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一文读懂水处理药剂

文章来源:第37届中国水处理技术研讨会 作者:李鹏飞,系中国化工学会工业水处理专委会委 发布时间:2019-11-01 08:05:30 阅读次数:332 次 [关闭]


1、水处理剂定义

水处理剂

水处理剂(Water treatment agent)是一类用于水处理的化学药剂的总称,常被容易片面的理解成用于污水处理的化学药剂。它实际包括污水处理、冷却水和锅炉水的处理、海水淡化、膜分离、生物处理、絮凝和离子交换等技术所需的药剂。 如缓蚀剂、阻垢分散剂、杀菌灭藻剂、絮凝剂&混凝剂、离子交换树脂、净化剂、清洗剂、预膜剂、辅助药剂等。

水处理剂广泛应用于化工、石油、石化、采矿、轻工、日化、纺织、印染、陶瓷、造纸、涂料、建筑、冶金、机械、医药卫生、交通、城乡环保、农业、食品加工、电子清洗等行业,以达到节约用水、防止水源污染和确保加工制造有效运行的目的。


污水处理药剂

污水处理药剂是一类用于工业废水、生活污水处理为达标排放或回收再利用的过程中所使用化学药剂。污水排放导致水资源、生活环境受到了严重污染,为了阻止这种现象的恶化,水处理行业研制了多款大型水处理设备,使其应用在人们生产生活污水治理中。

有很多企业排放的污水中含有大量难降解物质,通过单一的水处理设备是无法有效去除的,所以很多时候要依据污水水质的特殊性合理添加污水处理药剂,使其处理后的污水符合国家排放标准。

污水处理药剂一般包括絮凝剂、混凝剂、助凝剂、消毒剂、pH调整剂、消泡剂、破乳剂、氧化还原剂等。


工业循环冷却水处理药剂

工业循环冷却水处理剂是工业节水的关键,是指工业用水在冷却水塔、冷水机台等设备处理过程中必需的化学药剂。通过使用这些化学药剂,可使得水质达到一定的质量要求,确保冷却水塔、冷水机台等设备处于最佳的运行状态,有效的控制微生物菌群、抑制水垢的产生、预防管道设备的腐蚀,达到降低能耗、延长设备的使用寿命的目的。

该类药剂通常包括阻垢剂、缓蚀剂、杀菌剂、螯合剂、分散剂、清洗剂、预膜剂等。


2、水处理剂的分类及作用特点

常见的水处理剂有阻垢分散剂、缓蚀剂、杀菌灭藻剂、絮凝剂。


1)阻垢分散剂(有机膦、聚羧酸)

阻垢分散剂是借助于自身的凝聚、分散、晶体生产过程中发生晶格歪曲,从而有效地对金属传热面上垢层的牢固沉积产生阻碍作用。

有机膦类主要通过螯合作用阻碍垢的生成,聚羧酸类主要通过分散作用防止难溶盐的成垢沉积。


2)缓蚀剂(缓蚀剂、缓蚀阻垢剂)

主要有锌盐钼酸盐、钨酸盐、聚磷酸盐、磷酸盐、硝酸盐、BTA、TTA、MBT、咪唑啉类等。

将溶解氧从水体排出,以此减缓循环水系统中各设备管道被腐蚀的速率。


3)杀菌灭藻剂(氧化型杀菌剂、非氧化型杀菌剂)

循环冷却水体中细菌主要有异养菌、自养菌、霉菌、酵母菌等。菌类主要危害表现在产生粘泥沉积覆盖在换热器中换热管及相关流体管壁,降低冷却水冷却作用,增加运行成本。杀菌灭藻剂通过对微生物和细菌的渗透作用、内吸作用、分散和剥离作用,起到杀生的效果。


4)絮凝剂(无机絮凝剂、有机絮凝剂)

“聚并”理论,絮凝剂主要是带有正(负)电性的基团和水中带有负(正)电性的难于分离的一些粒子或者颗粒相互靠近,降低其电势,使其处于不稳定状态,并利用其聚合性质使得这些颗粒集中,并通过物理或者化学方法分离出来。常见的有PAM、PAC、PAS、PFC、PFS、PDMDAAC等。


