水處理藥劑種類及其研究現(xiàn)狀與發(fā)展概述

王剛

摘 要：水處理藥劑是為保證生活用水、工業(yè)用水以及廢水處理達(dá)到一定的質(zhì)量要求所必需的化學(xué)試劑，其首要作用是抑制污泥與水垢的形成，減少泡沫，削減腐蝕，脫色除異味，去除雜質(zhì)、懸浮物以及有毒有害物質(zhì)等。水處理藥劑種類多樣，文章將以阻垢劑與緩蝕劑為例，對(duì)其研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：水處理藥劑;種類;現(xiàn)狀;發(fā)展

按照使用目的以及作用不同，常用水處理主要有阻垢劑、緩蝕劑、水處理殺菌劑、絮凝劑、清洗劑、粘泥剝離劑、混凝劑、分散劑等。本文將簡(jiǎn)述阻垢劑、緩蝕劑的分類與作用，并對(duì)其研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望。

1? ? 阻垢劑

1.1? 分類與特點(diǎn)

阻垢劑是指分散水中難溶性無機(jī)鹽、干擾或阻止難溶性無機(jī)鹽在金屬表面結(jié)垢、沉淀，并有效維護(hù)金屬設(shè)備的良好傳熱效果的一類藥劑。根據(jù)研究歷程與作用功能的不同，大致可分為天然聚合物阻垢劑、共聚物阻垢劑、含磷聚合物阻垢劑、綠色新型阻垢劑4類。

天然聚合物阻垢劑屬于天然高分子化合物，比如單寧、纖維素、木質(zhì)素、淀粉、殼聚糖、腐植酸等，主要用于干擾Ca、Mg等鹽垢晶體的生長(zhǎng)。該類阻垢劑在工業(yè)上的應(yīng)用最早，且來源較為廣泛，但使用劑量大、成本高。

含磷類聚合物阻垢劑又可細(xì)分為無機(jī)含磷類聚合物阻垢劑與有機(jī)含磷類聚合物阻垢劑兩類。前者包含三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉等，可與多種結(jié)垢金屬離子螯和，但易水解生成H3PO4，促進(jìn)藻類生長(zhǎng)，導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化。因此，建議用復(fù)合磷酸鹽取代單純的聚磷酸鹽用于水處理阻垢劑。后者包含羥基乙叉二膦酸、乙二胺四乙酸二鈉、氨基三甲叉磷酸等，螯合能力強(qiáng)，不易水解，且具有一定緩蝕性，但不適用于高溫、高堿溶劑，同時(shí)，本身容易造成水體污染，易于結(jié)垢。

共聚物阻垢劑，其重要單體為丙烯酸，在引發(fā)劑的共同作用下，與一種或多種有機(jī)單體分子發(fā)生共聚合反應(yīng)，以干擾無機(jī)結(jié)晶晶體的正常排序，從而達(dá)到防垢的目的。常見的共聚物阻垢劑有丙烯酸類共聚物、馬來酸酐類聚合物、磺酸類共聚物等，其毒性低、活性強(qiáng)，但生物可降解性不高。

綠色新型阻垢劑，主要有PASP（聚天冬氨酸）與PESA（聚環(huán)氧琥珀酸鈉）。該類阻垢劑活性高，螯合能力強(qiáng)，具有良好的阻垢性，且綠色環(huán)保、無磷無害、可生物降解。

1.2? 阻垢劑的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向

在20世紀(jì)90年代，我國(guó)阻垢劑研究以含磷聚合物阻垢劑為主，之后，AA/MA/AMPS三元共聚物、MA/AMPS/AMPP三元共聚物、MA/AMPS/AA/POCA共聚物以及膦基-羧基-磺酸基共聚物相繼問世，水處理阻垢劑的阻垢效果以及分散性逐漸優(yōu)化改良。但是在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于水中P元素超標(biāo)，導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，低磷或無磷、非氮、可降解的阻垢劑成為水處理領(lǐng)域的重點(diǎn)研究課題。大量研究數(shù)據(jù)表明，復(fù)合配方阻垢劑的阻垢、防垢效果要明顯好于單一組成藥劑，如任桂蘭等合成出來的MAH/AA/NTMP共聚物，通過一步合成技術(shù)，避免有毒有害物質(zhì)污染水體。該類阻垢劑具有良好的阻垢性、耐高溫性、緩蝕性、穩(wěn)定性、環(huán)保性等，可在高堿、高硬溶劑中使用，以彌補(bǔ)氮川三甲叉膦酸阻垢劑的缺陷。

