水處理劑用于廢水處理在近幾十年來的水處理領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用，文章著重介紹了我國水處理阻垢劑、緩蝕劑、絮凝劑的研究進(jìn)展及現(xiàn)狀，并且對水處理劑的發(fā)展方向一一綠色水處理劑做了展望。多功能、高效、環(huán)保的綠色水處理劑是現(xiàn)在的熱點之一，也是眾多企事業(yè)單位和科研院所的研究和開發(fā)重點。
水處理劑(俗稱水質(zhì)穩(wěn)定劑)是用于工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的一大類精細(xì)化工產(chǎn)品，包括阻垢劑、分散劑、緩蝕劑、混凝劑、助凝荊、殺生劑、清洗劑和消泡劑等，廣泛應(yīng)用于化工、冶金、化纖、制藥、發(fā)電、石油開采和其它任何需應(yīng)用循環(huán)冷卻水的工業(yè)部門。本文只介紹其中的前三類。我國水處理劑的研究開發(fā)已取得一定的成果，尤其是近年來，我國陸續(xù)開發(fā)出新型水處理劑，填補(bǔ)國內(nèi)空白。但由于我國水處理劑的工業(yè)發(fā)展歷史較短，基礎(chǔ)相對薄弱，與國外相比，技術(shù)落后、整體水平不高。因此，隨著全球環(huán)保意識的提高，我國水處理劑的開發(fā)應(yīng)以性能良好、無毒、無污染的多功能、環(huán)保高效的水處理劑為主研究方向。
一、研究現(xiàn)狀和方向
(一)絮凝劑
絮凝劑在水處理中具有很重要的作用。它可以用來降低水的濁度、色度等感觀指標(biāo)，去除多種高分子有機(jī)物、某些重金屬和放射性物質(zhì)。低分子無機(jī)鹽類絮凝劑主要有鋁鹽和鐵鹽，目前工業(yè)應(yīng)用很少。無機(jī)高分子絮凝劑與傳統(tǒng)的鐵鹽相比，具有凝聚性好、絮凝體形成速度快、密集質(zhì)量大、沉降速度快等優(yōu)點，而且比有機(jī)高分子絮凝劑價格低廉。它在技術(shù)上經(jīng)歷了從單一品種到多品種、從單組份到多組份、從一般功能到特殊功能或多功能的發(fā)展過程，品種有聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵、聚氯硫酸鐵、聚合氯化硫酸鐵鋁等。有機(jī)高分子混凝劑投加量少，一般在2×10 以下，效果好，形成的絮體大，而且強(qiáng)度大，不易破碎，不增加泥量，降低熱值，無腐蝕性。常用有機(jī)絮凝劑有：聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、聚氧乙烯、聚乙烯胺、聚乙烯磺酸鹽等，其中聚丙烯酰胺的應(yīng)用最多，占有機(jī)高分子絮凝劑的80％左右，但這一類絮凝劑由于存在著生物降解難、殘留單體有毒等問題，限制了它的應(yīng)用。復(fù)合型絮凝劑能克服使用單一絮凝劑的許多不足，適應(yīng)范圍廣，對有色廢水、多種工業(yè)廢水都有良好的凈水效果，脫污泥性好，pH使用范圍大。然而復(fù)合型絮凝劑在有機(jī)合成制備上工藝復(fù)雜，成本較高，并有可能存在二次污染。目前，復(fù)合絮凝劑工業(yè)化生產(chǎn)和使用的品種還比較少，應(yīng)用比較成功的有TS系列無機(jī)復(fù)合型高效混凝劑和CAF復(fù)合型絮凝劑。今后的研究及應(yīng)用將著眼于優(yōu)化絮凝劑的制備工藝，改進(jìn)產(chǎn)品的性能和穩(wěn)定性；同時根據(jù)特定的水質(zhì)成分開發(fā)相應(yīng)的絮凝劑品種和配方，并結(jié)合高效混合反應(yīng)器和智能化投藥監(jiān)控技術(shù)，進(jìn)一步提高絮凝效果。復(fù)合型混凝劑以其高效價廉的優(yōu)勢必將迅速發(fā)展。
