我国水处理药剂的现状及发展战略

我国水处理药剂的现状及发展战略时间：2015-11-0409:43来源：工业循环水处理技术评论（0）我国是水资源短缺和污染比较严重的国家之一，从全国情况看，目前各行业缺水严重，已造成严重的经济损失和社会环境问题。节约用水、治理污水和开发新水源具有同等重要的意义。大力发展水处理化学品对节约用水、治理污水起着重要的作用。水处理药剂是工业用水、生活用水、废水处理过程中所必需使用的化学药剂。经过这些化学药剂的使用，使水达到一定的质量要求。水处理药剂的主要作用是控制水垢、污泥的形成，减少泡沫，减少与水接触的材料的腐蚀，除去水中的悬浮固体和有毒物质，除臭脱色，软化和稳定水质等。因此水处理药剂包括凝聚剂、絮凝剂、阻垢剂、缓蚀剂、分散剂、杀菌剂、清洗剂、预膜剂、消泡剂、脱色剂、螯合剂、除氧剂及离子交换树脂。水处理药剂属于精细化工的范畴，相对于常用化学品，它具有精细化学品的许多特性，如生产规模一般不大，因此建厂设备投资少，产量小;产品品种多，品种的更新换代快;附加产值大;技术服务必不可少;各种产品，尤其是复配产品，具有很强的专用性。我国水处理药剂是在70年代引进大化肥装置后才引起重视和逐步发展起来的;此后，自行研制开发了一系列水处理药剂。目前，我国水处理药剂的品种主要有阻垢剂、缓蚀剂、杀菌灭藻剂、清洗剂、预膜剂、无机凝聚剂、有机絮凝剂等几大类。1、阻垢剂1970年代以来，我国在引进和消化吸收基础上开发和应用的水处理阻垢剂主要有两类，一类是有机膦酸盐如HEDP(羟基亚乙基二膦酸盐)、EDTMP(乙二胺四亚甲基膦酸盐)、ATMP(氨基三亚甲基膦酸盐)及多氨基多醚基四亚甲基磷酸(PAPEMP)等。一类是聚羧酸及磺酸盐共聚物如PAA(聚丙烯酸)、HPMA(聚马来酸酐)、AA/AMPS多元共聚物等水溶性聚合物。在水溶性聚合物或共聚物中，还有一个分支如膦酸基羧酸共聚物(POCA)、丙烯酸-有机膦-磺酸盐共聚物，即含/磷聚合物。另一类是聚环氧琥珀酸(PESA)、聚天冬氨酸(PASP)等代表的无磷聚合物。2、缓蚀剂无机盐类是相当重要的一类缓蚀剂品种。目前采用的铬系、磷系、锌系、硅系、钼系、钨系和全有机配方，分别指在配方中采用了铬酸盐、磷酸盐、锌盐、硅酸盐、钼酸盐、钨酸盐和有机膦酸盐，特别指出的是铬系虽然缓蚀效果好，但是由于剧毒，对环境污染大，目前已经被主流弃用。锌系、钼系是目前水处理缓蚀剂的主流用法。钼系由于无毒环保，目前在半敞开半密闭系统如冶金行业结晶器半密闭系统应用广泛。全有机配方则不采用无机盐，特别是重金属无机盐，以降低药剂对环境的污染。在全有机配方中常以有机膦酸盐作缓蚀剂。芳香唑类是用于铜及其合金的缓蚀剂，国内常用的是苯并三氮唑和巯基苯并三唑，但是主流的配方采用的是强碱溶法，与其它水处理药剂配伍性差，且不能与水任意性互溶是其缺点。目前随着水处理技术的进步，市面上已经出现全有机的铜缓蚀剂，与水处理药剂配伍性好，PH值接近中性范围，可以与水以任意比例互溶。3、杀菌灭藻剂目前常用的水处理杀菌灭藻剂主要有两大类，即氧化型杀菌剂和非氧化型杀菌剂。氧化型杀菌剂中应用最广泛的是氯及其制品，如漂水等，近年来ClO2和氯胺、臭氧的应用有所增加。特别指出的是溴化物的应用开始得到重视，如有机溴类、液体强力溴杀菌灭藻剂、固体活性溴杀菌灭藻剂，杀菌能力强，在低剂量下有较高的杀生活性，杀菌速率比氯快，在相同条件下，4分钟可使细菌的致死量达4个数量级，这对需要快速杀生的场合及冲击处理循环冷却水系统是非常有效的杀菌剂。在碱性水中，当水系统PH大于8.0时，它比氯具有更强的杀菌效率。在含氨和含氮的水系统，特别在合成氨厂的水系统，有氨泄露时，氯与氨反应生成氯胺，则使氯的杀菌效率降低，而用溴化物杀菌剂，其杀菌效率不降低。与水系统中所用的一些水质处理剂相溶性好，对缓蚀阻垢的效果影响不大。对青苔等藻类具有良好的杀灭作用。另一类为非氧化型杀菌剂，目前国内使用较普遍的是季铵盐如1227、1427、异噻类杀菌剂。