無磷水處理劑的應用與發(fā)展相關探討

 摘要：水處理藥劑是工業(yè)用水、生活用水、廢水處理過程中所必需使用的化學藥劑。我國目前生產(chǎn)的水處理劑已基本滿足我國的生.產(chǎn)要求，但與綠色、環(huán)保的要求還有一定的差距。本文根據(jù)分析我國目前綠色無磷水處理劑的應用現(xiàn)狀，提出了未來的研究發(fā)展方向， 

　　關鍵詞：無磷水處理劑；應用；發(fā)展 
　　1，前言 
　　隨著科學技術的不斷發(fā)展和人們環(huán)保意識的增強，新型綠色水處理劑已成為國內外競相研究的熱點。研發(fā)無毒、無污染、易降解、對環(huán)境無害的水處理劑已成為重要的研究方向。 
　　2、我國水處理劑發(fā)展現(xiàn)狀 
　　2.1目前，我國水處理劑大部分屬于有機磷配方，部分企業(yè)還采用無機磷配方。盡管磷無毒，但作為營養(yǎng)源，它可使水體富營養(yǎng)化，促使微生物特別是藻類過渡繁殖，造成魚蝦及微生物因缺氧而大量死亡、水體發(fā)黑、發(fā)臭、湖水水華、海水赤潮等危害，從而破壞生態(tài)平衡。 
　　2.2在工業(yè)生產(chǎn)中冷卻水占工業(yè)用水的比例很高，約為80％。石油化工和冶金等工業(yè)的冷卻水比例在90％左右，而電力工業(yè)冷卻水占總用水量比例甚至高達99％。目前，冷卻水系統(tǒng)多用磷系復合配方，以防止金屬材料在水中腐蝕與結垢。自70年代初，磷系水處理劑被發(fā)現(xiàn)并應用于工業(yè)循環(huán)水中以來，因為其無毒、低價及具有好的緩蝕與阻垢性能，目前在水處理中仍占絕對主導的地位。一方面，它為解決工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的腐蝕與結垢問題作出了巨大的積極貢獻，沒有聚合磷和有機磷存在，就沒有工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)和生產(chǎn)裝置安全長周期運行，磷系水處理劑給社會帶來了巨大的財富。另一方面，因為磷系水處理劑會給工業(yè)廢水帶來大量的含磷化合物，造成環(huán)境的不友善，因而人們試圖研究其他的“綠色產(chǎn)品”來替代它。 
　　2.3有機磷配方的水處理劑不能完全達到水處理的要求，因而為了保證水處理的質量研究出完全符合要求的無磷水處理劑勢在必行。 
　　3，我國水處理劑的研發(fā)目標 
　　隨著科學的不斷發(fā)展，化學這門學科也在不斷的向更高的領域發(fā)展，人們對環(huán)保的重視，開始提倡“綠色化學”的概念。作為化學工藝產(chǎn)物的水處理劑當然也在向綠色方向發(fā)展。綠色水處理劑研發(fā)的目標為 
　　3.1減少排放和廢物，目標是零排放； 
　　3.2提高材料、能源和水的使用效率，大量使用再生材料，更多依靠可再生資源； 
　　3.3更安全的流程、分配和產(chǎn)品； 
　　3.4通過諸如生命周期評價之類的手段減少總的系統(tǒng)影響； 
　　3.5使每一個資源能創(chuàng)造更多的消費和社會價值； 
　　3.6用綠色化學改變社會生活。 
　　我們把研究的眼光放在流程終端控制廢物之上，注視化學生產(chǎn)的整個生命周期，去創(chuàng)造新的方法，能更有效地生產(chǎn)有用的產(chǎn)品而廢物較少，或者干脆沒有廢物。無磷水處理劑能滿足這樣的要求。 
　　4，無磷水處理劑的特點 
　　4.1減輕水質的富營養(yǎng)化，減輕環(huán)境污染； 
　　4.2有利于減輕循環(huán)水系統(tǒng)的細菌腐蝕和苔藻生長，從而減少循環(huán)水殺菌滅藻劑的用量，減輕氯氣消毒后帶來的二次污染； 
　　4.3避免循環(huán)水系統(tǒng)Ca3(P04)2垢的形成，提高冷換設備的傳熱系數(shù)，降低能量消耗； 
　　4.4為開發(fā)可排放污水回用于循環(huán)水系統(tǒng)的高效緩蝕劑及配方提供了新的技術途徑。 
　　5，水處理劑的種類 
　　我國水處理劑的品種主要有阻垢劑、緩蝕劑、殺菌滅藻劑、無機凝聚劑、有機絮凝劑等幾大類。 
　　6，我國現(xiàn)應用的無磷水處理劑的品種 
　　6.1工業(yè)水中大量使用的含磷阻垢緩蝕劑，對水資源和環(huán)境的破壞早已引起了人們的高度重視，我國部分省市在禁止使用含磷洗滌劑的基礎上已開始限制含磷阻垢劑的使用，已開發(fā)推廣了兩種無磷阻垢劑：一是以L――天冬氨酸為主要原料合成的聚天冬氨酸；二是利用水溶液聚合工藝合成的丙烯酸――馬來酸酐――丙烯酸甲酯三元共聚物。這兩種阻垢劑的應用，可以對碳酸鈣的阻垢率達到或接近100％，而且量小于含磷系列。 
　　6.2聚谷氨酸是一種可大規(guī)模生產(chǎn)的高分子聚合物，可溶于水，能夠完全生物降解，由其開發(fā)的相對低分子量聚谷氨酸(LMPGA)具有良好的阻垢、緩蝕性能，符合綠色水處理的要求。利用聚谷氨酸的降解性能，可用作水處理劑的阻垢、緩蝕l生能。 
　　6.3以馬來酸酐(MA)為原料、鎢酸鈉為主的復合物為催化劑、雙氧水為氧化劑、NaOH為引發(fā)劑，合成出環(huán)氧琥珀酸(EsA)；然后以Ca(OH)2為引發(fā)劑，進一步聚合成聚環(huán)氧琥珀酸(PESA)，并對它們進行了紅外光譜表征。通過正交實驗確定了ESA和PESA的最佳合成工藝條件。結果表明，ESA的最佳合成工藝條件為：反應溫度60℃，n(MA)：n(NaOH)＝1：2，反應時間約為1.5 h，復合催化劑的用量(質量分數(shù))為1.0％；PEsA合成的最佳合成工藝條件為：反應溫度85℃，反應時間約1.5h，n(Ca(OH)_2)：n(MA)＝1：3，Ca(OH)_2加入批數(shù)為2次；在最佳條件下，ESA，PESA的收率分別為95.7％，93.7％。以合成的PESA為主劑組成復合緩蝕阻垢劑可以用在在工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)進行水處理。 
　　6.4鎢酸鹽具有無毒、無污染的優(yōu)點，也不會出現(xiàn)微生物滋生問題，開始受到人們的廣泛關注。通過使用于水處理過程中，結果發(fā)現(xiàn)水處理劑對溫度的適應性很好，有很好的處理效果。 

