阻垢剂的生物降解和测试
水系统在化学过程工业（CPI）中很常见。这些系统中的水混合，加热，浓缩和蒸发通常会导致无机垢的积聚，这会显着降低过程系统的效率。

阻垢剂是化学物质，当以极低的含量添加到工业用水中时，起减少或防止结垢的作用。在过去的几十年中，水处理行业以及使用其产品的行业越来越关注除垢剂以及其他化学品对环境的影响。可用的阻垢剂清单很长，其中包括几种专为生物降解性设计的新型化学品。

由于水处理行业致力于生产有效的防垢产品，以最大程度地减少对环境的危害，因此CPI的从业者面临使用哪种防垢剂的问题。随着防垢产品在这两个领域的持续改进，CPI中的用水者必须考虑到防垢物质在环境中的持久性降低以及其防垢性能。关于新型“绿色”产品是否是有效的阻垢剂，仍然存在疑问。

在寻找可生物降解的抑制剂时，有时会选择低效的产品，因为它们具有绿色的感觉，尽管事实上较低的功效实际上会导致化学物质向环境的排放增加。从长远来看，不良的抑制剂可能会造成更大的损害，因为需要更大体积的添加剂来控制水垢，因此，需要排出的体积更大。高度的生物降解性是一个值得追求的目标，但不应以牺牲整体性能为代价。在理想的世界中，将使用非常少量的化学物质，然后化学物质将完全消失。尽管尚未达到该目标，但该行业正在朝着正确的方向发展。建立了测试以评估抑制剂的有效性和生物降解性，

阻垢剂

最常见的工业过程，包括石油生产，采矿，冷却水，脱盐，反渗透，制浆和造纸，地热发电和制糖精制，都是使用水系统进行的。由于各种原因，在操作过程中会形成水垢，例如混合，加热，浓缩和蒸发水。随着系统效率的降低，规模的积累会造成生产的巨大损失，从而在财务和环境方面增加成本。例如，热交换器可能被水垢隔离，因此不能有效地冷却或加热。

结垢是由结垢阳离子（例如钙和钡）以及结垢阴离子（例如碳酸盐和硫酸盐）的浓度增加而形成的。一旦离子浓度超过过饱和水平，就会发生成核作用。随着时间的流逝，成核作用在宏观水平上导致沉淀和水垢的发展。

新生晶体表面发生的情况取决于水垢形成和溶解的相对速率。通常，形成速率较大，从而导致晶体生长。然后，这些小晶体会聚在一起形成更大的晶体，最终将阻塞系统。抑制剂可以在三个独立的阶段（即成核阶段，生长阶段和沉积阶段）防止规模灾难性堆积。

在成核阶段，阈值抑制剂与水垢形成离子结合，但与螯合剂不同，结合离子必须可与它们的抗衡离子相互作用。这会在晶体形成的早期平衡阶段破坏离子簇，并在它们达到形成核的临界尺寸之前破坏它们。结果，离子解离，释放出抑制剂以重复该过程。

在生长阶段，生长抑制剂会通过阻塞晶体的活性边缘来减缓水垢的生长。一旦抑制剂束缚在晶格上，晶体将形成得更加缓慢并变形。通常，它们的形状更圆滑，这使它们不太可能粘附在表面上，并且更容易分散在整个系统中。

在沉积阶段，分散剂可防止新晶体聚集在一起形成大块的鳞片状物质。分散剂型抑制剂与表面相互作用并排斥其他带电粒子以防止结合。

如今有大量的阻垢剂可用（表1），包括磷酸酯和膦酸酯，例如PBTC（膦丁烷-1,2,4-三羧酸），ATMP（氨基-三亚甲基膦酸）和HEDP（1-羟乙叉） -1,1-二膦酸），聚丙烯酸（PAA），膦基聚丙烯酸酯（例如PPCA），聚马来酸（PMA），马来酸三元共聚物（MAT），磺酸共聚物，例如SPOCA（磺化膦酰基羧酸），聚乙烯磺酸盐。最近，所谓的绿色抑制剂-聚天冬氨酸（PASP），羧甲基菊粉（CMI），聚羧酸（PCA）和马来酸聚合物（MAP）-发挥了作用。

生物降解

自1972年在瑞典斯德哥尔摩举行的联合国人类环境大会以来，环境污染一直是所有行业关注的主要问题。此后，全球许多政府和地区经济一体化组织都建立了计划，以识别和评估可能造成长期伤害的物质。危害被定义为由于某些浓度以上的抗降解物质在生物体内的积累而产生的不良影响。这些持久性有机污染物（POP）或持久性，生物累积性有毒物质（PBT）可以通过多种测试进行鉴定，表征和分类，并遵守有关其使用的法规。这些测试取决于化学品的最终目的地，了解环境将如何影响其存在至关重要。最有害的化学物质通常是残留在环境中的化学物质，它们会在居住于该区域的生物有机体的组织中积累，直至达到毒性水平。

生物降解可定义为自然过程，通过该过程自然有机物被微生物（主要是需氧细菌）分解为较简单的物质，例如二氧化碳，水和氨。定义生物降解程度是一个考虑因素-完全降解为这些最终的简单组分应与部分降解为不同的相关化合物区别开来。展望未来，工业界可能需要对由某种物质产生的生物降解产物，其生物蓄积能力及其毒性的知识越来越全面。

表1列出了一些目前可用的抑制剂的生物降解能力。在推出“绿色”产品之前，几乎没有（如果有的话）实际上是可生物降解的。由于可生物降解性超过30％，因此几乎不认为HEDP和MAT具有固有的生物可降解性（最终会降解）。纵观新一代的“绿色”抑制剂，显而易见的是它们之间的区别。PASP是最可生物降解的，但是所有四种产品均远高于固有可生物降解分类所需的水平，以及被认为是非持久性化学品的水平。作者进行的测试表明，PCA和MAP相对于其他可生物降解的产品（例如PASP）提供了显着改善，并且在抗碳酸钙垢方面也比其不可生物降解的同类产品更有效。