1、第四章 循環冷卻水系統中的水垢及控制第一節 循環冷卻水系統中的沉積物一、沉積物的分類 循環冷卻水系統在運行的過程中，會有各種物質沉積在換熱器的傳熱管表面，這些物質統稱沉積物。它們主要是由水垢、淤泥、腐蝕產物和生物沉積物（黏泥）構成。通常，人們把淤泥、腐蝕產物和生物沉積物三者統稱為污垢。 （一）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。以溶解的重碳酸鹽如Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2為最多，也最不穩定，容易分解生成碳酸鹽。因此，如果使用含重碳酸鹽較多的水作為冷卻水，當它通過換熱器傳熱表面時，會受熱分解： 冷卻水通過冷卻塔相當于一個曝氣過程，溶解在水中的CO2會逸

2、出，因此，水的pH值會升高此時，重碳酸鹽在堿性條件下也會發生如下的反應： 當水中溶有大量氯化鈣時，還會產生下列反應： 如水中溶有適量的磷酸鹽時，磷酸根將與鈣離子生成磷酸鈣，其反應為； 上述一系列反應中生成的碳酸鈣和磷酸鈣均屬微溶性鹽，它們的溶解度比氯化鈣和重碳酸鈣要小得多，而且它們的溶解度隨著溫度的升高而降低。因此，在換熱器的傳熱表面上，這些微溶性鹽很容易達到過飽和狀態而從水中結晶析出。當水流速度較小或傳熱面比較粗糙時，這些結晶沉積物就容易沉積在傳熱表面上。 此外，水中溶解的硫酸鈣、硅酸鈣、硅酸鎂等，當其陰、陽離子濃度的乘積超過其本身溶度積時，也會生成沉淀沉積在傳熱表面上，這類沉積物通常稱為水

3、垢。 因為這些水垢都是有無機鹽組成，故又稱為無機垢。由于這些水垢結晶致密，比較堅硬，故又稱為硬垢。它們通常牢固地附著在換熱表面上，不易被水沖洗掉。 大多數情況下換熱器傳熱表面上形成的水垢是以碳酸鈣為主的。因為硫酸鈣的溶解度遠遠大于碳酸鈣。同時天然水中溶解的磷酸鹽較少，因此，除非向水中投加過量的磷酸鹽，否則磷酸鈣水垢將較少出現。(二)污垢 一般是由顆粒細小的泥砂、塵土、不溶性鹽類的泥狀物、膠狀氫氧化物、雜物碎屑、腐蝕產物、油污、特別是菌藻的尸體及其粘性分泌物等組成。 水處理控制不當，補充水濁度過高，細微泥砂、膠狀物質等帶入冷卻水系統，或菌藻殺滅不及時，或腐蝕嚴重、腐蝕產物多以及操作不慎，油污、工

4、藝產物等泄漏入冷卻水中，都會加劇污垢的形成。 當這樣的水質流經換熱器表面時，容易形成污垢沉積物，特別是當水走殼程，流速較慢的部位污垢沉積更多。由于這種污垢體積較大、質地疏松稀軟，故又稱為軟垢。它們是引起垢下腐蝕的主要原因，也是某些細菌如厭氧菌生存和繁殖的溫床。 由于污垢的質地松散稀軟，所以它們在傳熱表面上粘附不緊，容易清洗，有時只需用水沖洗即可除去。但在運行中，污垢和水垢一樣，也會影響換熱器的傳熱效率。 當防腐措施不當時，換熱器的換熱管表面經常會有銹瘤附著。其外殼堅硬，但內部疏松多孔，而且分布不均，它們常與水垢、微生物粘泥等一起沉積在換熱器的傳熱表面。這類銹瘤狀腐蝕產物形成的沉積物，除了影響傳

5、熱外，更嚴重的是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。二、水垢析出的判斷()碳酸鈣析出的判斷1飽和指數(L.S.I.) 碳酸鹽溶解在水中達到飽和狀態時，存在著下列動平衡關系 1936年朗格利爾(Langelier)根據上述平衡關系，提出了飽和pH和飽和指數的概念，以判斷碳酸鈣在水中是否會析出水垢，并據此提出用加酸或用加堿預處理的辦法來控制水垢的析出。 從反應式(4-2)相(4-3)可以看出，如往水中加堿，則H+被中和，水的pH值升高，反應(4-2)向右方進行，反應(4-3)向左方進行，碳酸鈣易析出。如果碳酸鈣在水中呈飽和狀態，則反應(4-1)、(4-2)和(4-3)處于平衡

