阻垢殺菌常用藥劑的應(yīng)用研究

王增科 余嶸 劉揚(yáng)

摘 ? ? ?要： 結(jié)垢、腐蝕和細(xì)菌繁殖是循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的三個(gè)主要問題，這些問題的出現(xiàn)會(huì)給生產(chǎn)帶來(lái)很多不利影響。根據(jù)以往文獻(xiàn)報(bào)道，綜述了工業(yè)循環(huán)冷卻水化學(xué)藥劑的阻垢及殺菌技術(shù)進(jìn)展，對(duì)阻垢劑和殺菌劑在應(yīng)用過程中的改性、復(fù)配和合成阻垢殺菌共聚物三種主要方式進(jìn)行總結(jié)，并進(jìn)一步論述了藥劑中活性基團(tuán)間的相互作用。探求循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的結(jié)垢、腐蝕、微生物繁殖等問題產(chǎn)生的規(guī)律，分析并總結(jié)解決問題的方法，為工業(yè)生產(chǎn)使用的相關(guān)水處理劑設(shè)計(jì)配方或合成藥劑提供借鑒。

關(guān) ?鍵 ?詞：循環(huán)冷卻水;阻垢;殺菌;共聚物

中圖分類號(hào)：TQ 455 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ? ? 文章編號(hào)： 1671-0460（2019）12-2930-04

Abstract： Fouling， corrosion and bacterial growth are three major problems in circulating cooling water systems， and these problems have many adverse influences on production. In this paper， based on the previous literature reports， the progress of scale inhibition and sterilization technology of industrial circulating cooling water was reviewed， the modification and compounding of scale inhibitors and fungicides were summarized as well as synthesizing scale inhibition bactericidal copolymers in the application process. The interaction between reactive groups in the agent was further discussed. The rules of scaling， corrosion and microbial reproduction in circulating cooling water systems were investigated， the methods to solve the problems were analyzed and summarized， which could provide reference for the design of relevant water treatment agent formulations or industrial production of synthetic agents.

Key words： Circulating cooling water; Scale inhibition; Sterilization; Copolymer

循環(huán)冷卻水主要用于生產(chǎn)過程中設(shè)備的冷卻降溫，但 循環(huán)水系統(tǒng)在運(yùn)行過程中易發(fā)生腐蝕、結(jié)垢、微生物滋生繁殖等問題，甚至造成設(shè)備管道的腐蝕穿孔，危害極大[1，2]。結(jié)垢和腐蝕是相互關(guān)聯(lián)的，金屬離子和微生物粘結(jié)反應(yīng)，在系統(tǒng)中產(chǎn)生結(jié)垢和腐蝕，腐蝕產(chǎn)物又促進(jìn)細(xì)菌繁殖形成微生物污垢，從而造成設(shè)備及管道的損壞、生產(chǎn)的停頓，甚至更為嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。要解決冷卻水系統(tǒng)中的這些問題，必須進(jìn)行綜合治理[3]。循環(huán)冷卻水水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)是當(dāng)今水工業(yè)研究的一大熱點(diǎn)，并已取得了很大進(jìn)展。水處理劑的開發(fā)及利用得到了廣泛研究，并有文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，其中將阻垢和殺菌兩種功能復(fù)配或集成一體的阻垢殺菌技術(shù)逐漸的被人們重視[4，5]。

本文主要對(duì)阻垢、殺菌的應(yīng)用進(jìn)展及先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行綜述。

1 ?冷卻水阻垢殺菌研究概況

在工業(yè)循環(huán)冷卻水中對(duì)腐蝕、結(jié)垢、微生物滋生繁殖等問題使用的殺菌劑和阻垢劑種類多樣、費(fèi)用高。此外，有些水處理劑之間存在協(xié)同或抑制的相互作用，雖然有些單劑使用效果好，但結(jié)合使用就出現(xiàn)相互抑制，導(dǎo)致使用效率下降。早期，有文獻(xiàn)關(guān)于殺菌劑、阻垢劑的研究多局限于單劑性能的評(píng)價(jià)，由于研究手段不足，出現(xiàn)了殺菌劑和阻垢劑分別單獨(dú)使用效果好，兩者結(jié)合后效果很差的情形。隨著技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)殺菌和阻垢協(xié)同性能評(píng)價(jià)及相關(guān)配伍性、相溶性進(jìn)行深入研究，減小了兩者結(jié)合后削弱彼此功能的缺陷，如劉芳[6]考察了在當(dāng)循環(huán)冷卻水中十四烷基二甲基芐基氯化銨、聚天冬氨酸（PASP）與氨基三亞甲基膦酸（ATMP）和鋅鹽的質(zhì)量濃度分別為40、20、80、2 mg/L時(shí)，其阻垢和殺菌率均可達(dá)到91%以上。四者也具有較好的協(xié)同效果，而且復(fù)配劑中使用聚天冬氨酸時(shí)，加入鋅鹽可以減少聚天冬氨酸的用量。這有利于在工業(yè)循環(huán)冷卻水質(zhì)處理劑的科學(xué)使用藥劑，增加處理效果和減少費(fèi)用。

