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    我國水處理藥劑的現狀及發展戰略
    時間:2016-1-9 來源:景宇環保

    水處理藥劑是工業用水、生活用水、廢水處理過程中所必需使用的化學藥劑。大力發展水處理化學品對節約用水、治理污水起著重要的作用。目前,我國水處理藥劑的品種主要有阻垢劑、緩蝕劑、殺菌滅藻劑、清洗劑、預膜劑、無機凝聚劑、有機絮凝劑等幾大類。

    我國水處理藥劑的現狀及發展戰略

    我國是水資源短缺和污染比較嚴重的國家之一,從全國情況看,目前各行業缺水嚴重,已造成嚴重的經濟損失和社會環境問題。節約用水、治理污水和開發新水源具有同等重要的意義。大力發展水處理化學品對節約用水、治理污水起著重要的作用。

    水處理藥劑是工業用水、生活用水、廢水處理過程中所必需使用的化學藥劑。經過這些化學藥劑的使用,使水達到一定的質量要求。水處理藥劑的主要作用是控制水垢、污泥的形成,減少泡沫,減少與水接觸的材料的腐蝕,除去水中的懸浮固體和有毒物質,除臭脫色,軟化和穩定水質等。因此水處理藥劑包括凝聚劑、絮凝劑、阻垢劑、緩蝕劑、分散劑、殺菌劑、清洗劑、預膜劑、消泡劑、脫色劑、螯合劑、除氧劑及離子交換樹脂。

    水處理藥劑屬于精細化工的范疇,相對于常用化學品,它具有精細化學品的許多特性,如生產規模一般不大,因此建廠設備投資少,產量小;產品品種多,品種的更新換代快;附加產值大;技術服務必不可少;各種產品,尤其是復配產品,具有很強的專用性。

    我國水處理藥劑是在70年代引進大化肥裝置后才引起重視和逐步發展起來的;此后,自行研制開發了一系列水處理藥劑。目前,我國水處理藥劑的品種主要有阻垢劑、緩蝕劑、殺菌滅藻劑、清洗劑、預膜劑、無機凝聚劑、有機絮凝劑等幾大類。

    1、阻垢劑

    1970年代以來,我國在引進和消化吸收基礎上開發和應用的水處理阻垢劑主要有兩類,一類是有機膦酸鹽如HEDP(羥基亞乙基二膦酸鹽)、EDTMP(乙二胺四亞甲基膦酸鹽)、ATMP(氨基三亞甲基膦酸鹽)及多氨基多醚基四亞甲基磷酸(PAPEMP)等。一類是聚羧酸及磺酸鹽共聚物如PAA(聚丙烯酸)、HPMA(聚馬來酸酐)、AA/AMPS多元共聚物等水溶性聚合物。在水溶性聚合物或共聚物中,還有一個分支如膦酸基羧酸共聚物(POCA)、丙烯酸-有機膦-磺酸鹽共聚物,即含/磷聚合物。另一類是聚環氧琥珀酸(PESA)、聚天冬氨酸(PASP)等代表的無磷聚合物。

    2、緩蝕劑

    無機鹽類是相當重要的一類緩蝕劑品種。目前采用的鉻系、磷系、鋅系、硅系、鉬系、鎢系和全有機配方,分別指在配方中采用了鉻酸鹽、磷酸鹽、鋅鹽、硅酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽和有機膦酸鹽,特別指出的是鉻系雖然緩蝕效果好,但是由于劇毒,對環境污染大,目前已經被主流棄用。鋅系、鉬系是目前水處理緩蝕劑的主流用法。鉬系由于無毒環保,目前在半敞開半密閉系統如冶金行業結晶器半密閉系統應用廣泛。全有機配方則不采用無機鹽,特別是重金屬無機鹽,以降低藥劑對環境的污染。在全有機配方中常以有機膦酸鹽作緩蝕劑。芳香唑類是用于銅及其合金的緩蝕劑,國內常用的是苯并三氮唑和巰基苯并三唑,但是主流的配方采用的是強堿溶法,與其它水處理藥劑配伍性差,且不能與水任意性互溶是其缺點。目前隨著水處理技術的進步,市面上已經出現全有機的銅緩蝕劑,與水處理藥劑配伍性好,PH值接近中性范圍,可以與水以任意比例互溶。

    3、殺菌滅藻劑

    目前常用的水處理殺菌滅藻劑主要有兩大類,即氧化型殺菌劑和非氧化型殺菌劑。氧化型殺菌劑中應用最廣泛的是氯及其制品,如漂水等,近年來ClO2和氯胺、臭氧的應用有所增加。

    特別指出的是溴化物的應用開始得到重視,如有機溴類、液體強力溴殺菌滅藻劑、固體活性溴殺菌滅藻劑,殺菌能力強,在低劑量下有較高的殺生活性,殺菌速率比氯快,在相同條件下,4分鐘可使細菌的致死量達4個數量級,這對需要快速殺生的場合及沖擊處理循環冷卻水系統是非常有效的殺菌劑。在堿性水中,當水系統PH大于8.0時,它比氯具有更強的殺菌效率。在含氨和含氮的水系統,特別在合成氨廠的水系統,有氨泄露時,氯與氨反應生成氯胺,則使氯的殺菌效率降低,而用溴化物殺菌劑,其殺菌效率不降低。與水系統中所用的一些水質處理劑相溶性好,對緩蝕阻垢的效果影響不大。對青苔等藻類具有良好的殺滅作用。