3、有机膦阻垢缓蚀剂(螯合剂)的创新与发展

开发创新的三个方向


创新发展点一——合成工艺的理论基础研究

从反应原理出发,详细探究各工艺条件对产品质量的影响,进一步去除杂质,提高反应效率,从源头找寻改善产品质量和降低生产成本的方法。

另外,还要着手做一些高端产品,应用于特殊领域,提高产品附加值。


创新发展点二——分析检测的创新

逐步建立一套有机膦产品分析检测的现代化方法手段,研究产品结构和成分与性能的关系,推动产品制造工艺的改进创新。


创新发展点三——改性和配方

环保压力不可小觑,“磷”已成为众矢之的,通过对有机膦阻垢剂、螯合剂的新结构产品的开发,产品的改性,配方产品高级精确筛选,提升产品有效利用率,最大限度减轻对环境的压力。


4、水溶性聚合物阻垢分散剂的创新与发展

水溶性聚合物包括水溶性均聚物和共聚物,高效水溶性聚合物,环境友好型水溶性聚合物,配方组合物。

①简单均聚物PAA、HPMA等;②MA-AA、T-225等;③AA-AMPS等带强极性基团的二元或多元共聚物;④含磷聚合物;⑤环保型聚合物、改性高效聚合物及复配型聚合物

与理化指标明确的有机膦产品相比,聚合物影响因素非常多,生产制造难以精准控制,最为复杂,虽产品种类繁多,但参差不齐,质量多数不高,且长期不受重视,在水处理剂中的占比及制造水平相对较低。

加强基础理论研究,企业与高校科研院所共同发力,希望有更多的人才和资金用于水溶性聚合物的研发和生产。

围绕分子量大小及分布做水溶性聚合物的研发、生产、应用的科技创新,采用先进仪器、生产设备、智能控制,增强各环节的科技含量,性能提升,质量稳定,应用更加广泛。

改性和复配是创新发展的重点方向,提高产品的环境友好性符合水处理剂的本源初衷。


5、杀菌灭藻剂的创新与发展

杀菌剂特点

杀菌灭藻是工业循环冷却水正常运行的关键环节,杀菌剂包括非氧化性和氧化性两大类,为了提高杀菌性和抗药性,两类药剂往往复配或交替使用。


常用杀菌剂

目前常用的杀菌剂有氯系和季铵盐类,如次氯酸钠、二氧化氯、1227等,产品比较单一,细菌容易产生抗药性。


存在问题

各行业为了提高水资源的的利用率,中水回用成为必然的发展趋势,必然带来菌藻问题,这就导致高效、环境友好的杀菌剂与费用高之间的矛盾。


开发方向

开发新型高效杀菌剂,如溴类、季鏻盐、双季铵盐、聚季铵盐、有机胍类、环境友好类和高效复配型药剂成为杀菌剂研究的方向,同时做到将其低成本广泛使用。


创新与发展

面对复杂的水质条件,遵循高效低毒、对环境影响最低的原则,杀菌剂的适用性需通过大量试验数据和现场应用来确定;性价比的提高不同行业杀菌剂的相互借鉴。


6、缓蚀剂的创新与发展

缓蚀剂的应用创新

缓蚀剂的配伍应用创新

无机缓蚀剂:锌盐、钼酸盐、钨酸盐、铬酸盐、硼酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐、碳酸盐等;

有机缓蚀剂:有机膦酸、酒石酸钠等;

聚合缓蚀剂:PESA、PASP、POCA等;

上述缓蚀剂的整合配伍创新,协同增效,持续优化。


理论创新

相对其它水处理剂,缓蚀剂长期没有更新,产品开发和基础理论研究几乎处于停滞状态,所以是否有必要从缓蚀机理、产品结构方面做深入研究?


新型高效缓蚀剂的开发

高效、高性价比缓蚀剂的开发

解决性能价格比的问题,就缓蚀剂的现状看,是否有必要开发高效高性价比的产品?

还是现有产品已经够用?


环境友好的发展方向

低磷、无磷缓蚀剂的开发;

是否有更加绿色环保的缓蚀剂?


7、絮凝剂的创新与发展

基础研究

对于基础理论研究、产品质量水平的提升、结构与性能的关系,此方面的人才投入不可忽略。


产品开发

要持续不断地创新,包括新型高效絮凝剂混凝剂产品的开发和已有产品质量的提升,开发环境友好型絮凝剂产品。


应用创新

产品应用技术是行业发展不可或缺的组成部分,同循环水一样,针对更加复杂的污水水质,絮凝剂的选择和使用更为关键。


资源整合

絮凝剂种类繁多,且层级差别更大,多种药剂搅合在一起更为复杂,甚至还存在大量的普遍性的掺假现象,需要对各类产品分门别类,划分三六九等,以适应不同用户的需求。




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