張志明(遂昌縣環(huán)境保護監(jiān)測站，浙江 遂昌 323300)

低磷環(huán)保型水處理劑研究

張志明(遂昌縣環(huán)境保護監(jiān)測站，浙江 遂昌 323300)

隨著我國環(huán)保事業(yè)的不斷發(fā)展，對于低磷環(huán)保型水處理劑的要求也越來越高，如何對低磷環(huán)保型水處理劑進行科學(xué)合理的配置已經(jīng)成為環(huán)保工作人員十分重要的研究課題之一，本文對低磷環(huán)保型水處理劑具體配制方法以及在配制過程中所需要注意的有關(guān)問題進行了詳細的闡述與分析。

阻垢緩蝕;低磷環(huán)保;水處理劑

當前我國在生態(tài)環(huán)境維護方面的體現(xiàn)出來的問題十分嚴重，城市居民對于環(huán)境問題的重視程度不斷提高。政府以及有關(guān)部門需要綜合運用各種手段對所存在的環(huán)境污染問題進行科學(xué)有效的治理。根據(jù)相關(guān)法律法規(guī)的要求，工業(yè)企業(yè)所排放的污水中，磷元素的含量需要嚴格控制在1．0 mg/L范圍以內(nèi)。因此，當前我國在潛水磷元素含量的控制方面進一步加強了研究工作，通過無磷或低磷污水處理劑，能夠?qū)I(yè)企業(yè)確磷元素的排放量進行有效的控制，另外一方面，也能夠最大程度上降低污水處理環(huán)節(jié)所花費的資金投入水平。另外，對于工業(yè)污水磷元素進行控制也能夠?qū)ο嚓P(guān)的生產(chǎn)機構(gòu)設(shè)備起到良好的保護作用，使工業(yè)企業(yè)的正常生產(chǎn)不受到有害元素的干擾。

經(jīng)大量的實驗研究發(fā)現(xiàn)，選取膦羥基乙酸與聚天冬氨酸等物質(zhì)作為阻垢劑能夠有效改善處理劑的應(yīng)用性能。聚天冬氨酸中不包含任何形式的磷元素，該物質(zhì)自身也具有比較良好的分散性能與螯合性能，同時也具有比較強的熱穩(wěn)定性，是一種比較高效的分散陰垢均聚物。膦羥基乙酸物質(zhì)內(nèi)容所含有的磷元素也相對比較低，緩蝕方面的功能也比較突出，相比于以往所采用的有機多元磷酸處理劑來說，在阻垢能力方面的優(yōu)勢也比較突出，屬于有機膦羧酸型水質(zhì)穩(wěn)定劑的一種。經(jīng)實驗研究發(fā)現(xiàn)，若單獨使用膦羥基乙酸或聚天冬氨酸其中的一種，所收到的污水處理效果十分有限，同時所需要投入的藥物使用量也相對較大，不符合污水處理工作在經(jīng)濟性方面的要求。這就需要在膦羥基乙酸在聚天冬氨酸基礎(chǔ)上，兩種物質(zhì)所形成的混合物進行專門的優(yōu)化與處理，生成一種新型的水處理劑。比如在兩種物質(zhì)的混合物中加入一定量的膦羥基乙酸或聚天冬氨酸，對原有藥物進行復(fù)配處理，能夠?qū)⑵涮赜械膮f(xié)同增效功能最大程度上發(fā)揮出來。相關(guān)的實驗研究可以通過動態(tài)模擬法、旋轉(zhuǎn)掛片法以及靜態(tài)法對具體的配置方法進行研究與分析。(圖1)

1 實驗準備

1.1 試劑與儀器

本次實驗研究所采用的有關(guān)試劑分別為，聚丙烯酸類阻垢分散劑、乙醛、亞磷酸二乙酯、氫氧化鈉水溶液、磷酸以及天冬氨酸等；

本次實驗研究所采用的有關(guān)儀器分別為動態(tài)模擬試驗裝置、旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕儀、恒溫水浴槽、電動攪拌器以及燒杯等。

1.2 聚天冬氨酸的制取

選取聚天冬氨酸藥物15g，將其置于澆杯中，另稱取濃度為88%的磷酸共計5ml，將其置于澆杯中，對燒杯中的藥物進行熱縮聚處理，熱縮聚處理環(huán)境溫度需要嚴格控制在220℃～260℃之間。對燒杯中的混合物質(zhì)完成熱縮聚處理后，將混合物溶于氫氧化鈉水溶液中，所選取的氫氧化鈉水溶液濃度需要控制在7%～9%之間，對混合物進行水解處理，完成水解操作后，溶解物的pH值大約在9～10之間，所得到了最終溶液在外觀表現(xiàn)上為紅棕色液體，該液體即為聚天冬氨酸鹽溶液，可以應(yīng)用一接下來的實驗工作中。

