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共同探索阻垢剂在水处理中的应用

2018-08-13  来自: 山东昱晟环保科技有限公司 浏览次数:666

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【摘要】本文主要分析了阻垢剂在工业水处理中的应用情况,并针对当下工业水处理中使用阻垢剂的情况,分析了如何的将阻垢剂应用到工业水处理中,以期可以为工业水处理提供有意义的参考。 
  一、前言 
  随着工业的快速发展,工业水处理成为了工业发展中的一个工作,工业水处理必须要采用更加有效的阻垢剂来配合处理工作,以提高工业水处理的质量和效果。 
  二、目前阻垢剂应用存在的问题与发展 
  在工业循环冷却水处理过程中,大多采用投加化学药剂的方法制污垢的形成。一般将能够防止水垢和污垢产生或者抑制其沉积生长的化控学药剂统称为阻垢剂。现在还有大量含磷阻垢剂在工业水处理中应用,随着工业的快速发展,大量工业循环水的使用和排放,磷对自然界水质的污染已经成为了一个不容忽视的环境问题,因而,为了我们的生态环境、减少磷的排放,开发使用低磷、无磷阻垢剂是今后水阻垢处理技术的一个发展方向。 

  我国水处理阻垢剂研究已经取得了一定的成绩,研究出许多新型阻垢剂,但相对于国外和工业应用而言,我国工业水处理阻垢剂研究历史较短,技术比较落后、基础相对薄弱,整体水平偏低。因此,我们应加强在工业水处理阻垢剂领域研究,提高环保和节能意识,开发出阻垢性能良好、性价比高、的阻垢剂。 
  三、阻垢剂在工业水处理中的分类 
  目前,常用的阻垢剂包括分散剂、聚磷酸盐、有机膦酸盐、有机磷酸酯、低分子聚合物和改性高分子等。 
  1、分散剂 
  单宁酸存在于多种植物及果实中,是自然界中十分丰富的有机资源之一。属于多元酚类化合物,其分子的每个结构单元都是由多环芳烃核和活性官能团组成,具有羧基、酚羟基、乙醇基、羰基等多种官能团,兼有吸附、络合等特性,容易与钙、镁离子形成溶解度较大的螯合物,是一种非磷系、无公害、易降解的环保型阻垢剂,在工业水处理领域有着理论研究价值和广阔的应用前景。另外,磺化木质素、改性淀粉和羧甲基纤维素也属于分散剂,具有一定的阻垢功效。 
  2、聚磷酸盐类 
  聚磷酸盐类阻垢剂常用的是六偏磷酸钠和三聚磷酸钠。其阻垢机理主要是通过分子中的部分官能团或静电力吸附在晶体(晶核)表面的活性点上,以此减缓晶体的生长,使许多晶体保持在微晶状态,增加其溶解度。正是由于这种阻垢机理使得该类药剂具有阀值效应,易在水中水解生成正磷酸盐与水中的钙离子生成磷酸钙垢。同时该类药剂在使用时必须额外加酸,因此这类阻垢剂已逐渐被其他的阻垢剂所替代,目前已经很少应用。 
  3、有机膦酸盐类 
  该类阻垢剂主要是通过减缓晶体生长和晶格畸变这两种作用进行阻垢的。这两种作用的同时存在使得该类药剂也具有阀值效应。相对于聚磷酸盐来说,这类阻垢剂的磷浓度低,化学稳定性好,不容易水解,耐高温,对碳酸钙垢的阻垢效果。另外我们在使用中发现有机膦酸盐与聚磷酸盐混合使用的效果比单用任何一种都好,而且有机膦酸盐在高剂量下还具有良好的缓蚀性能,并且。 
  常用的药剂有(ATMP)、(EDTMP)和(HEDP),它们对抑制CaCO3垢、CaSO4垢和水合氧化铁垢都有效且在200度高温下不易分解,很适合低压锅炉作炉内处理。 
  4、有机磷酸酯 
  有机磷酸酯是水垢控制剂及金属氧化物螯合剂,对碳酸钙垢的阻垢效果很差,但此类药剂对硫酸钙垢的阻垢效果很好,且对环境无影响。硫酸钙垢是石油工业生产及烟气湿法脱硫系统一种常见垢。 