(二)阻垢劑
最早的阻垢分散劑是聚丙烯酸(鈉)，它對碳酸鈣垢有良好的阻垢性能，但對磷酸鈣沉積的抑制作用極低。此類阻垢劑不僅有凝聚和分散作用，還有使晶體在生長過程中發(fā)生晶格歪曲的作用，從而阻礙了金屬傳熱面上垢層的牢固沉積。后來發(fā)現(xiàn)丙烯酸共聚物對二者抑制能力極佳，因而逐漸取代了聚丙烯酸(鈉)。有機(jī)多元磷酸鹽是陰離子型緩蝕劑，也是非化學(xué)當(dāng)量鰲合型阻垢劑，對鈣、鎂、鋅、鐵等離子不僅具有明顯的低限制作用，而且對其它藥劑還有協(xié)同作用，廣泛用于冷卻水處理中。有機(jī)磷酸酯屬于陰離子型緩蝕劑，阻垢機(jī)理主要是晶格畸變，是一種對金屬鐵的緩蝕劑，也有控制鈣垢的作用；用量比磷酸鹽要小并能水解，因此不存在藥劑量的積累和排污問題，并且水解產(chǎn)物可以被生物降解。近年來國內(nèi)分散劑有長足的發(fā)展，最早發(fā)展的聚丙烯酸對碳酸鈣垢有較好的阻垢性能，但對正磷酸鈣的沉積和抑制作用極低，而丙烯酸共聚物對兩者的抑制能力極佳，因而取代聚丙烯酸(鈉)。
(三)緩蝕劑
主要的緩蝕劑品種有無機(jī)鹽類，有機(jī)鹽類和芳香唑類，主要有鉻酸鹽、磷酸鹽、硫酸鋅、硅酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽和有機(jī)磷酸鹽。東南大學(xué)研究了一系列新型的以鎢酸鹽，鎢雜多酸鹽絡(luò)合物的過氧化物為主體的緩蝕劑，其對高氯高鹽水有較好的緩蝕阻垢效果。芳香唑類是用于銅及其合金的緩蝕劑，國內(nèi)常用的是苯駢三氮唑和巰基苯并三唑，生物高分子聚天冬氨酸對環(huán)境無害，被譽為綠色緩蝕劑。
我國的緩蝕劑品種很多，如磷酸鹽、鉻酸鹽、硝酸鹽等，其中鉻酸鹽因其毒性大而被淘汰，磷酸鹽則占據(jù)著重要地位。磷酸鹽較好解決了冷卻水系統(tǒng)產(chǎn)生碳酸鈣垢的問題，但是有機(jī)多元磷酸不能有效地抑制磷系和磷鋅系水處理配方中產(chǎn)生的磷酸鈣垢、鋅垢和其他垢類。同時，隨著世界各國對污水磷排放的規(guī)定，也限制了它的使用。從20世紀(jì)90年代起，無磷或低磷型循環(huán)水處理劑在國內(nèi)外得到了快速發(fā)展，代表性產(chǎn)品有磷酞基羧酸、多氨基多羧基甲叉磷酸等大分子有機(jī)磷類和聚合冬氨酸、肉桂醛類等無磷緩蝕阻垢劑及相應(yīng)的復(fù)合配方。它們的特點是對鈣的容忍度較高，能穩(wěn)定鋅、鐵離子，適合在苛刻的水質(zhì)條件下應(yīng)用，基本不含磷或含磷較低。
二、綠色水處理劑研究展望
綠色水處理劑及其清潔化生產(chǎn)是水處理劑研究的必然發(fā)展趨勢，但目前僅有阻垢劑與緩蝕劑在綠色化上取得了一定發(fā)展，而絮凝劑作為最主要的且用量最多的藥劑，在目前所使用的無機(jī)與有機(jī)絮凝劑中還存在著二次污染問題，而且容易對人體的健康造成重大的傷害，故應(yīng)加大其綠色化進(jìn)程的研究開發(fā)。在開發(fā)過程中以天然產(chǎn)物如農(nóng)、林產(chǎn)品作為原料，輔以o／w乳液聚合技術(shù)，使生產(chǎn)和使用過程中均實現(xiàn)綠色化，并且無二次污染的產(chǎn)生。同時加強(qiáng)對微生物絮凝劑的研究開發(fā)并對微生物絮凝劑分子結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系、絮凝基團(tuán)的定位、工程菌的組建、培養(yǎng)基成本及工業(yè)發(fā)酵的可行性研究等問題進(jìn)行進(jìn)一步的研究，從而開發(fā)出更具潛力的微生物絮凝劑。
客服1 
客服2