6、狀態，重碳酸鈣既不分解成碳酸鈣，碳酸鈣也不會繼續溶解。此時水的pH值稱為該水的飽和pH值，以pHs表示之。郎格利爾推導出了計算pHs的公式，并以水的實際pH與其pHs的差值來判斷水垢的析出。此差值稱為飽和指數，以L.S.I.表示。 早期水處理工作者曾有意讓冷卻水在換熱器傳熱表面上結一層薄薄的致密的碳酸鈣水垢，這樣既不影響傳熱效率，又可防止水對碳鋼的腐蝕。因此，郎格利爾提出： L.S.I. 0時，碳酸鈣垢會析出，這種水屬結垢型水；當L.S.I. 0時，則原來附在傳熱面上的碳酸鈣垢層會被溶解掉，使碳鋼表面裸露在水中而受到腐蝕。這種水稱作腐蝕型水；當L.S.I. 0時，碳酸鈣垢不析出，原有碳酸鈣垢層

7、也不會被溶解掉，這種水屬于穩定型水。如以式表之，則可寫成： (1)計算飽和pH(pHs)的公式 根據電中性原則和質量作用定律，中性碳酸鹽水溶液中，存在著下列關系：式中 M-堿度以甲基橙為指示劑所測定的總堿度 KS碳酸鈣的溶度積； K2碳酸的二級電離常數。 由于循環冷卻水在pH6.59.5的范圍內運行，此時水中的OH-和H+ 與其它三種離子相比都很小，可以略去，故(4-4)式可簡化為又從式(4-6)得代入上式并整理得： 將式(4-7)代入式(4-5)，并用活度系數和離子強度的概念對公式進行校正，取對數，經整理得下式：式中 K2、Ks以活度表示的碳酸的二級電離常數和碳酸鈣的溶度積; 離子強度。(見

8、教材P50式2-6)(2)計算飽和pH的簡化方法 用上述公式計算飽和pH比較麻煩，為簡便起見，將上式進行簡化，根據原水的pH值、M-堿度、鈣硬度以及總溶解固體的化學分析值和水溫，利用表4-1和下式即可計算出pHs值。 式中：A總溶解固體系數 B溫度系數； C鈣硬度系數； DM堿度系數。例題 已知某水的水質分析值如下試計算該水質的pHs值。解 根據表4-1和已知的水質分析值，查得 A0.16 B1.16 C2.0 D2.30 故 pHs(9.7+A+B)- (C+D) (9.7+0.16+1.16)-(2.0+2.3) 6.72(3)飽和指數的應用 通常設計部門對水質處理進行設計和確定藥劑配方時

9、，往往根據水質資料首先計算飽和指數，以判斷水質是屬于什么類型的，然后再考慮處理方案。例如我國引進法國赫爾蒂公司30萬噸合成氨裝置時，曾向法方提供下列水質條件： 法方根據該水質條件并考慮濃縮倍數為3的運轉條件，計算了該水質的飽和指數。 從理論上考慮，水中各離子濃度是按濃縮倍數成比例增加，故3倍運行時水質條件可認為是： Ca2+ 102mg/L M-堿度 12.21mg/L 總溶解固體 1140mg/L 循環水的pH 8.3（預計）冷卻塔出口溫度；冷卻塔進口溫度；換熱設備管壁最高溫度；飽和指數計算結果見表4-2。溫度原水三倍水pHsL.S.I.傾向pHsL.S.I.傾向3242807.167.00

10、6.480.480.641.16稍結垢稍結垢結垢6.236.075.552.072.232.85結垢較重結垢重嚴重結垢表4-2 飽和指數計算結果 由表4-2看出，當3倍運轉時，不同溫度的飽和指數均大大地超過零。預示出水質結垢嚴重，因此法方據此提供了只投加阻垢劑的單一配方。 2穩定指數(R.S.I.) 1946年雷茲納(Ryznar)指出，飽和指數在預測水質性能時經常出現錯誤判斷。如對某些水，其飽和指數雖然是正值，但是水的腐蝕性卻很強。他提出以下兩種假設的水(a)種水，75 時，pHs=6.0，實際pH6.5，飽和指數+0.5(b)種水，75時，pHs10.0，實際pH=10.5，飽和指數+0.

