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阻垢劑的生物降解和測試
水系統(tǒng)在化學過程工業(yè)（CPI）中很常見。這些系統(tǒng)中的水混合，加熱，濃縮和蒸發(fā)通常會導致無機垢的積聚，這會顯著降低過程系統(tǒng)的效率。
阻垢劑是化學物質(zhì)，當以極低的含量添加到工業(yè)用水中時，起減少或防止結(jié)垢的作用。在過去的幾十年中，水處理行業(yè)以及使用其產(chǎn)品的行業(yè)越來越關(guān)注除垢劑以及其他化學品對環(huán)境的影響?？捎玫淖韫竸┣鍐魏荛L，其中包括幾種專為生物降解性設(shè)計的新型化學品。
由于水處理行業(yè)致力于生產(chǎn)有效的防垢產(chǎn)品，以最大程度地減少對環(huán)境的危害，因此CPI的從業(yè)者面臨使用哪種防垢劑的問題。隨著防垢產(chǎn)品在這兩個領(lǐng)域的持續(xù)改進，CPI中的用水者必須考慮到防垢物質(zhì)在環(huán)境中的持久性降低以及其防垢性能。關(guān)于新型“綠色”產(chǎn)品是否是有效的阻垢劑，仍然存在疑問。
在尋找可生物降解的抑制劑時，有時會選擇低效的產(chǎn)品，因為它們具有綠色的感覺，盡管事實上較低的功效實際上會導致化學物質(zhì)向環(huán)境的排放增加。從長遠來看，不良的抑制劑可能會造成更大的損害，因為需要更大體積的添加劑來控制水垢，因此，需要排出的體積更大。高度的生物降解性是一個值得追求的目標，但不應以犧牲整體性能為代價。在理想的世界中，將使用非常少量的化學物質(zhì)，然后化學物質(zhì)將完全消失。盡管尚未達到該目標，但該行業(yè)正在朝著正確的方向發(fā)展。建立了測試以評估抑制劑的有效性和生物降解性，
阻垢劑
最常見的工業(yè)過程，包括石油生產(chǎn)，采礦，冷卻水，脫鹽，反滲透，制漿和造紙，地熱發(fā)電和制糖精制，都是使用水系統(tǒng)進行的。由于各種原因，在操作過程中會形成水垢，例如混合，加熱，濃縮和蒸發(fā)水。隨著系統(tǒng)效率的降低，規(guī)模的積累會造成生產(chǎn)的巨大損失，從而在財務和環(huán)境方面增加成本。例如，熱交換器可能被水垢隔離，因此不能有效地冷卻或加熱。
結(jié)垢是由結(jié)垢陽離子（例如鈣和鋇）以及結(jié)垢陰離子（例如碳酸鹽和硫酸鹽）的濃度增加而形成的。一旦離子濃度超過過飽和水平，就會發(fā)生成核作用。隨著時間的流逝，成核作用在宏觀水平上導致沉淀和水垢的發(fā)展。
新生晶體表面發(fā)生的情況取決于水垢形成和溶解的相對速率。通常，形成速率較大，從而導致晶體生長。然后，這些小晶體會聚在一起形成更大的晶體，最終將阻塞系統(tǒng)。抑制劑可以在三個獨立的階段（即成核階段，生長階段和沉積階段）防止規(guī)模災難性堆積。
在成核階段，閾值抑制劑與水垢形成離子結(jié)合，但與螯合劑不同，結(jié)合離子必須可與它們的抗衡離子相互作用。這會在晶體形成的早期平衡階段破壞離子簇，并在它們達到形成核的臨界尺寸之前破壞它們。結(jié)果，離子解離，釋放出抑制劑以重復該過程。
在生長階段，生長抑制劑會通過阻塞晶體的活性邊緣來減緩水垢的生長。一旦抑制劑束縛在晶格上，晶體將形成得更加緩慢并變形。通常，它們的形狀更圓滑，這使它們不太可能粘附在表面上，并且更容易分散在整個系統(tǒng)中。
在沉積階段，分散劑可防止新晶體聚集在一起形成大塊的鱗片狀物質(zhì)。分散劑型抑制劑與表面相互作用并排斥其他帶電粒子以防止結(jié)合。
如今有大量的阻垢劑可用（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-三亞甲基膦酸）和HEDP（1-羥乙叉） -1,1-二膦酸），聚丙烯酸（PAA），膦基聚丙烯酸酯（例如PPCA），聚馬來酸（PMA），馬來酸三元共聚物（MAT），磺酸共聚物，例如SPOCA（磺化膦?；人幔?，聚乙烯磺酸鹽。最近，所謂的綠色抑制劑-聚天冬氨酸（PASP），羧甲基菊粉（CMI），聚羧酸（PCA）和馬來酸聚合物（MAP）-發(fā)揮了作用。
生物降解
自1972年在瑞典斯德哥爾摩舉行的聯(lián)合國人類環(huán)境大會以來，環(huán)境污染一直是所有行業(yè)關(guān)注的主要問題。此后，全球許多政府和地區(qū)經(jīng)濟一體化組織都建立了計劃，以識別和評估可能造成長期傷害的物質(zhì)。危害被定義為由于某些濃度以上的抗降解物質(zhì)在生物體內(nèi)的積累而產(chǎn)生的不良影響。這些持久性有機污染物（POP）或持久性，生物累積性有毒物質(zhì)（PBT）可以通過多種測試進行鑒定，表征和分類，并遵守有關(guān)其使用的法規(guī)。這些測試取決于化學品的最終目的地，了解環(huán)境將如何影響其存在至關(guān)重要。最有害的化學物質(zhì)通常是殘留在環(huán)境中的化學物質(zhì)，它們會在居住于該區(qū)域的生物有機體的組織中積累，直至達到毒性水平。
生物降解可定義為自然過程，通過該過程自然有機物被微生物（主要是需氧細菌）分解為較簡單的物質(zhì)，例如二氧化碳，水和氨。定義生物降解程度是一個考慮因素-完全降解為這些最終的簡單組分應與部分降解為不同的相關(guān)化合物區(qū)別開來。展望未來，工業(yè)界可能需要對由某種物質(zhì)產(chǎn)生的生物降解產(chǎn)物，其生物蓄積能力及其毒性的知識越來越全面。
表1列出了一些目前可用的抑制劑的生物降解能力。在推出“綠色”產(chǎn)品之前，幾乎沒有（如果有的話）實際上是可生物降解的。由于可生物降解性超過30％，因此幾乎不認為HEDP和MAT具有固有的生物可降解性（最終會降解）?？v觀新一代的“綠色”抑制劑，顯而易見的是它們之間的區(qū)別。PASP是最可生物降解的，但是所有四種產(chǎn)品均遠高于固有可生物降解分類所需的水平，以及被認為是非持久性化學品的水平。作者進行的測試表明，PCA和MAP相對于其他可生物降解的產(chǎn)品（例如PASP）提供了顯著改善，并且在抗碳酸鈣垢方面也比其不可生物降解的同類產(chǎn)品更有效。
