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工業水處理藥劑

文章出處:發表時間:2018-1-28【
水資源貧乏一直是我國面臨的一大難題,尤其是近年來隨著國內經濟的迅速發展,用水量急劇上升,水資源的污染也日趨嚴重。工業水處理技術對于節約水資源、減少水污染、延長設備使用壽命等具有重要意義。因此,隨著工業水處理及環境保護要求地不斷提高,我國的水處理劑的品種不斷豐富,性能不斷提高。水處理劑品種多樣

阻垢劑

阻垢劑是一類能阻止水中致垢鹽類在設備表面沉積的物質。一般認為,阻垢劑起阻垢作用是因為它對水中金屬離子有螯合作用、對微晶有吸附分散作用和晶格畸變作用。
經過半個多世紀的發展,阻垢劑的研究開發和應用已取得一定的成果。近年來,阻垢劑的品種豐富多樣,在工業水處理及環保要求的推動下,阻垢劑朝著多功能、高效、環保的方向發展。
阻垢劑分類
有機膦酸鹽類有機多元膦酸鹽是目前國內外產量最大、應用最廣的水處理劑,具有良好的化學穩定性、耐高溫性,用量少、具緩蝕作用。此外,有機多元磷酸鹽對鈣、鎂、鋅、鐵等許多金屬離子具有優異的螯合能力,故大量用于水處理中。