  5、聚合物 
  共聚物阻垢剂的阻垢作用主要包括:螯合、晶格畸变、抑制生长、胶粒分散。其是以丙烯酸和马来酸为主体,根据水质、水垢种类及应用环境的不同,在分子中引入多种功能性官能团而研制出多种配方的阻垢剂。带羧酸基团的聚合物可有效抑制钙垢的生成;磺酸基则对沉积物有很好的分散性,能有效分散金属氧化物,对磷酸钙垢也有很好的抑制作用;而酰胺类的聚合物对阻硅垢处理效果很好。目前人们对这类阻垢剂的研究主要集中于对其共聚物的开发或引入其他的基团,因共聚物带有多种功能基团,能更有效地抑制各类垢物的产生,而不像那些单纯的阻垢剂只能对某些沉积物起抑制作用,如在聚丙烯酸中引入膦酰基,这类药剂主要是通过晶格畸变和分散两种作用来抑制沉积物的形成,也具有很好的阀值效应,其阻垢性能一般不受CL和其他氧化性杀菌剂的影响。丙烯酸/丙烯酸羟丙酯共聚物对抑制碳酸钙垢的性能较差,但对磷酸钙、磷酸锌及氢氧化锌、水合氧化铁等有非常好的抑制和分散作用,而且与聚磷酸盐复配可收到显著的缓蚀和阻垢效果。中国自20世纪80年代初引进丙烯酸/丙烯酸羟烷基酯二元和三元共聚物后,成功开发了丙烯酸/丙烯酸甲酯共聚物,奠定了水溶性聚合物水处理剂的基础。马来酸酐类共聚物阻垢剂是以马来酸或水解马来酸酐为单体与另外一种或几种单体共聚而成的一类共聚物阻垢剂,其结构中羟基含量比聚丙烯酸类阻垢剂多,因此具有良好的阻CaCO3垢和CaSO4垢的效果,且热稳定性能好。另外,在共聚物中引入羟基、磺酸基团,可提高共聚物对磷酸钙的螯合和分散能力,显示出良好的应用前景。苯乙烯磺酸-马来酸(酐)共聚物为国外早开发并商品化的含磺酸基团共聚物,由于其分子中引入了苯环,热稳定性得以大大提高;同时分子中引入了磺酸基团,使得分散作用加强,常用于冷却水系统和中、低压锅炉中,用来控制磷酸钙、碳酸钙、硅酸盐、氧化铁及污泥沉淀。 
  四、对阻垢剂的发展建议 
  1、加强阻垢机理的研究,为阻垢剂的研发提供理论指导。在现有阻垢剂的发展过程中,复合配方具有比单一药剂的阻垢缓蚀性能,弥补单一药剂结构上的缺点,同时可适当降低有效药剂的含磷量,可做为目前工业水阻垢缓蚀配方开发的主要方向。近年来,对阻垢剂的研究主要是针对有机膦酸盐、聚羧酸盐或聚丙烯酸盐与羟基乙叉二膦酸(HEDP)复配物的研究,开发复配后的协同效应,增强其在工业水处理系统中的阻垢效果。 
  2、环保和节能力度的加大,污水治理和节约用水具有同等重要的地位,节约用水和循环用水很大程度能减少污水的治理,节省环保治理的投入。在这个环境下,研发的工业用水阻垢剂,提高用水的循环利用,更符合国情要求。无磷或低磷、非氮和可生物降解的环境友好型阻垢剂将成为工业水处理领域中主流的研究方向。在现有阻垢剂使用情况下,应该加速对环境友好型水处理药剂聚天冬氨酸和聚环氧琥珀酸等的进一步研究,提高产品质量,降低生产成本,扩大其应用范围,同时研发新的合成工艺和方法,特别是开展进一步简化合成步骤的研究。 
  3、目前我国阻垢剂的研究大多数是在循环冷却水处理领域,对反渗透阻垢剂、污水处理系统阻垢剂、烟气湿法脱硫工程中高温及高碱度下的阻垢剂研究较少,应加速该类专用阻垢剂的研究。 
  五、结束语 
  总而言之,工业水处理的过程中,选择使用合理的阻垢剂,能够尽量的提高处理水平,让工业水处理工作进行得更加顺利和有效,保障节约水资源和环境保护满足的相关规定


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