绿色阻垢剂在卤水制盐工艺中的研究进展

王志辉 曾 玮

(1.江西省化学工业设计院，江西 南昌 330002；2.江西富达盐化有限公司，江西 樟树 331299)

1 引言

卤水蒸发结晶制盐是我国井矿盐企业采用的主要生产工艺，经过连续多效蒸发，使卤水中的氯化钠过饱和而结晶析出。由于卤水净化后，Ca2+浓度通常为5～10mg/L，经过三～四效蒸发结晶，为防止设备结垢，通常以排放卤水母液的形式将高浓度的Ca2+等排出系统，这在一定程度上造成了能源损耗和资源浪费。为减少排放，通常会在系统中添加合适的阻垢[1]，提高Ca2+等硬度离子的结垢浓度，从而提高蒸发结晶效率，达到节能降耗的目的[2]。但长期添加后，阻垢剂会在生产系统中累积，对产品安全造成负面影响，因此采用无毒对环境友好的新型绿色阻垢剂将是各制盐企业未来的发展趋势。

2 聚天冬氨酸

聚天冬氨酸(PASP)分子质量分布范围宽，具有无氮、无磷、可生物降解性能好等特点，适用于高钙、高碱、高温等环境，是目前应用较为广泛的一种绿色阻垢剂，已经在工业循环水中得到广泛应用[3]。

聚天冬氨酸的阻垢机理主要有螯合增溶、凝聚分散、晶格畸变三种。当聚天冬氨酸发生电离时，生成带有负电荷的长链聚合物离子。带有负电荷的离子一方面与Ca2+形成可溶于水的螯合物，阻碍了钙垢的形成；另一方面，与水中的晶粒发生吸附，晶粒表面的电荷因互相排斥，从而阻碍晶粒生长，最终使得生成的钙垢晶体松散的分散于水中，达到阻垢目的。同时，聚天冬氨酸可吸附在垢晶体的活性点上，使晶格发生畸变，导致垢结晶不规则，甚至扭曲，限制其生长[4]。

曾平等[5]以聚天冬氨酸为阻垢剂，模拟卤水真空制盐温度参数，通过静态阻垢实验考察其在卤水中的阻垢性能时发现：在卤水体系中聚天冬氨酸添加量大于5ppm时，对CaSO4垢有明显的阻垢作用。当使用量超过12ppm后，阻垢率可达95%以上，但再增大用量则对CaSO4垢的阻垢率的提高影响不大。当聚天冬氨酸与羟基乙叉二膦酸(HEDP)复配后对CaCO3垢的阻垢效果的提升最为明显，可达到95%以上，这给制盐工艺的应用提供了借鉴。

3 聚环氧琥珀酸类

聚环氧琥珀酸(PESA)适用于高碱、高金属含量及高温环境，与聚天冬氨酸类似，是一种无氮、非磷有机化合物，生物降解性能好，是当前工业循环水处理中常见的一种绿色环保阻垢剂。对聚环氧琥珀酸的研究始于20世纪的90年代，但与聚天冬氨酸的分散作用不同，聚环氧琥珀酸分子中富含羧基和醚键，溶于水后会电离出羟基负离子，在溶液中碱性离子的共同作用下，分子的链状结构伸展成直链，使得负电基团暴露在外面，更容易吸附垢微晶使其发生畸变，达到分散阻垢的作用。由于聚环氧琥珀酸对Ca2+，Mg2+和Ba2+等有着非常强的络合能力，可以有效的防止Ca2+，Mg2+和Ba2+与CO32-，SO42-和PO43-反应结垢，因此可以有效提高工业循环水的处理效果。同时，聚环氧琥珀酸类对工业循环水中的沉积物也有着非常好的抑制作用，能够有效的破坏工业循环水中存在的沉积物的晶格顺序，使其变得十分疏松，进而被稳定地分散在工业循环水中[6]。

张鑫[7]在卤水中加入了聚环氧琥珀酸与木质素磺酸钠复配阻垢剂，测试了加入阻垢剂前后卤水中的Ca2+、Ba2+和Sr2+浓度，发现在温度80℃、浓缩倍数1.1时，聚环氧琥珀酸与木质素磺酸钠质量比为3：2时，阻垢效果最好，且阻垢率均大于二者单独作用时的效果；投加量为35mg/L时，对卤水中主要析盐结垢离子的阻垢率达到90%以上。通过对垢质电镜扫描对比发现：加入阻垢剂后，硫酸钙垢块分布明显分散，这说明对硫酸钙的有明显的阻垢作用。据此推测，聚环氧琥珀酸的复配型阻垢剂更适用于芒硝型卤水，应用前景广阔。

4 结论

综上所述，绿色阻垢剂无论单独使用，还是通过复配，均可达到较好的阻垢效果，并且已有学者开展了绿色阻垢剂在卤水中应用的相关研究。但遗憾的是，关于这些绿色阻垢剂对制盐工艺中盐产品的结晶过程是否会构成负面影响还未有相关报道研究，特别是在芒硝型卤水中使用时是否会使芒硝畸形结晶而产生粉硝，进而导致盐硝联产系统物料浓度失衡这一领域。这些问题都有待探索，但在环保和食品安全日益严格的形势下，选择合适的绿色阻垢剂对制盐生产有着十分重要的意义。