从我国范围来看,当前各个行业存在着严重的水资源短缺现象,给社会和生态环境带来了巨大的影响。节约用水,治理污水,开发新的水源,都是同样的问题。水处理化学品的开发对于节约用水、治理污水具有十分重要的意义。
循环水处理药剂是工业、生活和废水处理过程中不可缺少的一种化学药剂。在使用了这些化学物质后,水质达到了一定的要求。它的主要功能是控制水垢、淤渣的形成、降低气泡、降低与水接触的物料的腐蚀、去除水中的悬浮物、毒性、除臭、软化、稳定水质等。因而,水处理剂由凝聚剂、絮凝剂、阻垢剂、缓蚀剂、分散剂、杀-菌剂、清洗剂、预膜剂、消泡剂、脱色剂、螯合剂、脱氧剂和离子交换树脂。
水处理药剂是精细化工中的一种,与普通化学产品相比,它具有很多精细化学品的特点,例如,生产规模较小,所以建厂的设备投资较低,产量较低;产品种类繁多,更新速度快;附加价值高;技术服务不可或缺;各类产品,特别是复合制品,都有很强的针对性。
70年代,大型肥料设备引入国内后,国内对水处理药剂的关注逐渐增加;从那以后,我们又自主研发出了一系列的污水处理剂。目前,国内的污水处理药剂种类有:阻垢剂、缓蚀剂、清洗剂、预膜剂、无机聚合剂、有机絮凝剂等。
1、阻垢剂
20世纪70年代,在引进和消化吸收的基础上,研制和应用了两大类水处理阻垢剂,一种是诸如 HEDP (HEDP)(HEDP)、乙二胺四亚甲基膦酸盐(EDTMP)、氨基三亚甲基膦酸盐(氨基三亚甲基膦酸盐)、 PAPEMP (PAPEMP)等。一种是水溶性高分子,例如 PAA (PAA),聚马来酸酐(HPMA), AA/AMPS的多元共聚物。在该水溶性聚合物或共聚物中,也存在诸如磷酸羧酸共聚物(POCA)、丙烯酸-有机膦-磺酸盐共聚物(也就是包含/磷的聚合物)。聚环氧丁二酸(PESA)和聚天冬氨酸(PASP)为主要的非磷高分子材料。
2、缓蚀剂
无机盐是一种非常重要的缓蚀剂。铬系、磷系、锌系、硅系、钼系、钨系和全有机系的配方,其中铬酸盐、磷酸盐、锌盐、硅酸盐、钼酸盐、钨酸盐和有机磷酸盐的配方,其中铬系的缓蚀率较高,但毒性较强,且对环境造成严重的污染,已被主流淘汰。锌系、钼系是当前常用的水处理缓蚀剂。钼系因其环境友好,在冶金工业等半开放、半封闭体系中得到了广泛的应用,尤其是在结晶器半封闭体系中。而完全有机的配方,为了减少药剂对环境的污染,避免使用无机盐,尤其是无机盐。有机磷酸盐是有机化合物的主要缓蚀剂。芳唑类化合物是铜及其合金的缓蚀剂,目前国内应用多的是苯并三氮唑和巯基苯并三唑,但目前主流的化学制剂都是以强碱溶解为主,与其他水处理物的兼容性较差,并且不能与水相溶。由于水处理技术的不断发展,现在市场上已有一种完全有机的铜缓蚀剂,它与水处理药剂具有良好的相容性, PH值在接近中性的范围内,能与水以任何比例相容。
3、灭藻杀-菌
目前,水处理和消-毒的方法主要有氧化性和非氧化性两种。目前在氧化型菌剂中应用多的是氯化物及其产品,例如漂水等。
尤其是溴素的使用,例如有机溴、液体强力溴灭藻剂、固体活性溴灭藻剂等,具有很强的杀-菌力,在低剂量时具有很高的杀生活性,速度快于氯气,同样的情况下,4分钟可以杀死4种以上的菌,对于需要迅速杀灭的环境和对循环冷却水系统的冲击处理是很好的杀-菌剂。在 PH值大于8.0的碱性水中,其效果优于氯。在氨气和氮气系统中,尤其是在合成氨系统中,当氨气泄漏时,氯与氨气发生反应,产生氯胺会降低氯的效果,但使用溴化物法时,效果不会下降。它与某些水质处理剂有很好的溶解性,对缓蚀阻垢的作用不大。能有效地杀死海藻,如海藻。
