解析常用工业水处理药剂的特点

　　在我国 工业水处理药剂随着工业水处理技术的飞速发展而不断提高。水资源匮乏一直是我国水环境面临的重大难题，特别是近年来国内经济发展迅猛，用水量急剧增高而水资源污染情况却日益严重。工业水处理技术对于节约用水、降低污染、提高水资源环境就具有至关重要的地位。
　　水处理剂是工业用水、生活用水和废水处理过程中所需的化学药剂。经过这些化学药剂的处理,它可以使水的质量达到一定的要求。其主要作用是控制水垢、污泥的形成,减少泡沫,减少与 水接触材料的腐蚀,除去水中悬浮固体和有毒物 质,除臭、脱色、软化和稳定水质等;根据其作用莱特莱德 水处理药剂种类可分为缓蚀剂、阻垢剂、絮凝剂、杀菌灭藻剂等。
　　工业水处理药剂是指在工业水处理过程送适用的化学物质。一种是净化水质的药剂，其主要作用就是去除水中的大部分有害物质，是水质得到净化;一般应用在自来水厂、市政污水处理、工业污水净化等工程。另外一种是针对某种特殊目的而加入水中的药剂，它需要留在水体中,通过对设备、管道、生产没施,以至产品表面的化学作用而达预期目的。工业冷却水和锅炉用水的防腐、阻垢药剂以及油田用水处理药剂都属这类。在这里我们就简要介绍几种常用的工业水处理药剂：
　　1、缓蚀剂
　　我国的缓蚀剂品种很多,如磷酸盐、铬酸盐、硝酸盐等;其中铬酸盐因其毒性大而被淘汰,磷酸 盐则占据着重要地位。磷酸盐较好解决了冷却水系统产生碳酸钙垢的问题,但是有机多元膦酸不 能有效地抑制磷系和磷锌系水处理配方中产生的 磷酸钙垢、锌垢和其他垢类。同时,随着世界各国 对污水磷排放的规定,也限制了它的使用。
　　从20世纪90年代起,无磷或低磷型循环水 处理剂在国内外得到了快速发展,代表性产品有 膦酰基羧酸、多氨基多羧基甲叉膦酸等大分子有机膦类和聚天冬氨酸、肉桂醛类等无磷缓蚀阻垢 剂及相应的复合配方。它们的特点是对钙的容忍度较高,能稳定锌、铁离子,适合在苛刻的水质条 件下应用,基本不含磷或含磷较低。如中石化的 Qs-l6水稳剂、腐植酸钠等。钼酸盐、钨酸盐缓蚀性能良好且低毒,但成本 高,用量偏大。如何降低成本,增强效能将是今后的研究方向。硅酸盐缓蚀剂价廉、无毒,但会生成 硅垢,寻找一种阻止硅垢生成的分散剂将是关键。
　　2、阻垢分散剂
　　最早的阻垢分散剂是聚丙烯酸(钠),它对碳 酸钙垢有良好的阻垢性能,但对磷酸钙沉积的抑 制作用极低。此类聚羧酸型阻垢剂不仅有凝聚和分散作用,还有使晶体在生长过程中发生晶格歪 曲的作用,从而阻碍了金属传热面上垢层的牢固沉积。后来发现丙烯酸共聚物对二者抑制能力极佳,因而逐渐取代了聚丙烯酸(钠)。有机多元膦 酸盐是阴离子型缓蚀剂,也是非化学当量螯合型 阻垢剂,对钙、镁、锌、铁等离子不仅具有明显的低 限制作用,而且对其它药剂还有协同作用,广泛用 于冷却水处理中。有机膦酸酯属于阳离子型缓蚀 剂,阻垢机理主要是晶格畸变。它是一种对金属铁的缓蚀剂,但也有控制钙垢的作用;用量比膦酸 盐要小并能水解,因此不存在药剂量的积累和排 污问题,水解产物可以被生物降解。自20世纪80年代以来,人们相继开发了磺酸基团和磷酸基团共聚物的新产品,它们具有很 好的阻垢和分散能力,并有一定的缓蚀作用。梁海燕等[3]合成了含膦基、羧基和磺酸基的共聚物。 它兼有机膦酸、羧酸和磺酸基团的优点,在水中既有良好的阻碳酸钙垢和磷酸钙垢能力,又有好的 颗粒分散性,可认为是一种多功能的药剂,能广泛 用于钢铁、冶金、化工等行业的工业循环冷却水以及锅炉用水等领域。
　　3、絮凝剂
