阻垢劑的生物降解和測試
水系統在化學過程工業（CPI）中很常見。這些系統中的水混合，加熱，濃縮和蒸發通常會導致無機垢的積聚，這會顯著降低過程系統的效率。

阻垢劑是化學物質，當以極低的含量添加到工業用水中時，起減少或防止結垢的作用。在過去的幾十年中，水處理行業以及使用其產品的行業越來越關注除垢劑以及其他化學品對環境的影響。可用的阻垢劑清單很長，其中包括幾種專為生物降解性設計的新型化學品。

由于水處理行業致力于生產有效的防垢產品，以最大程度地減少對環境的危害，因此CPI的從業者面臨使用哪種防垢劑的問題。隨著防垢產品在這兩個領域的持續改進，CPI中的用水者必須考慮到防垢物質在環境中的持久性降低以及其防垢性能。關于新型“綠色”產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向環境的排放增加。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，然后化學物質將完全消失。盡管尚未達到該目標，但該行業正在朝著正確的方向發展。建立了測試以評估抑制劑的有效性和生物降解性，

阻垢劑

最常見的工業過程，包括石油生產，采礦，冷卻水，脫鹽，反滲透，制漿和造紙，地熱發電和制糖精制，都是使用水系統進行的。由于各種原因，在操作過程中會形成水垢，例如混合，加熱，濃縮和蒸發水。隨著系統效率的降低，規模的積累會造成生產的巨大損失，從而在財務和環境方面增加成本。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。

結垢是由結垢陽離子（例如鈣和鋇）以及結垢陰離子（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展。

新生晶體表面發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。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）防止規模災難性堆積。

在成核階段，閾值抑制劑與水垢形成離子結合，但與螯合劑不同，結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。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（磺化膦酰基羧酸），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）-發揮了作用。

生物降解

自1972年在瑞典斯德哥爾摩舉行的聯合國人類環境大會以來，環境污染一直是所有行業關注的主要問題。此后，全球許多政府和地區經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。危害被定義為由于某些濃度以上的抗降解物質在生物體內的積累而產生的不良影響。這些持久性有機污染物（POP）或持久性，生物累積性有毒物質（PBT）可以通過多種測試進行鑒定，表征和分類，并遵守有關其使用的法規。這些測試取決于化學品的最終目的地，了解環境將如何影響其存在至關重要。最有害的化學物質通常是殘留在環境中的化學物質，它們會在居住于該區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，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化合物區別開來。展望未來，工業界可能需要對由某種物質產生的生物降解產物，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）。縱觀新一代的“綠色”抑制劑，顯而易見的是它們之間的區別。PASP是最可生物降解的，但是所有四種產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品更有效。