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        水處理藥劑種類(lèi)及其研究現(xiàn)狀與發(fā)展概述

        2020-12-29 11:17:25王剛
        科學(xué)大眾 2020年7期
        關(guān)鍵詞:種類(lèi)現(xiàn)狀發(fā)展

        王剛

        摘 要:水處理藥劑是為保證生活用水、工業(yè)用水以及廢水處理達(dá)到一定的質(zhì)量要求所必需的化學(xué)試劑,其首要作用是抑制污泥與水垢的形成,減少泡沫,削減腐蝕,脫色除異味,去除雜質(zhì)、懸浮物以及有毒有害物質(zhì)等。水處理藥劑種類(lèi)多樣,文章將以阻垢劑與緩蝕劑為例,對(duì)其研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行探究。

        關(guān)鍵詞:水處理藥劑;種類(lèi);現(xiàn)狀;發(fā)展

        按照使用目的以及作用不同,常用水處理主要有阻垢劑、緩蝕劑、水處理殺菌劑、絮凝劑、清洗劑、粘泥剝離劑、混凝劑、分散劑等。本文將簡(jiǎn)述阻垢劑、緩蝕劑的分類(lèi)與作用,并對(duì)其研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望。

        1? ? 阻垢劑

        1.1? 分類(lèi)與特點(diǎn)

        阻垢劑是指分散水中難溶性無(wú)機(jī)鹽、干擾或阻止難溶性無(wú)機(jī)鹽在金屬表面結(jié)垢、沉淀,并有效維護(hù)金屬設(shè)備的良好傳熱效果的一類(lèi)藥劑。根據(jù)研究歷程與作用功能的不同,大致可分為天然聚合物阻垢劑、共聚物阻垢劑、含磷聚合物阻垢劑、綠色新型阻垢劑4類(lèi)。

        天然聚合物阻垢劑屬于天然高分子化合物,比如單寧、纖維素、木質(zhì)素、淀粉、殼聚糖、腐植酸等,主要用于干擾Ca、Mg等鹽垢晶體的生長(zhǎng)。該類(lèi)阻垢劑在工業(yè)上的應(yīng)用最早,且來(lái)源較為廣泛,但使用劑量大、成本高。

        含磷類(lèi)聚合物阻垢劑又可細(xì)分為無(wú)機(jī)含磷類(lèi)聚合物阻垢劑與有機(jī)含磷類(lèi)聚合物阻垢劑兩類(lèi)。前者包含三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉等,可與多種結(jié)垢金屬離子螯和,但易水解生成H3PO4,促進(jìn)藻類(lèi)生長(zhǎng),導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化。因此,建議用復(fù)合磷酸鹽取代單純的聚磷酸鹽用于水處理阻垢劑。后者包含羥基乙叉二膦酸、乙二胺四乙酸二鈉、氨基三甲叉磷酸等,螯合能力強(qiáng),不易水解,且具有一定緩蝕性,但不適用于高溫、高堿溶劑,同時(shí),本身容易造成水體污染,易于結(jié)垢。

        共聚物阻垢劑,其重要單體為丙烯酸,在引發(fā)劑的共同作用下,與一種或多種有機(jī)單體分子發(fā)生共聚合反應(yīng),以干擾無(wú)機(jī)結(jié)晶晶體的正常排序,從而達(dá)到防垢的目的。常見(jiàn)的共聚物阻垢劑有丙烯酸類(lèi)共聚物、馬來(lái)酸酐類(lèi)聚合物、磺酸類(lèi)共聚物等,其毒性低、活性強(qiáng),但生物可降解性不高。

        綠色新型阻垢劑,主要有PASP(聚天冬氨酸)與PESA(聚環(huán)氧琥珀酸鈉)。該類(lèi)阻垢劑活性高,螯合能力強(qiáng),具有良好的阻垢性,且綠色環(huán)保、無(wú)磷無(wú)害、可生物降解。

        1.2? 阻垢劑的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向

        在20世紀(jì)90年代,我國(guó)阻垢劑研究以含磷聚合物阻垢劑為主,之后,AA/MA/AMPS三元共聚物、MA/AMPS/AMPP三元共聚物、MA/AMPS/AA/POCA共聚物以及膦基-羧基-磺酸基共聚物相繼問(wèn)世,水處理阻垢劑的阻垢效果以及分散性逐漸優(yōu)化改良。但是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,由于水中P元素超標(biāo),導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化,低磷或無(wú)磷、非氮、可降解的阻垢劑成為水處理領(lǐng)域的重點(diǎn)研究課題。大量研究數(shù)據(jù)表明,復(fù)合配方阻垢劑的阻垢、防垢效果要明顯好于單一組成藥劑,如任桂蘭等合成出來(lái)的MAH/AA/NTMP共聚物,通過(guò)一步合成技術(shù),避免有毒有害物質(zhì)污染水體。該類(lèi)阻垢劑具有良好的阻垢性、耐高溫性、緩蝕性、穩(wěn)定性、環(huán)保性等,可在高堿、高硬溶劑中使用,以彌補(bǔ)氮川三甲叉膦酸阻垢劑的缺陷。