11、5 從飽和指數看，兩種水都是結垢型的，但實際上(a)種水是結垢型的，而(b)種水則是強腐蝕型的。因此，他提出用經驗式2pHs-pH來代替飽和指數預測水質性能，并把2pHs-pH的差值稱做穩定指數。如果(a)、(b)兩種水用穩定指數來預示，并與飽和指數進行對比: (a)種水 (b)種水飽和指數 +0.5 +0.5穩定指數 +5.5 +9.5 從飽和指數看，(a)、(b)兩種水是一樣的，都是屬于結垢型的；但是從穩定指數看，兩種水卻不相同，(a)種水屬結垢型而(b)種水屬腐蝕型。雷茲納通過實驗，提出了經驗的穩定指數(R.S.I.)來進行判斷：3結垢指數(P.S.I) 1979年帕科拉茲(Puckor

12、ius)認為水的總堿度比水的實際測定pH能更正確地反映冷卻水的腐蝕與結垢傾向。經過對幾百個冷卻水系統作了研究之后，他認為將穩定指數中水的實際測定pH改為平衡pH(pHeq)將更切合實際生產，而平衡pH與總堿度可按下列關系式算出或由表4-3查出： pHeq=1.465lgM-堿度+4.54 式中 M-堿度系統中水的總堿度（以CaCO3計）mg/L 并指出結垢指數為： P.S.I.=2pHs-pHeq6 腐蝕 P.S.I.=2pHs-pHeq=6 穩定 P.S.I.=2pHs-pHeq7.5或pH6.5時，水解速率也會加快；此外，循環冷卻水系統中微生物分泌的磷酸酶也會促使聚磷酸鹽迅速水解。 水解生

13、成的正磷酸鹽容易和鈣離子生成磷酸鈣水垢。同時，正磷酸鹽又是菌藻的營養物。所以，長期使用聚磷酸鹽，對殺菌滅藻又不采取有效措施的話，必然會促進系統中菌藻的繁殖。而且，硬垢解決了，軟垢又會發生。因此，單純用聚磷酸鹽作阻垢劑已逐漸被淘汰，取而代之的是復合磷酸鹽配方。二、有機磷酸（一）種類和性質 種類很多，分子結構中都含有與碳原子直接相連的膦酸基團，并且分子中還可能含有OH、CH2、COOH等。 按分子中膦酸基團的數目分為：二膦酸、三膦酸、四膦酸、五膦酸等； 按分子結構可分為：亞甲基（舊稱甲叉）膦酸型、同碳二膦酸型、羧酸膦酸型、含有其他原子膦酸型。 有機膦酸是20世紀60年代開發的新產品，但70年代就得

14、到廣泛應用，是因為具有以下優點：1、分子中含的CP鍵比聚磷酸鹽中的POP鍵牢固的多，故化學穩定性好，不宜水解，耐高溫，使用中不會因水解導致菌藻過度繁殖。2、具有臨界值效應。即只需幾mg/L的有機膦酸就可阻止幾百mg/L的碳酸鈣發生沉淀。且阻垢性能比聚磷酸鹽好。3、具有良好的協同效應。即在總劑量不變的情況下，藥劑單獨使用，其效果不如二者混合在一起使用的效果好。尤其是有機膦酸與聚磷酸鹽混合使用效果最佳。因此實際使用中人們常擇其有最佳協同效應的復合配方。4、還具有良好的緩蝕性能，且無毒或極低毒，因此不必擔心環境污染問題。 (二)常用的有機磷酸1、ATMP 化學名稱為氨基三亞甲基膦酸，ATMP系其英文

15、名稱的縮寫。其分子結構式為 是由氯化銨、甲醛和三氯化磷為原料一步合成的。 ATMP具有穩定的CP鍵，是有機膦酸中最常用的藥劑之一，對抑制碳酸鈣垢特別適用，且基本上無毒。2、EDTMP 化學名稱為乙二胺四亞甲基膦酸，其分子結構式為 是由乙二胺、甲醛和三氯化磷一步合成的。它能與多價離子Ca2+、Mg2+、Fe2+、Zn2+、Al3+、Fe3+等形成穩定的立體結構的多元環形鰲合物。這些大分子絡合物是疏松的，可以分散在水中或混入鈣垢中，使硬垢變松軟。 EDTMP對抑制碳酸鈣、水合氧化鐵和硫酸鈣等水垢都有效，而對穩定硫酸鈣的過飽和溶液最為有效，并且在200 高溫時也不分解，因此更適用于低壓鍋爐作爐內處理

