定型机、涂层机专业生成厂家无锡前洲兴华机械2022年3月26日讯 从染整加工中沉垢的种类及形成原因出发，论述了螯合分散剂阻垢作用的机理，并对螯合分散剂阻垢作用进行了应用试验，说明螯合分散剂不仅具有封锁金属离子的功能，而且具有明显的阻垢、清垢作用，有利于染整清洁生产，有助染整加工的进行和质量提高，减轻设备的清垢工作。
作者：吴爱莲 陈晓玉 周 革
螯合分散剂（Sequestering agent）是我们染整加工中常用的一种助剂，其作用已被染整行业所认识。如用在水处理中，螯合分散剂可软化水质；酶退浆时加入螯合分散剂，可防止重金属离子（有时防腐剂中带入）对退浆酶效果的影响，并使浆料容易膨化，从纤维里分离并分散成胶状而易于去除；煮练时加入螯合分散剂可避免碱液和金属离子形成水溶性络合物，可以彻底去除纤维中所含的金属离子，同时螯 合煮练液中的钙镁离子，防止生成沉垢沉积在织物上，提高纺织品的吸水性和白度；漂白时加入螯合分散剂，可螯合
防止金属离子对 H2O2 的无效快速催化分解而造成织物局部白斑、脆损、破洞；在涤纶减碱量时加入螯合分散剂，可防止低聚物及其它杂质污染设备；在染色时加入螯合分散剂，防止金属离子造成染料沉淀、絮状上浮、色光变萎、鲜艳度下降等染色问题，并能帮助染料分散；在皂洗时加入螯合分散剂，能令印染产品表面浮色彻底清除，并在印花产品用时有白地 防沾污功能等等。螯合分散剂还有一个很大的功能，有时被印染界同行所忽视，这就是螯合分散剂的阻垢防垢、清垢功能，利用螯合分散剂的分散、悬浮等作用阻止垢类沉积在纺织品及设备上，较长时间应用螯合分散剂还能清除设备上的积垢。
2.1 可形成沉垢的金属离子的来源
染整加工中大量用到水，而水中存在着金属离子，在染整加工的水介质中存在的能形成沉垢的金属离子的来源主要有：
（1）未经软化处理的自来水或天然水中含有金属离子及各种杂质，经软化处理的自 来水或天然水中残留的金属离子；
（2）设备及水管道、气管道、化学品管道均为金属制造，会“溶”出金属离子或在化学物质作用下析出金属离子；
（3）纤维的天然杂质中含有金属离子或其它杂质（如果棉 上的果胶质，涤纶的低聚物）及织物上的浆料等杂质；
（4）染化料中的杂质，如元明粉、食盐、烧碱、纯碱等以及其它助剂中均会带来金属离子及杂质。
由于这些物质的存在，在一定条件下形成不溶物沉积到设备上，如导布辊、轧辊、染缸底部及染缸壁、换热器的传热管表面、管道内壁、外壁等处，还会沉积在纺织品上，这些物质统称为沉积物或叫沉垢。
2.2 沉垢的负面影响
沉垢在织物上，影响到织物的吸水性，进而影响到织物的后道加工，并影响到织物白度，甚至出现点状、片状的垢点垢渍等病疵。
沉垢在换热器表面，影响到换热器的传热效率；沉垢在设备内外壁或导布辊上，会造成织物擦伤， 轻者导致布面有擦伤痕，重者造成织物发毛，影响光洁度，严重影响外观；沉垢在轧辊上，会造成织物部点状、条状等轧液不均，以致染整效果不均匀；如果沉垢与锈瘤等同时存在，还会引起垢下腐蚀，更严重的将助长某些细菌（如铁细菌）的繁殖，最终导致管壁腐蚀穿孔而泄漏。
在污垢沉积过程中，就要让其悬浮、分散，阻止其生长和沉积。一旦沉积，有的垢类就很难去除， 如 CaCO3 垢、硅垢（H2O2 漂白，Na2SiO3 作氧漂稳定剂时形成）等，甚至需要敲打才能去除，剩余部分也要用酸碱反复清洗才能去除，有的垢类，如涤纶低聚物，用酸碱等都一时难以清除，所以对染整行业来说，对付沉垢，应以防止产生沉垢为主，产生后要清除沉垢。
2.3 染整加工中沉垢的类型
2.3.1 水垢
天然水中溶解有各种盐类，如重碳酸盐、硫酸盐、氯化物、硅酸盐等。其中以溶解的重碳酸盐如 Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2 为最多，也最不稳定。
上述系列反应中生成的 CaCO3 和 Ca3（PO4）2 等均属微溶性盐，其溶解度比 CaCl2、Ca（HCO3）2 等要小得多。而且 CaCO3、Ca3（PO4）2 的溶解度与一般盐类不同，它们的溶解度不是随温度升高而升高， 而是随温度的升高而降低，因此，这些微溶性盐很容易到达过饱和状态而从水中结晶析出，特别是在热的金属表面更是如此。当水流速度较小或设备表面（如传热表面）比较粗糙时，这些结晶沉积物就更容易沉积。
此外，水中溶解的硫酸钙、硅酸钙、硅酸镁等，当阴、阳离子浓度的乘积超过其本身溶度积时，也会生成沉淀物沉积在热表面上及织物表面。