    另一類為非氧化型殺菌劑,目前國內使用較普遍的是季銨鹽如1227、1427、異噻類殺菌劑。二硫氰基甲烷和戊二醛是另外兩類常用的非氧化型殺菌劑。值得指出的是,目前隨著水處理技術的發展,非氧化型殺菌劑復配產品應用廣泛,產生出如強力殺菌粘泥剝離劑類產品,對異養菌、軍團菌、鐵細菌、硫酸鹽還原菌和藻類有良好的殺滅作用。在油田、冶金、焦化、電力、中央空調領域應用廣泛。

    4、清洗劑

    目前常用的清洗劑有無機類的有鹽酸、硝酸、硫酸,有機類的有氨基磺酸、檸檬酸等,無機類清洗劑由于對設備腐蝕性強,易產生氫脆,而被主流棄用。有機類清洗劑復配緩蝕劑成為清洗的主流做法。主要由有機酸、無機聚合物及緩蝕劑配制而成,具有易溶于水,反應迅速快,清洗時間短,效果顯著等特點,在清洗過程中不會如無機酸那樣造成對設備的腐蝕損害,尤其不易產生氫脆現象,對碳鋼、銅、鋁材緩蝕效果好。可廣泛應用于循環冷卻水系統清洗及中央空調、船舶、淡水器、復水器、鍋爐換熱器,內燃機組等水冷設備的除垢、除銹的清洗。

    目前針對新系統的復合藥劑如油垢清洗劑的廣泛應用,由于有較強的滲透、乳化、去油污能力,不含無機酸、堿,對設備無腐蝕優點,對含油量大的系統,如油田循環水,冶金連鑄二冷水、層流水、多介質高速過濾器及所有工業循環水新系統除油效、防止濾料板結果良好。當然不同廠家由于配方的不同效果相差大。

    值得指出的是,目前隨著水處理技術的發展,針對特殊系統的中性清洗劑在水處理行業的應用,其主要由無機表面活性、螯合劑等組成,可在中性或微酸性條件下進行系統化學清洗。通過分散、螯合作用,將銹餾等剝離下來,以細小微粒形式排出系統外,因此可避免大銹餾脫落,影響風機盤管以及水冷器水流暢通。對碳鋼的腐蝕率小于2g/m2˙h,同時對碳鋼表面形成三氧化二鐵保護膜,無需進行二次預膜處理,做到清洗、預膜同步完成。成功解決了許多特殊系統如風機盤管、小型加熱爐、各行業小型密閉水系統的清洗預膜難題。

    同樣開式循環水系統清洗預膜劑在國外如納爾科N-330的基礎上,進行進一步的改進,其主要由聚磷酸鹽和非離子型表面活性劑及其它助劑等組成,具有易溶于水,能迅速除去熱交換設備中的油污等有機物和初期鐵銹、污垢,使金屬表面清潔處于活化狀態,然后在活化的金屬表面形成一層均勻牢固的防蝕膜,因此具有清洗、預膜二者同時進行的特點。解決了新建開式循環水系統、含油開式循環水系統特殊清洗的要求。

    5、預膜劑

    目前常用的預膜劑由六偏磷酸鈉、鋅鹽及添加劑等組成,能與水中二價金屬離子螯合,生成薄而致密的防蝕膜,具有成膜速度快、補膜效果好、低毒無公害等特點,是一種理想的陰極型緩蝕劑和預膜劑。由于常用的預膜劑是固體,水溶性差,投加比較困難,經過水處理工作者的研發,目前市場上已經有高效水溶性預膜劑產品的出現。溶解六偏磷酸鈉高達35%以上,成功解決了六偏磷酸鈉難溶的難題。

    6、無機凝聚劑

    作為低分子的無機凝聚劑,硫酸鋁、硫酸亞鐵和三氯化鐵在水處理中仍具有較大的市場。無機高分子凝聚劑是一類新型的水處理藥劑。近幾年,無機凝聚劑發展迅速,目前主要品種有聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鋁(PAS)、聚合硫酸鐵(PFS)和聚合氯化鐵(PFC)幾種。復合型無機高分子凝聚劑的開發是近年來發展的明顯趨勢,開發的復合品種很多,如陰離子復合型(如PAC中引入SO42-、PFS中引入氯根等),陽離子復合型(如PAC中引入Fe3等),多種離子復合型(鐵、硫酸根、氯根的復合),無機-有機復合型(PAC與聚丙烯酰胺復合)等,如聚合氯化硫酸鐵、聚合鋁硅、聚合鋁磷,聚合鋁鐵等。

    7、有機絮凝劑

    有機絮凝劑中分為4類:合成高分子絮凝劑、天然高分子改性絮凝劑、微生物絮凝劑和多功能水處理藥劑。合成高分子絮凝劑主要是聚丙烯酰胺(PAM)及其衍生物。天然高分子改性絮凝劑包括淀粉、纖維素、含膠植物、多糖類和蛋白質等類別的衍生物,目前產量約占高分子絮凝劑總量的20%,微生物絮凝劑是指利用某些微生物分泌的高分子物質作絮凝劑。特別指出的是,目前我國的有機高分子絮凝劑合成水平與國外如SNF、巴斯夫相差水平大。需要水處理研發人員的進一步努力。

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