定型機、涂層機專業生成廠家無錫前洲興華機械2022年3月26日訊 從染整加工中沉垢的種類及形成原因出發，論述了螯合分散劑阻垢作用的機理，并對螯合分散劑阻垢作用進行了應用試驗，說明螯合分散劑不僅具有封鎖金屬離子的功能，而且具有明顯的阻垢、清垢作用，有利于染整清潔生產，有助染整加工的進行和質量提高，減輕設備的清垢工作。
作者：吳愛蓮 陳曉玉 周 革
螯合分散劑（Sequestering agent）是我們染整加工中常用的一種助劑，其作用已被染整行業所認識。如用在水處理中，螯合分散劑可軟化水質；酶退漿時加入螯合分散劑，可防止重金屬離子（有時防腐劑中帶入）對退漿酶效果的影響，并使漿料容易膨化，從纖維里分離并分散成膠狀而易于去除；煮練時加入螯合分散劑可避免堿液和金屬離子形成水溶性絡合物，可以徹底去除纖維中所含的金屬離子，同時螯 合煮練液中的鈣鎂離子，防止生成沉垢沉積在織物上，提高紡織品的吸水性和白度；漂白時加入螯合分散劑，可螯合
防止金屬離子對 H2O2 的無效快速催化分解而造成織物局部白斑、脆損、破洞；在滌綸減堿量時加入螯合分散劑，可防止低聚物及其它雜質污染設備；在染色時加入螯合分散劑，防止金屬離子造成染料沉淀、絮狀上浮、色光變萎、鮮艷度下降等染色問題，并能幫助染料分散；在皂洗時加入螯合分散劑，能令印染產品表面浮色徹底清除，并在印花產品用時有白地 防沾污功能等等。螯合分散劑還有一個很大的功能，有時被印染界同行所忽視，這就是螯合分散劑的阻垢防垢、清垢功能，利用螯合分散劑的分散、懸浮等作用阻止垢類沉積在紡織品及設備上，較長時間應用螯合分散劑還能清除設備上的積垢。
2.1 可形成沉垢的金屬離子的來源
染整加工中大量用到水，而水中存在著金屬離子，在染整加工的水介質中存在的能形成沉垢的金屬離子的來源主要有：
（1）未經軟化處理的自來水或天然水中含有金屬離子及各種雜質，經軟化處理的自 來水或天然水中殘留的金屬離子；
（2）設備及水管道、氣管道、化學品管道均為金屬制造，會“溶”出金屬離子或在化學物質作用下析出金屬離子；
（3）纖維的天然雜質中含有金屬離子或其它雜質（如果棉 上的果膠質，滌綸的低聚物）及織物上的漿料等雜質；
（4）染化料中的雜質，如元明粉、食鹽、燒堿、純堿等以及其它助劑中均會帶來金屬離子及雜質。
由于這些物質的存在，在一定條件下形成不溶物沉積到設備上，如導布輥、軋輥、染缸底部及染缸壁、換熱器的傳熱管表面、管道內壁、外壁等處，還會沉積在紡織品上，這些物質統稱為沉積物或叫沉垢。
2.2 沉垢的負面影響
沉垢在織物上，影響到織物的吸水性，進而影響到織物的后道加工，并影響到織物白度，甚至出現點狀、片狀的垢點垢漬等病疵。
沉垢在換熱器表面，影響到換熱器的傳熱效率；沉垢在設備內外壁或導布輥上，會造成織物擦傷， 輕者導致布面有擦傷痕，重者造成織物發毛，影響光潔度，嚴重影響外觀；沉垢在軋輥上，會造成織物部點狀、條狀等軋液不均，以致染整效果不均勻；如果沉垢與銹瘤等同時存在，還會引起垢下腐蝕，更嚴重的將助長某些細菌（如鐵細菌）的繁殖，最終導致管壁腐蝕穿孔而泄漏。
在污垢沉積過程中，就要讓其懸浮、分散，阻止其生長和沉積。一旦沉積，有的垢類就很難去除， 如 CaCO3 垢、硅垢（H2O2 漂白，Na2SiO3 作氧漂穩定劑時形成）等，甚至需要敲打才能去除，剩余部分也要用酸堿反復清洗才能去除，有的垢類，如滌綸低聚物，用酸堿等都一時難以清除，所以對染整行業來說，對付沉垢，應以防止產生沉垢為主，產生后要清除沉垢。
2.3 染整加工中沉垢的類型
2.3.1 水垢
天然水中溶解有各種鹽類，如重碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物、硅酸鹽等。其中以溶解的重碳酸鹽如 Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2 為最多，也最不穩定。
上述系列反應中生成的 CaCO3 和 Ca3（PO4）2 等均屬微溶性鹽，其溶解度比 CaCl2、Ca（HCO3）2 等要小得多。而且 CaCO3、Ca3（PO4）2 的溶解度與一般鹽類不同，它們的溶解度不是隨溫度升高而升高， 而是隨溫度的升高而降低，因此，這些微溶性鹽很容易到達過飽和狀態而從水中結晶析出，特別是在熱的金屬表面更是如此。當水流速度較小或設備表面（如傳熱表面）比較粗糙時，這些結晶沉積物就更容易沉積。
此外，水中溶解的硫酸鈣、硅酸鈣、硅酸鎂等，當陰、陽離子濃度的乘積超過其本身溶度積時，也會生成沉淀物沉積在熱表面上及織物表面。