而染整加工中大量使用的 NaCl、Na2SO4、Na2CO3、NaOH 等商品化学品均为工业用品，制造时就混 入一些杂质，这就使染整用水形成金属沉积物的可能性大大增加，如食盐在晒制过程中，海水中的金属 氯化物等杂质也同时进入固体 NaCl 中。这类沉积一般均由无机盐组成，故又称为无机垢，这类垢体结晶致密，比较坚硬，故又称为硬垢，不易清除。
2.3.2 硅垢
在染整加工用水中，硅酸（以 SiO2 计）含量过高，加上水的硬度较大时，
等生成传热系数很低的硅酸钙或硅酸镁水垢。这类硅垢不能用一般的化学酸洗法去清洗，而要用酸、碱交替清洗的方法。如硅酸钙（或镁）垢中含有
等金属离子时，清洗就更困难，有的甚至要用氢氟酸才能清洗。
为了避免硅垢的生成，通常限制水中 SiO2 含量不能超过 175mg/l 为宜。
2.3.3 污垢
染整加工中污垢一般由颗粒细小的泥沙、纤维、尘土、不溶性盐类的泥状物、胶状氢氧化物（如 Fe（OH）3，Mg（OH）2 等）、杂物碎屑（如纤维绒毛等）、染料的金属沉积物、表面活性剂的金属沉积物、 涤纶纤维的低聚物、染化料的聚集物、腐蚀产物、油污以及染整加工后产生的浆料、天然杂质等残留物组成。当这些物质没有被分散、悬浮在水中，就容易形成污垢沉积物，特别是水走壳程，流速较慢的部位污垢沉积更厉害。如果粘附在织物上，再走经导布辊、烘筒等处，就会在这些设备上产生沉垢。
在染整加工中，单一的水垢、硅垢、污垢是不多见的，一般都是混合体。
螯合分散剂的阻垢机理相当复杂，说法也比较多，本人认为螯合分散剂阻垢作用一般通过这几方面 起作用：
3.1 晶格畸变作用
而在聚羧酸类螯合分散剂中，聚羧酸是线性高分子化合物，它除了一端吸附在 CaCO3 晶粒上以外， 其余部分则围绕到晶粒周围，使其无法增长而变圆滑。因此晶粒增长受到干扰而歪曲，晶粒变得细小， 形成的垢层松软，极易被水流冲洗掉。
通过实验也证实，有机膦酸为主要成分的螯合分散剂中的有机膦酸盐具有临界值效应（即微量 螯合分散剂即可阻止垢类生成），就是只需用几个 mg/l 的有机膦酸就可阻止几百 mg/l 的碳酸钙沉淀，有机膦酸比聚磷酸盐（如 STPP）阻垢性能好 。我们做过试验，在钙硬度 1375mg/l 的水中，投加 5mg/l 的 螯合分散剂（有机膦酸盐为主成分），在 90℃温度下经过 120h，钙硬度中 50%～ 80%不会沉淀，而在同样条件下投加 5mg/l 聚磷酸盐 STPP 等则无效。而且有机膦酸盐类螯合分散剂与其它药剂共用时有良好的协同效应（即总剂量不变情况下，药剂各自单独使用，其效果不如二者混合在一起使用的效果好）。如螯合分散剂与聚磷酸盐复合，与聚羧酸盐复合等，效果均有增加。并且有机膦酸盐类螯合分散剂在较高剂量下具有良好的缓蚀性能，并且属于无毒或极低毒药剂，化学稳定性好，不易水解，耐高温，不会因水解生成磷酸盐而导致产生菌藻过度繁殖（富营养化）等环境问题。
3.2 增加成垢化合物的溶解度及增溶作用
3.3 静电斥力作用
螯合分散剂的分子在水中电离成阴离子后，由于物理或化学的作用，有强烈的吸附性，它会吸附到悬浮在水中的一些浆料、果胶质、低聚物、染料缔聚体、尘土等杂质的粒子上，使粒子表面带有相同的负电荷，因而使粒子间相互静电排斥，避免颗粒碰撞积聚成长，颗粒呈分散状态悬浮于水中。性能良好螯合分散剂能使颗粒长久地分散在水中，即使产生沉淀，也能减缓颗粒的沉降速度，如我们自制螯合分散剂 ZF，在含有 100mg/l 钙硬度水中，投加 1mg/l，85℃下，可保持 24h 无沉积。
3.4 分散作用
除静电斥力以外，螯合分散剂（如聚丙烯酸）具有分散悬浮作用，能对低聚物、染料缔合体、胶状物等起到强烈分散作用，使其不凝结，加上吸附了螯合分散剂大分子的垢类颗粒产生了空间位阻，呈分 散状态的垢类颗粒更不易碰撞凝结而悬浮水中不沉降，易被水冲走。
3.5 清垢作用
螯合分散剂的分子，与金属离子（未结垢的或垢体上、垢体中的）发生螯合，形成立体结垢的双环或多环螯合物，这些大分子络合物是疏松的，可以分散在水中或进入垢体中，使垢体变松软而易去除， 故长期使用螯合分散剂能起到清除原来积垢的作用。由于以上原因，螯合分散剂具有了阻垢清垢功能。
1. 螯合分散剂不仅具有一系列的封锁金属离子的功能，有助染整加工的进行和质量提高，而且具有 明显的阻垢、清垢作用，有利于清洁生产，减轻设备的清垢工作。
2. 螯合分散剂的阻垢、清垢机理说法较多，作者认为主要通过晶格畸变，增加溶解度，静电斥力， 分散悬浮方面的作用进行。
3. 螯合分散剂的阻垢清垢作用已得到实验及实际生产所证明。
整理：印染人，本文有部分删节
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