16、，國外還曾用作牙膏的添加劑，以阻止磷酸鈣垢在牙齒上的沉淀。3、HEDP 是同碳二磷酸型中的一 種，分子結構中不含N，其化學名稱為羥基亞乙基二膦酸。其分子結構式為 是用醋酸和三氯化銨一步合成的。由于結構中只有CP鍵而無CN，因此其抗氧化性比上述兩種有機膦酸好。HEDP也能與金屬離子形成六元環鰲合物，并且有臨界值效應和協同效應，因此它對抑制碳酸鈣、水合氧化鐵等的析出或沉積有很好的效果，但對抑制硫酸鈣垢的效果較差。純的HEDP是無毒的，國外還曾用它作為酒的穩定劑。此外，純品還們于無氰電鍍。4、DTPMP 是國外80年代開發的一種有機膦酸?；瘜W名稱為二亞乙基三胺五亞甲基膦酸。其分子結構式為 它的特點是

17、與Mn2+復合對碳鋼和銅合金均有很好的緩蝕能力。也可以和多個金屬離子鰲合，形成兩個或多個立體大分子環狀絡合物，松散地分散于水中，破壞了碳酸鈣晶體的生長，從而起到阻垢的作用。三、膦羧酸 分子中同時含有PO(OH)2和COOH兩種基團。目前使用較多的是PBTCA，化學名稱為：2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸。其分子式為 在這兩種基團的共同作用下，使得PBTCA能在高溫、高硬度、高pH的水質條件下，具有比常用有機膦酸更好的阻垢性能。與有機膦酸相比，PBTCA不易形成難溶的有機膦酸鈣。同時它還具有緩蝕作用，特別在高劑量使用時，是一種高效緩蝕劑。PBTCA與鋅鹽和聚磷酸鹽復配可產生良好的協同效應。四、

18、有機磷酸酯 分子中均含有磷酸酯基團 由醇和磷酸或五氧化二磷或五氯化磷反應制的。種類有磷酸一酯、磷酸二酯、多元醇磷酸酯。分子結構是分別為： 有機磷酸酯抑制硫酸鈣垢效果好，抑制碳酸鈣垢效果較差。其分子結構中的COP鍵，雖比聚磷酸鹽難水解，但比有機膦酸易水解成正磷酸。若在其CO鍵中接入幾個氧乙烯基，如聚氧乙烯基磷酸酯，可提高阻垢和緩蝕性能。對煉油廠含油冷卻水有良好的阻垢和緩蝕效果。 有機磷酸酯對水生動物的毒性很低，且本身會緩慢水解，水解產物可生物降解，故對環境無影響。 一般與其他藥劑如聚磷酸鹽、鋅鹽、木質素、苯并三氮唑等復合使用。五、聚羧酸 (一) 種類和性質 使用最多的是丙烯酸及以馬來酸為主的均聚

19、物和共聚物。 其阻垢性能與其分子量、羧基的數目和間隔有關。每個品種有其最佳分子量值。如果分子量相同，則碳鏈上羧基數愈多，阻垢效果愈好。因為當羧基聚積密度高時，阻礙了相鄰碳原子的自由旋轉作用，相對地固定了相鄰碳原子上羧基的空間位置，增加了它們與堿土金屬晶格的締合程度，從而提高了阻垢能力。 這類化合物對碳酸鈣等水垢具有良好的阻垢作用。同時也有臨界值效應，用量也是極微的。但與聚磷酸鹽和磷酸鹽不同，后者只能對結晶狀化合物產生影響，而對泥土、粉塵、腐蝕產物和生物碎屑等污物的無定形粒子不起作用；而聚丙烯酸等聚合電解質卻能對這些無定形不溶性物質起到分散作用，使其不凝結，呈分散狀態而懸浮在水中，從而被水流所沖

