar Ca2 + y los efectos de adsorción superficial cambian la ruta de crecimiento del cristal. El HEDP aniónico produce un efecto de obstáculo estérico por repulsión electrostática, inhibiendo eficazmente la aglomeración de microcristales. La estabilidad a altas temperaturas es notable. El HEDP permanece estable en un entorno de 250 ℃. La estructura especial del enlace C-P confiere al material una excelente resistencia a la hidrólisis. Este tipo de compuesto tiene múltiples funciones. No solo puede formar una película protectora compuesta de Fe-HEDP en la superficie del acero al carbono, sino que también puede lograr un control sinérgico de la inhibición de la escala de carbonato. Existen restricciones duales en la aplicación práctica. La eficiencia de inhibición de la escala para Ca3 (PO4) 2 es solo del 40% -50%, y es necesario utilizar dispers Al mismo tiempo, también trae problemas de residuos ambientales. El HEDP enriquecido en el sistema de ósmosis inversa hace que el fósforo total en el efluente supere el estándar, que debe ser tratado profundamente por adsorción de carbón activado u oxidación de ozono;

2. inhibidores de escamas de polímeros, los inhibidores de escamas de ácido carboxílico generalmente se basan en monómeros de ácido carboxílico como el núcleo, y están formados por homopolimerización o copolimerización. Los polímeros de ácido carboxílico son ricos en grupos de ácido carboxílico (-COOH) y tienen estructuras moleculares ajustables. Estos factores los hacen efectivos para quelar iones metálicos, inhibiendo el crecimiento de cristales y dispersando partículas microcristalinas. No solo están libres de fósforo y nitrógeno, sino que también son respetuosos con el medio ambiente, sino que tienen baja tolerancia al calcio. Los inhibidores de escamas de copolímero de ácido sulfónico son un tipo de polímero introducido con grupos de ácido sulfónico (-SO3H) y son ampliamente utilizados en el campo del tratamiento de agua industrial. Su ventaja principal radica en la fuerte hidrolicidad de los grupos de ácido sulfónico y su capacidad quelante estable para iones metálicos de alta valencia. Los grupos de ácido sulfónico pueden interferir con en la dirección de crecimiento de los cristales de CaCO3 o Ca3 (PO4) 2 para formar una estructura suelta. La hidrofilia de los grupos de ácido sulfónico aumenta la carga negativa en la superficie de las partículas y evita la agregación y deposición de microcristales;

3. Inhibidores de escamas verdes y respetuosos con el medio ambiente Los inhibidores de escamas verdes y respetuosos con el medio ambiente son principalmente inhibidores de escamas de polímeros naturales basados en sustancias macromoleculares de plantas, animales o microorganismos, y su rendimiento de inhibición de escamas se mejora mediante modificación química o tecnología de compuestos. Las sustancias representativas incluyen extractos de plantas (ácido tánico, derivados de lignina), quitosano, almidón y celulosa. Los inhibidores de escamas verdes sintéticos se preparan a través de un proceso de síntesis química controlable y tienen un rendimiento de inhibición de escamas de alta eficiencia y características de protección ambiental. Las sustancias representativas incluyen ácido poliaspártico (PASP) y ácido poliepoxisucínico (PESA). Tiene biodegradabilidad y capacidad de inhibición de escamas de alta eficiencia [6]; Inhibidor de escamas compuesto multifuncional El inhibidor de escamas compuesto multifuncional se refiere a un tipo de agente de tratamiento de agua que tiene múltiples funciones como inhibición de escamas, inhibición de la corrosión, esterilización y dispersión a Su composición central suele incluir anticorrosión de imidazolina e inhibidor de escamas (MZ-P), que tiene funciones de inhibición de la corrosión, inhibición de escamas y esterilización. El equipo ha desarrollado un inhibidor multifuncional de escamas y corrosión sólida (SPCI-1). El agente combina funciones de inhibición de la corrosión, inhibición de escamas, desoxidación y esterilización. Está formado por un proceso de fusión que utiliza un inhibidor de la corrosión de imidazolina modificado (tasa de inhibición de la corrosión 86%), un inhibidor de la escama de fosfina orgánica (tasa de inhibición de la escama de CaCO3 93,3%, tasa de inhibición de la escama de CaSO4 98,9%), un bactericida 1227 y un desoxidante de ácido ascórbico. El tamaño de partícula es de 4 ~ 8 mm y la densidad es de 1,20 ~ 1,50 g / c

Mecanismo de inhibición de la escala

El inhibidor de escamas consigue el efecto de inhibición de escamas interfiriendo con en el proceso de nucleación, crecimiento o deposición de cristales de escama. Su mecanismo central incluye distorsión de celosía, quelación y dispersión.

1. Solubilización por quelación: El núcleo del mecanismo de quelación es regular el equilibrio químico de las reacciones de complejos iónicos. Los ligandos multidentados como DTPA y EDTA combinan con iones formadores de escamas como Ca2 + y Mg2 + en virtud de múltiples sitios de coordinación para formar quelatos cíclicos termodinámicamente estables. Este proceso reduce significativamente la concentración efectiva de iones de calcio libre en la fase líquida, forzando que el producto de concentración iónica permanezca por debajo del umbral del producto de solubilidad, inhibiendo así el proceso de nucleación cristalina.

2. Distorsión de la celosía: La distorsión de la celosía es un cambio a nivel molecular que se produce durante el crecimiento de los cristales. La intervención de los inhibidores de escamas lo interferirá con , provocando cambios en la estructura cristalina. Una clave de la eficacia de los inhibidores de escamas es que pueden adsorberse firmemente en sitios activos clave de crecimiento de cristales, como la superficie del núcleo cristalino y el borde de la cara cristalina. La distorsión de la celosía se manifiesta como la destrucción de la disposición ordenada del cristal. Los grupos polares, como los grupos carboxilo y ácido sulfónico, juegan un papel importante en la inhibición de escamas. Estos grupos polares forman enlaces de coordinación con iones de superficie cristalina como los iones de calcio y bario, y se adsorben firmemente en la superficie cristalina. La apariencia original ordenada del cristal ya no existe, y la distribución de la energía de la cara del cristal se interrumpe por completo, lo que a su vez hace que el cristal crezca de manera desordenada. El producto final se convierte en una estructura no densa con una estructura suelta y poros en todas partes.

3. Dispersión: Los principales mecanismos de dispersión son la repulsión electrostática y el obstáculo estérico. El valor absoluto del potencial después de la ionización de grupos cargados negativamente (como -SO3-) y la repulsión de doble capa resultante es una forma importante. Otra forma es que polímeros como el ácido poliaspártico (PASP) y el ácido poliacrílico (PAA) adsorben sus largas cadenas en la superficie de las partículas y crean un obstáculo estérico al estirar los segmentos de la cadena, lo que también puede prevenir la agregación de partículas. La adsorción de cadenas de polímeros en la superficie de las partículas y la acumulación de cargas negativas son muy importantes. La repulsión electrostática y el obstáculo estérico pueden evitar que las partículas se atraigan entre sí.