        阻垢劑發(fā)展歷史從天然有機(jī)物到無(wú)機(jī)聚磷酸鹽,再到全有機(jī)配方聚合物。隨著環(huán)保建設(shè)的不斷深入,低磷、無(wú)磷等高效、環(huán)境友好型的阻垢劑將是主流發(fā)展趨勢(shì)。

        2? ? ?緩蝕劑

        2.1? 種類(lèi)與特點(diǎn)

        緩蝕劑又稱(chēng)腐蝕抑制劑,是指延緩或者防止材料腐蝕的復(fù)合物以及化學(xué)物。主要適用于中性、酸性以及氣體介質(zhì)中。緩蝕劑的分類(lèi)方法多樣,比如按照化學(xué)成分,可分為無(wú)機(jī)緩蝕劑、有機(jī)緩蝕劑、聚合物類(lèi)緩蝕劑;按照控制部位,可分為陽(yáng)極型緩蝕劑、陰極型緩蝕劑、混合型緩蝕劑。

        無(wú)機(jī)緩蝕劑主要包括聚鋅鹽、磷酸鹽、亞硝酸鹽、鎢酸鹽、鉬酸鹽、硅酸鹽等,有機(jī)緩蝕劑主要包括膦羧酸、膦酸鹽、琉基苯并噻唑、苯并三唑、磺化木質(zhì)素等含氮氧的雜環(huán)化合物,聚合物類(lèi)緩蝕劑主要有POCA、聚乙烯類(lèi)、聚天冬氨酸等低聚物的高分子化學(xué)物。不同化學(xué)成分組成的緩蝕劑,具有不同性質(zhì)。例如,膦羧酸緩蝕劑主要適用于低硬、低堿性介質(zhì);鋅鹽因其膜松軟,適用于冷卻水系統(tǒng)的防腐處理。

        陽(yáng)極型緩蝕劑大多數(shù)屬于無(wú)機(jī)強(qiáng)氧化劑,如鉬酸鹽、亞硝酸鹽、釩酸鹽、鉻酸鹽、鎢酸鹽、硼酸鹽等。該類(lèi)緩蝕劑對(duì)于濃度的要求較高,一旦劑量不夠,陽(yáng)極無(wú)法全部鈍化,極易導(dǎo)致點(diǎn)蝕現(xiàn)象;陰極型緩蝕劑主要作用為抑制電化學(xué)陰極反應(yīng),如鋅的磷酸鹽、碳酸鹽以及氫氧化物,鈣的磷酸鹽、碳酸鹽等,其緩蝕作用機(jī)理并不復(fù)雜,只需向介質(zhì)中添加可溶性磷酸鹽或者鋅鹽即可;混合型緩蝕劑是指含硫、含氮、含羥基的、表面具有活性的一種緩蝕劑,如巰基苯并噻唑、苯并三唑、十六烷胺,可在陰極與陽(yáng)極成膜,發(fā)揮緩蝕作用。

        2.2? 緩蝕劑的研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向

        隨著科技的飛速發(fā)展,有機(jī)合成技術(shù)不斷優(yōu)化升級(jí),研發(fā)人員相繼合成諸多低聚物以及縮聚物等類(lèi)型緩蝕劑,具有良好的緩蝕效果,且毒性低,在工業(yè)制造領(lǐng)域(汽車(chē)零部件、機(jī)密刀具以及機(jī)械內(nèi)腔等)得以廣泛應(yīng)用。

        新時(shí)代背景下,綠色環(huán)保、復(fù)配協(xié)同作用是緩蝕劑的重要發(fā)展方向。相關(guān)研發(fā)人員應(yīng)注重從植物、海洋生物、醫(yī)藥、工農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品、醫(yī)藥等中提取加工新型緩蝕劑的有效成分,堅(jiān)持選擇價(jià)格低廉、原料易得的原則,對(duì)環(huán)境友好型腐蝕劑進(jìn)行改性或復(fù)配,并利用先進(jìn)化學(xué)理念與相關(guān)技術(shù),合成高效、環(huán)保、多功能基的低毒或無(wú)毒的低聚型緩蝕劑。

        3? ? 結(jié)語(yǔ)

        隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口密集化、水資源緊缺問(wèn)題突出,各類(lèi)水凈化法相繼出臺(tái),對(duì)于水處理效果提出更高的要求。和與日俱增的用水量相比,我國(guó)水處理藥劑的產(chǎn)能與質(zhì)量監(jiān)管效果并不理想,因此,深入分析水處理藥劑種類(lèi)與作用,加強(qiáng)水處理藥劑等環(huán)保產(chǎn)業(yè)鏈高質(zhì)量發(fā)展迫在眉睫,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

        [參考文獻(xiàn)]

        [1]張玎玎.中國(guó)水處理化學(xué)品現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].精細(xì)與專(zhuān)用化學(xué)品,2019(7):7-10.

        [2]廖江芬,張波,袁良財(cái),等.我國(guó)水處理劑的研究現(xiàn)狀[J].化工生產(chǎn)與技術(shù),2020(2):39-44.

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