1.3 膦羥基乙酸的制取

稱取亞磷酸二乙酯，將其溶入乙醛溶液中，所選用的乙醛溶液濃度為45%～55%，稱取重量為220g，總共所需要的反應(yīng)時間為2小時左右。在反應(yīng)完成后需要對其進行加熱處理，加熱所需要的溫度為90℃～110℃，加熱時間為4～5小時，所得到了最終溶液在外觀表現(xiàn)上為棕色液體，該液體即為膦羥基乙酸溶液，可以應(yīng)用一接下來的實驗工作中。

1.4 低磷環(huán)保型水處理劑的制取

經(jīng)以往的實驗研究發(fā)現(xiàn)，單獨使用膦羥基乙酸或聚天冬氨酸所取得的污水處理效果并不理想。因此，污水處理溶液的制作需要綜合考慮到水處理劑在經(jīng)濟效益、環(huán)保性能以及阻垢緩蝕效果等方面的要求，將以上實驗中所制取的膦羥基乙酸和聚天冬氨酸進行復(fù)配處理，所需要使用到的復(fù)配藥物為聚丙烯酸類阻垢分散劑，配置比例為1：3：1，均勻攪拌復(fù)配藥物，所得到了最終溶液在外觀表現(xiàn)上為紅棕色黏稠透明液體，該液體即為膦羥基乙酸溶液，可以應(yīng)用一接下來的實驗工作中。

2 實驗研究及結(jié)果

2.1 阻垢性能實驗

本次實驗研究所采用的實驗方法為碳酸鈣沉積法，采用該實驗方法能夠?qū)Ω鞣矫娴膶嶒灁?shù)據(jù)進行準確的測定。所選用的配制水結(jié)構(gòu)以鈣離子為主，鈣離子離子濃度以碳酸鈣計為240 mg/L，碳酸氫根離子濃度以碳酸鈣計為240mg/L，實驗水衡溫75℃，經(jīng)過8～10小時的反應(yīng)時間后，可能將其濃縮2倍，通過EDTA絡(luò)全滴定法對鈣離子濃度進行測定。

2.2 實驗研究結(jié)果

2.2.1 表態(tài)阻垢實驗結(jié)果

當藥物投入劑量為6mg/L時，阻垢率為85.40%；當藥物投入劑量為8mg/L時，阻垢率為95.62%；當藥物投入劑量為10mg/L時，阻垢率為96.52%；當藥物投入劑量為12mg/L時，阻垢率為96.60%；當藥物投入劑量為14mg/L時，阻垢率為97.82%；當藥物投入劑量為16mg/L時，阻垢率為98.40%；當藥物投入劑量為18mg/L時，阻垢率為98.42%。

2.2.2 旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕實驗結(jié)果

當藥物投入劑量為0mg/L時，阻垢率為0.825mm/a；當藥物投入劑量為2mg/L時，阻垢率為0.215mm/a；當藥物投入劑量為4mg/L時，阻垢率為0.095mm/a；當藥物投入劑量為6mg/L時，阻垢率為0.028mm/a；當藥物投入劑量為8mg/ L時，阻垢率為0.012mm/a；當藥物投入劑量為10mg/L時，阻垢率為0.009mm/a。

2.2.3 動態(tài)模擬實驗結(jié)果

當濃縮倍數(shù)為1.0倍時阻垢率為99.95%，腐蝕率為0.0281mm/a，黏附率為3.25mcm；當濃縮倍數(shù)為1.5倍時阻垢率為99.50%，腐蝕率為0.0132mm/a，黏附率為4.50mcm；當濃縮倍數(shù)為2.0倍時阻垢率為98.61%，腐蝕率為0.0122mm/ a，黏附率為6.34mcm；當濃縮倍數(shù)為2.5倍時阻垢率為96.82%，腐蝕率為0.011 6mm/a，黏附率為8.32mcm；當濃縮倍數(shù)為3.0倍時阻垢率為90.43%，腐蝕率為0.0108mm/a，黏附率為12.45mcm；

3 結(jié)語

根據(jù)動態(tài)模擬實驗、旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕實驗與靜態(tài)阻垢實驗結(jié)果表明，以聚天冬氨酸和膦羥基乙酸為主體,然后摻入聚丙烯酸類阻垢分散劑等進行復(fù)配,開發(fā)出的低磷環(huán)保型水處理劑具有良好的阻垢緩蝕性能。

[1]劉玉林,汪心想.低磷環(huán)保型水處理劑的研究[J].河南化工,2011,01:42-44.

[2]吳煒文.低磷環(huán)保型水處理劑的分析研究[J].科技資訊,201607(21)：17-18.

[3]林彥杰,李曉蓮,張宗英.綠色環(huán)保型水處理藥劑的研究進展[J].化工進展,2009,S2(15):411-412.

[4]蘇文娜.可生物降解緩蝕劑的合成及性能研究[D].河北工業(yè)大學(xué),2009，04(17)：19-20.