　　7、我國無磷水處理劑未來的發(fā)展方向 
　　面對當前水污染問題，綠色化無疑是當前和未來水處理發(fā)展的中心戰(zhàn)略。水處理劑產(chǎn)品的綠色化，水處理劑生產(chǎn)方式的綠色化，水處理劑生產(chǎn)反映條件的綠色化已成為工業(yè)科學重點研究開發(fā)方向。水處理技術和水處理化學品正在全面的向綠色化發(fā)展。無毒可生物降解，是限制化學物質在環(huán)境累積的一個重要機理。因此，當設計對環(huán)境友好、對人身更安全的新型無磷水處理劑是非常必要的。同時在以下幾方面也是應該重視的。 
　　7.1產(chǎn)量方面。與先進國家相比，我國無磷水處理劑的產(chǎn)量很低。不能滿足日益增長的經(jīng)濟和環(huán)保的需要。 
　　7.2品種方面。無磷水處理劑生產(chǎn)的品種還不算多，不能完全滿足各類水處理的需要。比如有機高分子絮凝劑品種單一，除聚丙烯酰胺外，只有聚丙烯酸鈉和少量聚胺，聚丙烯酰胺的系列化水平很低。 
　　7.3質量方面。我國的無磷水處理劑約80％是由鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)生產(chǎn)的例如山東鑫泰水處理技術有限公司就是其中代表。經(jīng)過長期發(fā)展，出現(xiàn)一批在生產(chǎn)技術及設備、生產(chǎn)規(guī)模及治理上達到相當水平的優(yōu)秀企業(yè)，但從整體看，隨著鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)潛力的枯竭，治理的滑坡，有不少企業(yè)的產(chǎn)品質量有待提高。我國有機高分子絮凝劑除品種少外，在分子量、毒性和速溶性等方面也體現(xiàn)了質量上的差距，這些差距在無磷水處理劑中還是很突出的。 
　　8、更好的適應當前經(jīng)濟的發(fā)展采取的措施 
　　8.1對已有的無磷水處理劑復配。由于各種水處理劑自身存在的缺陷，單一組分的應用受到限制，為了獲得更好的處理效果，利用協(xié)同效應的原理，采用復合水處理劑來控制設備的腐蝕。 
　　8.2天然高分子改性。天然高分子及其衍生物因其原料來源廣泛、無毒、易降解、價廉、易回收等特點，是一類“天然綠色”原料和藥劑，在水處理界得到高度重視和廣泛研究，發(fā)展很快。 
　　8.3設計更安全的水處理劑。對人類健康和環(huán)境無害是任何化學產(chǎn)品設計的一個重要部分。要設計更安全的綠色水處理劑，就要認識目標產(chǎn)品分子結構對處理等有用功效的貢獻，以及對人類健康和環(huán)境的危害，通過對結構的修飾和改良使其有用功效最大化，同時使其固有的危害最小化，這樣一個更安全的綠色水處理劑的設計就成功了。 
　　8.4研究不產(chǎn)生“三廢”的原子經(jīng)濟性反應。原子經(jīng)濟性的目標是在設計化學合成時使原料分子中的原子更多或全部變成最終希望產(chǎn)物中的原子，不產(chǎn)生副產(chǎn)物或廢物，達到廢物的“零排放”。 
　　9，結束語 
　　無磷水處理劑是當前工業(yè)用水、生活用水和廢水處理中重要的、必須的綠色環(huán)保的化學藥劑，它的發(fā)展直接影響著我們的生活環(huán)境。因此我們必須重視它的發(fā)展，采取相應的措施，確保其朝著綠色的方向發(fā)展。

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