緩蝕劑

在整個水處理化學品中,緩蝕劑所占的分額最大,經過半個世紀的研究開發,主要形成了無機緩蝕劑(磷酸鹽、鋅鹽、亞硝酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽、鉻酸鹽等)和有機緩蝕劑(有機膦酸鹽類、有機羧酸類及含磷共聚物類等)。由于自身缺陷的存在,水處理緩蝕劑從最初的鉻酸鹽、聚磷酸鹽到有機膦酸鹽;從高磷、含金屬的配方到低磷、全有機配方;從單一配方到復合配方,顯示出水處理緩蝕劑正朝著多品種、高效率、低毒性等方向發展。近幾年來,國內外研究學者不斷研究開發出新品種、新配方。有機膦酸類是陰極型緩蝕劑,是目前研究最多的一個系列;有機膦羧酸共聚物同時含有膦酰基和羧基,兼具有阻垢、分散、緩蝕性能。該系列已形成后期開發應用的水處理劑。
分子中同時引入基團和基團,因此具有獨特的緩蝕阻垢性能。其緩蝕效果、耐氧化性均優于等第一代產品,且穩定性能高,并具有優異的穩定鋅離子作用。國外傳統的合成[email protected]&; 的方法涉及到劇毒的氰化物,對環境造成二次污染,且工藝路線復雜,反應條件苛刻。國內殷德宏等以亞磷酸二乙酯與順丁烯二酸二乙酯以及丙烯酸乙酯為原料,在強堿性催化條件下,用一步法合成[email protected]&;。該反應條件溫和、工藝流程簡單、無毒; 化學穩定性好,不易分解成正磷酸鹽。同時它能在水中形成金屬保護膜,有效防止金屬腐蝕,與相比,緩蝕能力大大提高。它能適用于軟水、低硬度水,毒性低,相溶性好,與L4# M復配增效作用明顯。8.; 是目前緩蝕性能最好的膦系產品。國外合成過程因涉及到劇毒的氰化物,易造成環境污染;且工藝路線復雜,反應條件苛刻。殷德宏等以二烷基亞磷酸酯與乙醛酸為原料B "J C,經一步反應得到8.;。
合成路線為:該反應條件溫和,生產操作易控制,無毒,產品化學穩定性好,不易水解,不易被酸堿所破壞,使用含量低,緩蝕效果好。#" $ .F&;.F&; 是#$ 世紀A$ 年代開發的一種大分子有機膦酸。其結構特點是,將具有緩蝕性能的膦酰基和具有阻垢分散性能的羧基、酯基和磺酸基等官能團,通過自由基共聚反應引入到同一分子中,是一種兼具阻垢和緩蝕的多功能的低磷水處理化學品,同時也是一種有效的鋅鹽穩定性。目前,將膦酰基團引入到羧酸類聚合物高分子主鏈上有# 種方法,其中以不飽和有機磷酸為基本單體,輔助其他不飽和羧酸或不飽和磺酸單體通過自由基共聚反應而得的方法較常用B "N C。#" % 共聚物緩蝕劑人們發現某些共聚物不但具有阻垢分散作用,而且還具有緩蝕作用,因此近年來國外大力研究共聚物緩蝕劑,以代替無機磷酸鹽、鋅鹽、有機磷酸鹽或磷酸酯等緩蝕劑,用于配制不含有機磷的全有機配方。如粟田公司的馬來酸# 戊烯共聚物、不飽和酚# 不飽和磺酸和不飽和羧酸共聚物;片山公司的聚烷撐二醇丙烯醚# 不飽和羧酸共聚物。
除以上所述新型緩蝕劑外,還有氨基磷酸、烷基環氧羧酸酯、無磷鎢系緩蝕劑、有機硅緩蝕劑等。! 環境友好水處理劑在使用各種性能良好的水處理劑過程中,人們發現其對環境的污染卻不可避免。比如,有機磷酸中磷的排放易產生富營養化,破壞生態平衡;鉻酸鹽、亞硝酸鹽等無機緩蝕劑具有較大的毒性;在某些水處理劑制備過程中使用的原料(如氰化物等)含有毒性,也在一定程度上限制了水處理劑的開發及應用。因此,研制開發性能良好且環境友好水處理劑是目前的研究熱門。
環境友好水處理劑又稱綠色水處理劑,是指制備過程清潔,使用過程對人體健康和環境無毒性,并可生物降解成對環境無害物質的一類新型水處理劑。目前主要有烷基環氧羧酸鹽($%&)、聚天冬氨酸型(’$(’)和聚環氧琥珀酸型(’%($)。!" # ’$(’聚天冬氨酸是近年來受海洋動物代謝啟發而研制開發的一種生物高分子,具有優異的阻垢分散性能和良好的生物可降解性,是目前公認的綠色聚合物和水處理劑的更新換代產品。’$(’ 的制備通常是先由原料合成中間體聚琥珀酰亞胺(’()),然后將中間體在酸或堿的催化作用下,進行水解生成聚天冬氨酸(鹽),最后經酸化、分離提純后即得到純化的’$(’* +, -。其中制備中間體’() 是合成’$(’ 的關鍵。趙柱等發明了一種氨基磺酸和有機堿改性的聚天冬氨酸鈉或鉀* ". -,由該方法得到的改性聚天冬氨酸鈉(鉀)藥劑易配制,生產成本較低,具有優良的緩蝕和阻垢性能。