　　絮凝剂在水处理中具有很重要的作用。它可 以用来降低水的浊度、色度等感观指标,去除多种 高分子有机物、某些重金属和放射性物质。低分子无机盐类絮凝剂主要有铝盐和铁盐, 目前工业应用很少。无机高分子絮凝剂与传统的 铁盐相比,具有凝聚性好、絮凝体形成速度快、密 集质量大、沉降速度快等优点,而且比有机高分子 絮凝剂价格低廉。它在技术上经历了从单一品种 到多品种、从单组份到多组份、从一般功能到特殊 功能或多功能的发展过程,品种有聚合氯化铝、聚 合硫酸铁、聚氯硫酸铁、聚合氯化硫酸铁铝等。
　　有机高分子混凝剂投加量少,一般在2× 10-6以下,效果好,形成的絮体大,而且强度大,不 易破碎,不增加泥量,降低热值,无腐蚀性。常用 有机絮凝剂有:聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚氧乙烯、聚乙烯胺、聚乙烯磺酸盐等,其中聚丙烯酰胺 的应用最多,占有机高分子絮凝剂的80 %左右。 而这一类絮凝剂由于存在着生物降解难、残留单 体有毒等问题,限制了它的应用。
　　复合型絮凝剂能克服使用单一絮凝剂的许多 不足,适应范围广,对有色废水、多种工业废水都 有良好的净水效果,脱污泥性好,pH使用范围 大。然而复合型絮凝剂在有机合成制备上手续复 杂,成本较高,并有可能存在二次污染。目前,复 合絮凝剂有工业化生产和使用的品种还比较少, 应用比较成功的有TS系列无机复合型高效混凝剂和CAF复合型絮凝剂。 今后的研究应用应着眼于优化絮凝剂的制备 工艺,改进产品的性能和稳定性;同时根据特定的 水质成分开发相应的絮凝剂品种和配方;并结合 高效混合反应器和智能化投药监控技术,进一步 提高絮凝效果[2]。复合型混凝剂以其高效价廉的 优势必将迅速发展,对于天然高分子,解决其电荷 密度小、分子量低、不稳定、溶解性不好等问题,可发展性能更优的絮凝剂。
　　4、杀生剂
　　据不完全统计,国内循环冷却水杀生剂有近 80种,分为两类:一为氧化型杀生剂;一为非氧化 型杀生剂,包括某些表面活性剂。氧化型杀生剂主要有氯类、溴类、臭氧类等, 其中以氯类为主。氯气作为杀生剂在过去很长一 段时间里占主导地位,但由于其使用水体PH条 件的局限性和国家对排放水余氯的控制,用氯受 到限制。二氧化氯杀生剂在循环冷却水处理中越来越受到青睐,这是因为它用量少,药效持久,不与水中的氨和大多数胺类起作用,杀菌效果不受 pH值影响,很适宜碱性水处理系统。含溴类杀 生剂,目前我国尚处于开发阶段,仅有小批量生 产,正在试用阶段。
　　非氧化型杀生剂,过去用得比较多的是酚类, 但由于毒性较大,使用受到限制。季铵盐类杀生 剂最常用的是洁尔灭,其特点是具有适应pH范 围广,分散、渗透能力强和无积累毒性等优点。二硫氰基甲烷不易溶于水,所以在使用时,通常要与 一些特殊的分散剂和渗透剂共同使用。克菌强是美国Rolm-Hass公司开发进入中国市场的杀菌 剂,主要成分为异噻唑啉酮类。它是一种高效、广谱杀生剂。
　　5、其他辅助剂
　　为了更好发挥水处理剂的功效,还需要一系 列与水处理剂配套使用的药剂,如清洗剂、消泡 剂、除氧剂、含油浮选剂、预膜剂等。这些辅助剂 大多是复配产品,与水处理剂有显著的协同作用。例如清洗剂,一般都为表面活性剂的复配产物,有 时也可作为缓蚀剂、螯合剂的复配产物。预膜剂有六偏磷酸钠与硫酸锌配方的,也有将运行的水 处理剂加大浓度至10~30倍用作预膜剂的。
　　我国工业水处理药剂的飞速发展给工业水处理行业带来了很多便利。我国水处理药剂的研究开发也取得了一定的成果，随着环保意识的逐渐提高，我国水处理药剂的研究与开发应逐步向高效、环保、无污染等方向发展。