二是无氧化杀-菌剂,目前我国应用多的是1227、1427、异噻类等季铵盐。二硫氰基甲烷和戊二醛是目前广泛使用的两种非氧化杀-菌剂。特别是近年来,由于污水处理技术的不断发展,无氧化杀-菌剂的复合制品得到了越来越多的应用,例如粘泥脱除剂,对异养菌、军团菌、铁菌、硫酸盐还原菌、藻类具有很好的杀伤效果。广泛用于油田,冶金,焦化,电力,空调等领域。
4、清洁剂
无机类清洗剂主要有盐酸、硝酸、硫酸、氨基磺酸、柠檬酸等,无机类清洗剂因具有较强的腐蚀性,容易发生氢脆,已被主流淘汰。有机类清洁剂的复合阻垢剂已成为主要的清洁方法。该产品以有机酸、无机高分子和缓蚀剂为原料,具有溶解性好、反应快速、清洗时间短、清洗效率高等优点,且不会像无机酸一样对设备造成腐蚀,特别是不容易发生氢脆,对碳钢、铜、铝材都有很好的缓蚀作用。该产品可广泛用于循环冷却水系统的清洁,以及空调,船舶,淡水器,复水器,锅炉,内燃机等的水冷装置的除垢和除锈。
目前,对新体系使用的油污清洗剂,如油污清洗剂,具有强的渗透、乳化、去油污、不含无机酸、碱、无腐蚀等特点,适用于油田循环水、冶金、连铸二冷水、多介质高速滤池和各种工业循环水的新体系除油效果、防止滤料板的效果。当然,不同的厂家,因为配方的不同,效果也会有很大的差别。
特别是在水处理技术发展的今天,特别是在水处理工业中,使用了一种以无机表面活性剂和螯合剂为主体的中性清洗剂。通过分散、螯合作用,将铁锈等物质分离出来,并以微小颗粒的形式从系统中排出,从而防止了大型生锈的脱落,从而影响到风机盘管和冷却器的通畅。在不需要二次预膜的情况下,对碳钢的腐蚀速度低于2克/平方m,碳钢表面形成三氧化二铁保护膜,不需要二次预膜,实现了清洗和预膜同步进行。成功地解决了风机盘管、小型加热炉、小型小型供水系统等专用设备的预处理问题。
5、涂膜液
六偏磷酸钠、锌盐、助剂等可与水溶液中的二价金属离子发生螯合,形成一层薄薄的、致密的膜。由于常用的预膜剂为固态,水溶性差,添加难度大,因此,经过多年的研究,现已在市面上出现了一种新型的水溶性预膜剂。结果表明,六偏磷酸钠的溶解率在35%以上,可有效地克服六偏磷酸钠的难溶性问题。
6、无机聚合物
硫酸铝、硫酸亚铁、三氯化铁等低分子无机聚合物在污水处理领域仍然有着广阔的应用前景。无机聚合物絮凝剂是近年来发展起来的一种新型废水处理药剂。近年来,我国的无机聚合剂发展迅猛,现已形成了聚合氯化铝、 PAS、 PFS、 PFS、 PFC等多种产品。复合型无机聚合物聚合物是近几年发展的一个显著的发展方向,已开发出许多复合类型,例如: PAC中的SO42-、 PFS中的氯根等;阳离子复合型(例如 PAC中的Fe3)、多离子复合型(铁、硫酸根、氯根的复合)、无机-有机复合(PAC- PAC)、铝-聚合铝铁(PAC)等。
7、循环水处理药剂有机絮凝剂
有机絮凝剂主要包括:合成高分子絮凝剂、天然高分子改性絮凝剂、微生物絮凝剂、多效水处理剂四大类。聚合物絮凝剂以聚丙烯酰胺及其衍生物为主。天然聚合物改性絮凝剂包括淀粉类、纤维素类、植物类、多糖类、蛋白类,目前已形成聚合物类絮凝剂的20%左右。尤其要注意到,国内有机聚合物絮凝剂的合成水平与巴斯夫、 SNF等国外公司存在较大差距。还需要进一步的研究和开发。