阻垢劑發(fā)展歷史從天然有機(jī)物到無機(jī)聚磷酸鹽，再到全有機(jī)配方聚合物。隨著環(huán)保建設(shè)的不斷深入，低磷、無磷等高效、環(huán)境友好型的阻垢劑將是主流發(fā)展趨勢(shì)。

2? ? ?緩蝕劑

2.1? 種類與特點(diǎn)

緩蝕劑又稱腐蝕抑制劑，是指延緩或者防止材料腐蝕的復(fù)合物以及化學(xué)物。主要適用于中性、酸性以及氣體介質(zhì)中。緩蝕劑的分類方法多樣，比如按照化學(xué)成分，可分為無機(jī)緩蝕劑、有機(jī)緩蝕劑、聚合物類緩蝕劑;按照控制部位，可分為陽極型緩蝕劑、陰極型緩蝕劑、混合型緩蝕劑。

無機(jī)緩蝕劑主要包括聚鋅鹽、磷酸鹽、亞硝酸鹽、鎢酸鹽、鉬酸鹽、硅酸鹽等，有機(jī)緩蝕劑主要包括膦羧酸、膦酸鹽、琉基苯并噻唑、苯并三唑、磺化木質(zhì)素等含氮氧的雜環(huán)化合物，聚合物類緩蝕劑主要有POCA、聚乙烯類、聚天冬氨酸等低聚物的高分子化學(xué)物。不同化學(xué)成分組成的緩蝕劑，具有不同性質(zhì)。例如，膦羧酸緩蝕劑主要適用于低硬、低堿性介質(zhì);鋅鹽因其膜松軟，適用于冷卻水系統(tǒng)的防腐處理。

陽極型緩蝕劑大多數(shù)屬于無機(jī)強(qiáng)氧化劑，如鉬酸鹽、亞硝酸鹽、釩酸鹽、鉻酸鹽、鎢酸鹽、硼酸鹽等。該類緩蝕劑對(duì)于濃度的要求較高，一旦劑量不夠，陽極無法全部鈍化，極易導(dǎo)致點(diǎn)蝕現(xiàn)象;陰極型緩蝕劑主要作用為抑制電化學(xué)陰極反應(yīng)，如鋅的磷酸鹽、碳酸鹽以及氫氧化物，鈣的磷酸鹽、碳酸鹽等，其緩蝕作用機(jī)理并不復(fù)雜，只需向介質(zhì)中添加可溶性磷酸鹽或者鋅鹽即可;混合型緩蝕劑是指含硫、含氮、含羥基的、表面具有活性的一種緩蝕劑，如巰基苯并噻唑、苯并三唑、十六烷胺，可在陰極與陽極成膜，發(fā)揮緩蝕作用。

2.2? 緩蝕劑的研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向

隨著科技的飛速發(fā)展，有機(jī)合成技術(shù)不斷優(yōu)化升級(jí)，研發(fā)人員相繼合成諸多低聚物以及縮聚物等類型緩蝕劑，具有良好的緩蝕效果，且毒性低，在工業(yè)制造領(lǐng)域（汽車零部件、機(jī)密刀具以及機(jī)械內(nèi)腔等）得以廣泛應(yīng)用。

新時(shí)代背景下，綠色環(huán)保、復(fù)配協(xié)同作用是緩蝕劑的重要發(fā)展方向。相關(guān)研發(fā)人員應(yīng)注重從植物、海洋生物、醫(yī)藥、工農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品、醫(yī)藥等中提取加工新型緩蝕劑的有效成分，堅(jiān)持選擇價(jià)格低廉、原料易得的原則，對(duì)環(huán)境友好型腐蝕劑進(jìn)行改性或復(fù)配，并利用先進(jìn)化學(xué)理念與相關(guān)技術(shù)，合成高效、環(huán)保、多功能基的低毒或無毒的低聚型緩蝕劑。

3? ? 結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口密集化、水資源緊缺問題突出，各類水凈化法相繼出臺(tái)，對(duì)于水處理效果提出更高的要求。和與日俱增的用水量相比，我國(guó)水處理藥劑的產(chǎn)能與質(zhì)量監(jiān)管效果并不理想，因此，深入分析水處理藥劑種類與作用，加強(qiáng)水處理藥劑等環(huán)保產(chǎn)業(yè)鏈高質(zhì)量發(fā)展迫在眉睫，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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