無磷水處理劑的應(yīng)用與發(fā)展相關(guān)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(xué)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(yīng)用現(xiàn)狀，提出了未來的研究發(fā)展方向， 

　　關(guān)鍵詞：無磷水處理劑；應(yīng)用；發(fā)展 
　　1，前言 
　　隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，新型綠色水處理劑已成為國內(nèi)外競相研究的熱點(diǎn)。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(jī)磷配方，部分企業(yè)還采用無機(jī)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(dá)99％。目前，冷卻水系統(tǒng)多用磷系復(fù)合配方，以防止金屬材料在水中腐蝕與結(jié)垢。自70年代初，磷系水處理劑被發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用于工業(yè)循環(huán)水中以來，因?yàn)槠錈o毒、低價(jià)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(dǎo)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(jié)垢問題作出了巨大的積極貢獻(xiàn)，沒有聚合磷和有機(jī)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(yùn)行，磷系水處理劑給社會帶來了巨大的財(cái)富。另一方面，因?yàn)榱紫邓幚韯o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(jī)磷配方的水處理劑不能完全達(dá)到水處理的要求，因而為了保證水處理的質(zhì)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(biāo) 
　　隨著科學(xué)的不斷發(fā)展，化學(xué)這門學(xué)科也在不斷的向更高的領(lǐng)域發(fā)展，人們對環(huán)保的重視，開始提倡“綠色化學(xué)”的概念。作為化學(xué)工藝產(chǎn)物的水處理劑當(dāng)然也在向綠色方向發(fā)展。綠色水處理劑研發(fā)的目標(biāo)為 
　　3.1減少排放和廢物，目標(biāo)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(jià)之類的手段減少總的系統(tǒng)影響； 
　　3.5使每一個(gè)資源能創(chuàng)造更多的消費(fèi)和社會價(jià)值； 
　　3.6用綠色化學(xué)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(xué)生產(chǎn)的整個(gè)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(diǎn) 
　　4.1減輕水質(zhì)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(xì)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(shè)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(shù)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(jī)凝聚劑、有機(jī)絮凝劑等幾大類。 
　　6，我國現(xiàn)應(yīng)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(chǔ)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(yīng)用，可以對碳酸鈣的阻垢率達(dá)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(fù)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(jìn)一步聚合成聚環(huán)氧琥珀酸(PESA)，并對它們進(jìn)行了紅外光譜表征。通過正交實(shí)驗(yàn)確定了ESA和PESA的最佳合成工藝條件。結(jié)果表明，ESA的最佳合成工藝條件為：反應(yīng)溫度60℃，n(MA)：n(NaOH)＝1：2，反應(yīng)時(shí)間約為1.5 h，復(fù)合催化劑的用量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為1.0％；PEsA合成的最佳合成工藝條件為：反應(yīng)溫度85℃，反應(yīng)時(shí)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(fù)合緩蝕阻垢劑可以用在在工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行水處理。 
　　6.4鎢酸鹽具有無毒、無污染的優(yōu)點(diǎn)，也不會出現(xiàn)微生物滋生問題，開始受到人們的廣泛關(guān)注。通過使用于水處理過程中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)水處理劑對溫度的適應(yīng)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(dāng)前水污染問題，綠色化無疑是當(dāng)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(xué)重點(diǎn)研究開發(fā)方向。水處理技術(shù)和水處理化學(xué)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(xué)物質(zhì)在環(huán)境累積的一個(gè)重要機(jī)理。因此，當(dāng)設(shè)計(jì)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(shí)在以下幾方面也是應(yīng)該重視的。 
　　7.1產(chǎn)量方面。與先進(jìn)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(jì)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(jī)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(zhì)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(shù)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(shù)及設(shè)備、生產(chǎn)規(guī)模及治理上達(dá)到相當(dāng)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(zhì)量有待提高。我國有機(jī)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(zhì)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(yīng)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)的發(fā)展采取的措施 
　　8.1對已有的無磷水處理劑復(fù)配。由于各種水處理劑自身存在的缺陷，單一組分的應(yīng)用受到限制，為了獲得更好的處理效果，利用協(xié)同效應(yīng)的原理，采用復(fù)合水處理劑來控制設(shè)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(jià)廉、易回收等特點(diǎn)，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(shè)計(jì)更安全的水處理劑。對人類健康和環(huán)境無害是任何化學(xué)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一個(gè)重要部分。要設(shè)計(jì)更安全的綠色水處理劑，就要認(rèn)識目標(biāo)產(chǎn)品分子結(jié)構(gòu)對處理等有用功效的貢獻(xiàn)，以及對人類健康和環(huán)境的危害，通過對結(jié)構(gòu)的修飾和改良使其有用功效最大化，同時(shí)使其固有的危害最小化，這樣一個(gè)更安全的綠色水處理劑的設(shè)計(jì)就成功了。 
　　8.4研究不產(chǎn)生“三廢”的原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)。原子經(jīng)濟(jì)性的目標(biāo)是在設(shè)計(jì)化學(xué)合成時(shí)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(dá)到廢物的“零排放”。 
　　9，結(jié)束語 
　　無磷水處理劑是當(dāng)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(xué)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(yīng)的措施，確保其朝著綠色的方向發(fā)展。

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