2 ?阻垢殺菌作用研究進(jìn)展

水處理劑中殺菌及阻垢功能組分可供選擇的阻垢劑和殺菌劑范圍較廣，阻垢劑從20世紀(jì)60年代的木質(zhì)素磺酸、70年代的丙烯酸類聚合物阻垢劑到80年代多元羧酸共聚物，尤其是90年代以含磺酸、羧酸、膦酸和其他官能團(tuán)單體的多元共聚物因其優(yōu)良的阻垢性能引起普遍關(guān)注。從20世紀(jì)早期的無(wú)機(jī)物系列殺菌劑到60年代中期的有機(jī)化合物和含氯的酚系化合物，如有機(jī)汞化合物、有機(jī)錫化合物等。我國(guó)對(duì)工業(yè)殺菌劑的研究始于20世紀(jì)60年代，80年代初期廣泛應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)工業(yè)用殺菌劑已達(dá)將近百種，普遍應(yīng)用于油田污水注水、石油化工、熱電、鋼鐵、醫(yī)藥等其他領(lǐng)域的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中[7]。在阻垢殺菌劑作用的研究應(yīng)用過程中，比較突出的主要有三種方式：對(duì)一些高分子聚合物進(jìn)行改性，以提升阻垢殺菌性能;對(duì)有機(jī)聚合物進(jìn)行復(fù)配，增加阻垢殺菌的協(xié)同效果;以及合成新的共聚物充分發(fā)揮官能團(tuán)的作用。

水處理劑往往是多種多樣復(fù)合使用的，以實(shí)現(xiàn)高效率和多功能。單一化學(xué)阻垢劑有許多缺點(diǎn)，如用量大，單一效果，易產(chǎn)生耐藥性[33]。為了增加水處理藥劑的多功能性，一些研究人員將研究集中在阻垢緩蝕劑之間的協(xié)同作用，但很少有研究關(guān)注阻垢劑和殺菌劑的化合物[34]。

對(duì)高分子聚合物進(jìn)行改性使其增加殺菌性，目前已有對(duì)腐殖酸和PAM進(jìn)行改性，其中趙鑫[9]改性的腐殖酸的阻垢殺菌具有協(xié)同作用;復(fù)配時(shí)有些殺菌劑會(huì)降解阻垢劑分子，從機(jī)理上來(lái)講有些殺菌劑帶的正離子會(huì)與阻垢劑中起阻垢作用的負(fù)離子產(chǎn)生靜電吸附，抑制阻垢活性使阻垢效果下降，但依然有些藥劑復(fù)配后能保持較好的阻垢效果甚至發(fā)生協(xié)同作用，如FangLiu[15]復(fù)配藥劑發(fā)生了協(xié)同作用，因此有些藥劑之間作用值得研究。

總之設(shè)計(jì)共聚物具有殺菌阻垢效果研究難度較大，就目前而言合成的阻垢殺菌劑效果不算太好且研究也較少，可能是由于阻垢殺菌帶正負(fù)電荷的官能團(tuán)會(huì)相互吸附，減弱共聚物原有的阻垢殺菌效果。

4 ?處理阻垢殺菌劑的總結(jié)和展望

從20世紀(jì)90年代的改性天然高分子聚合物到如今的合成阻垢殺菌劑的文獻(xiàn)來(lái)看，雖然在一些文獻(xiàn)中能找到阻垢殺菌融合使兩者的效率會(huì)有影響，但并不大。而且在一些文獻(xiàn)還能發(fā)現(xiàn)阻垢殺菌發(fā)生協(xié)同作用，這可能是不同的藥劑中所帶的離子數(shù)量不同，相互作用增加了原功能作用。今后研發(fā)工作的重點(diǎn)是提升水處理劑的綜合性能，對(duì)合成阻垢劑設(shè)計(jì)之前應(yīng)考慮使阻垢劑過氧化、季銨化等手段;復(fù)配時(shí)用已有造價(jià)較低及效率高的阻垢劑和殺菌劑進(jìn)行研究，使阻垢殺菌功能能發(fā)生協(xié)同作用，以便使其能更好地適應(yīng)新形勢(shì)下水處理劑的發(fā)展趨勢(shì)。

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