20、走。(二)常用的聚羧酸1、聚丙烯酸 是丙烯酸單體在異丙醇調節劑下以過硫酸銨為引發劑聚合而成的，其分子結構式為 作為水處理劑，其平均分子量一般在10006000范圍內較好，其最佳值視水質條件和操作條件而異。用于海水、含鹽的井水，以及溫度較高時，分子量要高一些，約在20004000左右。對硫酸鈣垢，試驗發現分子量在720左右時，其消垢效果最好。 除有良好的阻垢性能外，還能對非晶狀的泥土、粉塵和腐蝕產物以及生物碎屑等起分散作用。因此在現代使用的各種復合水處理利中常加有聚丙烯酸。2聚甲基丙烯酸 由甲基丙烯酸單體聚合而成。其分子結構式為 其阻垢和分散性能與聚丙烯酸相似，其耐溫性較好，但價格較貴，一般不如

21、聚丙烯酸那樣使用廣泛。3丙烯酸與丙烯酸羥丙酯共聚物 是80年代初由日本栗田公司引進，代號為T225。它是由丙烯酸與丙烯酸羥內酯共聚而成。其分子結構式為 它抑制碳酸鈣結垢的性能較差，但對磷酸鈣、磷酸鋅以及氫氧化鋅、水合氧化鐵等有非常好的抑制和分散作用，其效果超過上述各種阻垢劑。因此用T-225替代聚丙烯酸，與聚磷酸鹽等復配往往可以收到顯著的緩蝕和阻垢效果。4丙烯酸與丙烯酸酯共聚物 是由丙烯酸與丙烯酸酯兩種單體共聚而成,代號為N-7319。其分子結構式為 它對磷酸鈣和氫氧化鋅有良好的抑制和分散作用，常與聚磷酸鹽、磷酸酯和鋅鹽等藥劑復配使用。 除上述一些丙烯酸類聚合物外，低分子量的聚丙烯酰胺及聚丙烯

22、酰胺與丙烯酸等的共聚物也有較好的阻垢性能。5、水解聚馬來酸酐 簡稱HPMA，它由馬來酸酐單體在甲苯中以過氧化二苯甲酰為引發劑聚合成聚馬來酸酐，再通過加熱水解，使分子中酸酐大部分被水解為羧基。其分子結構較復雜，通常用下面的分子結構式表示： 由于分子中羧基比聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸多，因此阻垢性能比它們好，而且能在175左右的較高溫度下保持良好的阻垢性，因此在海水淡化的閃蒸裝置中和低壓鍋爐、蒸汽機車上得到廣泛應用。但是價格要貴得多，因此在循環冷卻水處理中除特殊情況外，一般不大采用。 6馬來酸酐丙烯酸共聚物 為降低水解聚馬來酸酐的價格，又保持其較高的耐溫性，人們又開發了一種以馬來酸酐和丙烯酸兩種單體在

23、過氧化二苯甲酰引發劑作用下共聚成水解聚馬來酸酐和丙烯酸的共聚物，其分子結構式為 它的阻垢性能與水解聚馬來酸酐相似，但價格要低些。因此生產實際中，常以馬來酸酐丙烯酸共聚物替代水解聚馬來酸酐，可獲得同樣效果。 7苯乙烯磺酸-馬來酸(酐)共聚物 在國外是最早開發并商品化的帶磺基的共聚物，其分子結構式為 這類共聚物具有良好的阻垢性能，特別是抑制磷酸鈣垢效果更顯著。此外還有良好的分散性能，適應pH范圍寬，對“鈣容忍度”高。是種應用前途廣泛的新品種。 由于該共聚物中引入苯環，使其熱穩定性有所提高，又由于引入磺基，使該共聚物的分散作用也得到了加強。故常用于冷卻水系統和中、低壓鍋爐中，用來抑制磷酸鈣、碳酸鈣、

24、硅酸鹽、鐵的氧化物以及污泥等的沉積，效果顯著。六、天然分散劑 60年代初，尚未發展聚合物沉積控制劑時，曾采用丹寧、木質素、磺化木質素、磺化丹寧酸、淀粉、改性淀粉和羧甲基纖維素等天然有機物質作為分散劑，控制水垢的生成。 (一)木質素 植物組織的一種成份。用松柏一類的樹木為原料制成的紙漿叫做軟漿。而用落葉樹為原料制成的紙漿叫做硬漿。軟漿中木質素約占2333，叫軟木木質素。硬漿中木質素約占1625，叫硬木木質素。目前應用得較廣的是軟木木質素。 在造紙工業中，用亞硫酸鹽蒸煮提取紙漿后的軟漿廢液，即可得到約5060的木質素。這種木質素呈不同磺化度和不同聚合度的木質素磺酸狀態，廢液中其他的有機物成分是糖、