二硫氰基甲烷和戊二醛是另外两类常用的非氧化型杀菌剂。值得指出的是，目前随着水处理技术的发展，非氧化型杀菌剂复配产品应用广泛，产生出如强力杀菌粘泥剥离剂类产品，对异养菌、军团菌、铁细菌、硫酸盐还原菌和藻类有良好的杀灭作用。在油田、冶金、焦化、电力、中央空调领域应用广泛。4、清洗剂目前常用的清洗剂有无机类的有盐酸、硝酸、硫酸，有机类的有氨基磺酸、柠檬酸等，无机类清洗剂由于对设备腐蚀性强，易产生氢脆，而被主流弃用。有机类清洗剂复配缓蚀剂成为清洗的主流做法。主要由有机酸、无机聚合物及缓蚀剂配制而成，具有易溶于水，反应迅速快，清洗时间短，效果显著等特点，在清洗过程中不会如无机酸那样造成对设备的腐蚀损害，尤其不易产生氢脆现象，对碳钢、铜、铝材缓蚀效果好。可广泛应用于循环冷却水系统清洗及中央空调、船舶、淡水器、复水器、锅炉换热器，内燃机组等水冷设备的除垢、除锈的清洗。目前针对新系统的复合药剂如油垢清洗剂的广泛应用，由于有较强的渗透、乳化、去油污能力，不含无机酸、碱，对设备无腐蚀优点，对含油量大的系统，如油田循环水，冶金连铸二冷水、层流水、多介质高速过滤器及所有工业循环水新系统除油效、防止滤料板结果良好。当然不同厂家由于配方的不同效果相差大。值得指出的是，目前随着水处理技术的发展，针对特殊系统的中性清洗剂在水处理行业的应用，其主要由无机表面活性、螯合剂等组成，可在中性或微酸性条件下进行系统化学清洗。通过分散、螯合作用，将锈馏等剥离下来，以细小微粒形式排出系统外，因此可避免大锈馏脱落，影响风机盘管以及水冷器水流畅通。对碳钢的腐蚀率小于2g/m2˙h，同时对碳钢表面形成三氧化二铁保护膜，无需进行二次预膜处理，做到清洗、预膜同步完成。成功解决了许多特殊系统如风机盘管、小型加热炉、各行业小型密闭水系统的清洗预膜难题。同样开式循环水系统清洗预膜剂在国外如纳尔科N-330的基础上，进行进一步的改进，其主要由聚磷酸盐和非离子型表面活性剂及其它助剂等组成，具有易溶于水，能迅速除去热交换设备中的油污等有机物和初期铁锈、污垢，使金属表面清洁处于活化状态，然后在活化的金属表面形成一层均匀牢固的防蚀膜，因此具有清洗、预膜二者同时进行的特点。解决了新建开式循环水系统、含油开式循环水系统特殊清洗的要求。5、预膜剂目前常用的预膜剂由六偏磷酸钠、锌盐及添加剂等组成，能与水中二价金属离子螯合，生成薄而致密的防蚀膜，具有成膜速度快、补膜效果好、低毒无公害等特点，是一种理想的阴极型缓蚀剂和预膜剂。由于常用的预膜剂是固体，水溶性差，投加比较困难，经过水处理工作者的研发，目前市场上已经有高效水溶性预膜剂产品的出现。溶解六偏磷酸钠高达35%以上，成功解决了六偏磷酸钠难溶的难题。6、无机凝聚剂作为低分子的无机凝聚剂，硫酸铝、硫酸亚铁和三氯化铁在水处理中仍具有较大的市场。无机高分子凝聚剂是一类新型的水处理药剂。近几年，无机凝聚剂发展迅速，目前主要品种有聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS)、聚合硫酸铁(PFS)和聚合氯化铁(PFC)几种。复合型无机高分子凝聚剂的开发是近年来发展的明显趋势，开发的复合品种很多，如阴离子复合型(如PAC中引入SO42-、PFS中引入氯根等)，阳离子复合型(如PAC中引入Fe3等)，多种离子复合型(铁、硫酸根、氯根的复合)，无机-有机复合型(PAC与聚丙烯酰胺复合)等，如聚合氯化硫酸铁、聚合铝硅、聚合铝磷，聚合铝铁等。7、有机絮凝剂有机絮凝剂中分为4类：合成高分子絮凝剂、天然高分子改性絮凝剂、微生物絮凝剂和多功能水处理药剂。合成高分子絮凝剂主要是聚丙烯酰胺(PAM)及其衍生物。天然高分子改性絮凝剂包括淀粉、纤维素、含胶植物、多糖类和蛋白质等类别的衍生物，目前产量约占高分子絮凝剂总量的20%，微生物絮凝剂是指利用某些微生物分泌的高分子物质作絮凝剂。特别指出的是，目前我国的有机高分子絮凝剂合成水平与国外如SNF、巴斯夫相差水平大。需要水处理研发人员的进一步努力。