陸柱等發明了一種以無毒、無刺激性的聚天冬氨酸為主要的阻垢成分* "+ -,以不產生公害的鎢酸鹽為緩蝕成分,再加入檸檬酸鈉、苯并三氮唑、鋅鹽等輔助成分,充分利用各組分間的協同效應,得到一種具有緩蝕和阻垢作用的多功能復合水處理劑。!" $ ’%($’%($ 是一種無磷、非氮且具有良好的生物降解性的綠色水處理劑,具有很強的抗堿性,在高鈣、高硬度水中,其阻垢性能明顯優于常用的有機磷酸類阻垢劑。聚環氧琥珀酸的制備通常以/$ 為原料,水解生成馬來酸鹽,再以鎢酸鈉為催化劑,在過氧化氫中把馬來酸鹽環氧化成環氧琥珀酸鹽,然后將環氧琥珀酸鹽甲酯化或乙酯化,在無溶液體系或惰性溶劑體系中開環聚合、水解,得到聚環氧琥珀酸。其合成反應式如下* "" -。熊蓉春等以馬來酸酐為原料,以過氧化物催化劑(&01 $)和釩系催化劑(&01 2)進行環氧化反應,以稀土催化劑3&01 &4進行聚合,得到聚環氧琥珀酸*"5-。該阻垢劑具有用量少、阻垢性能好、適用范圍廣等優點。!" ! $%&烷基環氧羧酸鹽是一種無毒、耐氯、耐溫和優良的阻碳酸鈣垢性能的無磷綠色水處理劑。$%& 阻碳酸鈣垢性能優于磷酸鹽,對鹵素穩定,鈣容忍度較高,且對67(89)"是一種有效的沉積抑制劑*"! -。% 絮凝劑絮凝劑主要用于飲用水、城市污水、工業廢水和工藝水處理, 其中造紙工業的絮凝劑用量約占!.:。按化學成分的不同,絮凝劑主要可分為" 大類,無機絮凝劑和有機絮凝劑。%" # 無機絮凝劑無機低分子絮凝劑主要包括鋁鹽(如硫酸鋁、氯化鋁)和鐵鹽(如硫酸亞鐵、三氯化鐵)。無機低分子絮凝劑聚集速度慢,形成的絮狀物小,腐蝕性強,在某些場合凈水效果不理想。無機高分子絮凝劑既有吸附脫穩作用,又可發揮橋聯和卷掃絮凝作用,其生產及應用正得以迅速發展。無機高分子絮凝劑品種多樣,見表"* "; -。表" 無機高分子絮凝劑種類及名稱類型名稱陽離子型聚合氯化鋁聚合硫酸鋁聚合磷酸鋁聚合氯化鐵聚合硫酸鐵聚合磷酸鐵陰離子型活化硅酸聚合硅酸無機復合型聚合氯化鋁鐵聚合硅酸鋁聚合硅酸鋁鐵聚合硫酸鋁鐵聚合硅酸鐵聚合磷酸鋁鐵!" # 有機絮凝劑在近代廣泛采用的水處理絮凝劑中,有機高分子絮凝劑占有重要的地位,該絮凝劑分子質量大,官能團多,具有很強的吸附架橋能力。與無機絮凝劑相比,有機高分子絮凝劑用量少,絮凝效果好,種類繁多,且產生的絮體粗大,沉降速度快,處理過程時間短,產生的污泥容易處理,已廣泛地應用在制革、石油、印染、食品、化工、造紙等工業的廢水處理中。有機絮凝劑一般可分為" 大類:合成有機高分子絮凝劑、天然有機高分子改性絮凝劑和微生物絮凝劑。合成有機高分子絮凝劑一般都是水溶性聚合物,按官能團離解后所帶的電荷性質可分為陽離子型、陰離子型和非離子型。非離子型絮凝劑包括聚丙烯酰胺和聚氧化乙烯。丙烯酰胺與丙烯酸鹽共聚合,或聚丙烯酰胺水解,都能生成陰離子型聚丙烯酰胺。陽離子型聚合物可通過乙烯聚合、高分子反應和縮合等途徑合成,分子質量比前# 者較低,絮凝效果和無機絮凝劑相似9 #: ;。人工合成有機高分子絮凝劑雖然發展迅速,但還存在著生物降解難、殘留單體有毒等問題。而經改性后的天然有機高分子絮凝劑,則具有無毒、易生物降解、原料來源廣泛等優點,因此顯示了良好的應用前景。天然有機高分子改性絮凝劑主要包括淀粉類、纖維素類、含膠植物類、多糖類及蛋白質等類衍生物9 #< ;。無機和人工合成的有機高分子絮凝劑在使用過程中的不安全性和給環境造成的二次污染已引起人們的重視。而微生物絮凝劑正是一種安全、無毒、無二次污染的新型有機高分子絮凝劑,是利用生物技術,通過細菌、真菌等微生物發酵、抽提、精制而得到。微生物絮凝劑包括機能性蛋白質和機能性多糖類物質。目前研究得比較透徹的有醬油曲霉、擬青霉屬微生物、紅平紅球菌等,也在開發混合菌株產生的絮凝劑[1] 

2發展狀況

我國水處理劑的研究開發已取得一定的成果,尤其是近年來,我國陸續開發出新型水處理劑,填補國內空白。但由于我國水處理劑的工業發展歷史較短,基礎相對薄弱,與國外相比,技術落后、整體水平不高。因此,隨著全球環保意識的提高,我國水處理劑的開發應以性能良好、無毒、無污染的多功能、環保、高效水處理劑為主方向。

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