25、碳水化合物的降解產物和有機酸等。 木質素是一種無定形的芳香族聚合物，有極強的活性，它的分子都是一些結構單元的聚合物。這些結構單元雖然比較清楚，但是很多木質素的分子式還不清楚。木質素磺酸是由磺化后的結構單元組成的，磺化結構單元大致是這樣的： 在這種結構單元上，還有酚羥基和羧基。把木質素磺酸從其他成分中分離出來后叫做磺化木質素或木質素磺酸鹽，它是一種分散劑和鰲合劑。同時也是一種緩蝕劑。(二)丹寧 是一個籠統的名稱，是指一類含有許多酚羥基而聚合度不同的物質，并包括些單體的混合物，分子量一般在2000以上。可按其化學性質分為水解類丹寧或縮合類丹寧。水解類丹寧，水解后可產生酸、糖和醇等。大部分都含有沒食

26、子酸這種結構單元，各單元間是以酯或苷的鍵來聯系的，即通過氧原子來聯系的。其結構式如右： 縮合類丹寧經酸處理后，會進一步聚合成更大的丹寧分子。其特征是組成分子的苯環是以碳鍵相聯結的，其結構如右： 丹寧既是分散劑、鰲合劑，也是一種緩蝕劑(三)淀粉和纖維素 都屬于碳水化合物中的多聚糖類，分子式都是(C6H10O5)n，其單體都是葡萄糖C6H12O6。 淀粉的外形呈顆粒狀，它有兩部分組成：外層是淀粉膠，內部是淀粉糖。淀粉膠的分子較大，分子量為500001000000，為非水溶體；淀粉糖的分子量為1000060000，為水溶體。 纖維素是無色的纖維狀物質，其分子量為2000040000。 淀粉或纖維素經

27、羧甲基化后，CH2OH基變成CH2OCH2COONa，稱為羧甲基淀粉及羧甲基纖維素(簡稱CMC)，在水處理中作分散劑使用，同時也是一種緩蝕劑。 上述這些天然分散劑，在水處理中一般用量較多，約50200 mg/L，因而費用大，并且在高溫、高壓條件下易分解，因此目前只在少量商品在復合配方中有使用。七、有機膦酸和聚羧酸的阻垢和分散機理(一)有機磷酸的阻垢機理1晶格畸變論 碳酸鈣晶體的成長是按照嚴格順序，由帶正電荷的Ca2+與帶負電荷的CaCO3相撞才能被此結合，并按一定的方向成長。在水中加入有機膦酸時，它們會吸附到碳酸鈣晶體的活性增長點上與Ca2+鰲合，抑制了晶格向一定的方向成長，因此使晶格歪曲，長

28、不大，也就是說晶體被有機膦酸表面去活劑的分子所包圍面失去活性。這也是產生前述臨界值效應的機理。同樣，這種效應也可阻止其他晶體的沉淀。另外，部分吸附在晶體上的化合物，隨著晶體增長被卷入晶格中，使CaCO3晶格發生位錯，在垢層中形成一些空洞，分子與分子之間的相互作用減小，使硬垢變軟，如圖4-9所示圖4-9 晶體成長歪曲示意圖 通過實驗證實，有機膦酸能使CaCO3晶體嚴重畸變。這可能是由于有機膦酸分子量較小，它吸附在晶粒活性增長點上干擾了晶粒向一定方向成長，因而產生嚴重畸變。2增加成垢化合物的溶解度 有機膦酸在水中能離解出H+，本身成帶負電荷的陰離子，如 這些負離子能與Ca2+、Mg2+等離子形成穩定絡合物，從而提高了CaCO3晶粒析出時的過飽和度，即增加了CaCO3在水中的溶解度。通過實驗，水中加入12mg/L的HEDP后，可使CaCO3析出的臨界pH值提高1.1左右。另外，由于有機膦酸能吸附在CaCO3晶粒活性增長點上，使其畸變，即相對于不加藥劑的水平來說，形成的晶粒要細小