而染整加工中大量使用的 NaCl、Na2SO4、Na2CO3、NaOH 等商品化學品均為工業用品，制造時就混 入一些雜質，這就使染整用水形成金屬沉積物的可能性大大增加，如食鹽在曬制過程中，海水中的金屬 氯化物等雜質也同時進入固體 NaCl 中。這類沉積一般均由無機鹽組成，故又稱為無機垢，這類垢體結晶致密，比較堅硬，故又稱為硬垢，不易清除。
2.3.2 硅垢
在染整加工用水中，硅酸（以 SiO2 計）含量過高，加上水的硬度較大時，
等生成傳熱系數很低的硅酸鈣或硅酸鎂水垢。這類硅垢不能用一般的化學酸洗法去清洗，而要用酸、堿交替清洗的方法。如硅酸鈣（或鎂）垢中含有
等金屬離子時，清洗就更困難，有的甚至要用氫氟酸才能清洗。
為了避免硅垢的生成，通常限制水中 SiO2 含量不能超過 175mg/l 為宜。
2.3.3 污垢
染整加工中污垢一般由顆粒細小的泥沙、纖維、塵土、不溶性鹽類的泥狀物、膠狀氫氧化物（如 Fe（OH）3，Mg（OH）2 等）、雜物碎屑（如纖維絨毛等）、染料的金屬沉積物、表面活性劑的金屬沉積物、 滌綸纖維的低聚物、染化料的聚集物、腐蝕產物、油污以及染整加工后產生的漿料、天然雜質等殘留物組成。當這些物質沒有被分散、懸浮在水中，就容易形成污垢沉積物，特別是水走殼程，流速較慢的部位污垢沉積更厲害。如果粘附在織物上，再走經導布輥、烘筒等處，就會在這些設備上產生沉垢。
在染整加工中，單一的水垢、硅垢、污垢是不多見的，一般都是混合體。
螯合分散劑的阻垢機理相當復雜，說法也比較多，本人認為螯合分散劑阻垢作用一般通過這幾方面 起作用：
3.1 晶格畸變作用
而在聚羧酸類螯合分散劑中，聚羧酸是線性高分子化合物，它除了一端吸附在 CaCO3 晶粒上以外， 其余部分則圍繞到晶粒周圍，使其無法增長而變圓滑。因此晶粒增長受到干擾而歪曲，晶粒變得細小， 形成的垢層松軟，極易被水流沖洗掉。
通過實驗也證實，有機膦酸為主要成分的螯合分散劑中的有機膦酸鹽具有臨界值效應（即微量 螯合分散劑即可阻止垢類生成），就是只需用幾個 mg/l 的有機膦酸就可阻止幾百 mg/l 的碳酸鈣沉淀，有機膦酸比聚磷酸鹽（如 STPP）阻垢性能好 。我們做過試驗，在鈣硬度 1375mg/l 的水中，投加 5mg/l 的 螯合分散劑（有機膦酸鹽為主成分），在 90℃溫度下經過 120h，鈣硬度中 50%～ 80%不會沉淀，而在同樣條件下投加 5mg/l 聚磷酸鹽 STPP 等則無效。而且有機膦酸鹽類螯合分散劑與其它藥劑共用時有良好的協同效應（即總劑量不變情況下，藥劑各自單獨使用，其效果不如二者混合在一起使用的效果好）。如螯合分散劑與聚磷酸鹽復合，與聚羧酸鹽復合等，效果均有增加。并且有機膦酸鹽類螯合分散劑在較高劑量下具有良好的緩蝕性能，并且屬于無毒或極低毒藥劑，化學穩定性好，不易水解，耐高溫，不會因水解生成磷酸鹽而導致產生菌藻過度繁殖（富營養化）等環境問題。
3.2 增加成垢化合物的溶解度及增溶作用
3.3 靜電斥力作用
螯合分散劑的分子在水中電離成陰離子后，由于物理或化學的作用，有強烈的吸附性，它會吸附到懸浮在水中的一些漿料、果膠質、低聚物、染料締聚體、塵土等雜質的粒子上，使粒子表面帶有相同的負電荷，因而使粒子間相互靜電排斥，避免顆粒碰撞積聚成長，顆粒呈分散狀態懸浮于水中。性能良好螯合分散劑能使顆粒長久地分散在水中，即使產生沉淀，也能減緩顆粒的沉降速度，如我們自制螯合分散劑 ZF，在含有 100mg/l 鈣硬度水中，投加 1mg/l，85℃下，可保持 24h 無沉積。
3.4 分散作用
除靜電斥力以外，螯合分散劑（如聚丙烯酸）具有分散懸浮作用，能對低聚物、染料締合體、膠狀物等起到強烈分散作用，使其不凝結，加上吸附了螯合分散劑大分子的垢類顆粒產生了空間位阻，呈分 散狀態的垢類顆粒更不易碰撞凝結而懸浮水中不沉降，易被水沖走。
3.5 清垢作用
螯合分散劑的分子，與金屬離子（未結垢的或垢體上、垢體中的）發生螯合，形成立體結垢的雙環或多環螯合物，這些大分子絡合物是疏松的，可以分散在水中或進入垢體中，使垢體變松軟而易去除， 故長期使用螯合分散劑能起到清除原來積垢的作用。由于以上原因，螯合分散劑具有了阻垢清垢功能。
1. 螯合分散劑不僅具有一系列的封鎖金屬離子的功能，有助染整加工的進行和質量提高，而且具有 明顯的阻垢、清垢作用，有利于清潔生產，減輕設備的清垢工作。
2. 螯合分散劑的阻垢、清垢機理說法較多，作者認為主要通過晶格畸變，增加溶解度，靜電斥力， 分散懸浮方面的作用進行。
3. 螯合分散劑的阻垢清垢作用已得到實驗及實際生產所證明。
整理：印染人，本文有部分刪節
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