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    基于工業水處理中淺除鹽技術分析

    作者: 長沙固特瑞  瀏覽量:2010  發布時間:2018-01-16

    當前,隨著我國經濟的快速發展,全面城市化建設步伐不斷推進,人口不斷增加,用水量與排放量都大幅度增加。大量的廢水、污水被排入河流水體中,水環境惡化、水資源匱乏問題已成為當前城市重要的生態環境問題。工業水處理技術對緩解城市水資源匱乏等方面水環境問題具有重要意義,因此隨著工業水處理技術的提升,水處理標準的提高,我國水處理劑技術的也在不斷發展,本文就水處理阻垢劑和緩蝕劑的研究現狀進行了簡要的介紹。

    1 阻垢劑

    阻垢劑是一類能阻止水中致垢鹽類在設備表面沉積的物質。一般認為,阻垢劑起阻垢作用是因為它對水中金屬離子有螯合作用、對微晶有吸附分散作用和晶格畸變作用。

    經過半個多世紀的發展,阻垢劑的研究開發和應用已取得一定的成果。近年來,阻垢劑的品種豐富多樣,在工業水處理及環保要求的推動下,阻垢劑朝著多功能、高效、環保的方向發展[1]。

    1.1 有機膦酸鹽類

    有機多元膦酸鹽是目前國內外產量最大、應用最廣的水處理劑,具有良好的化學穩定性、耐高溫性,用量少、具緩蝕作用。此外,有機多元磷酸鹽對鈣、鎂、鋅、鐵等許多金屬離子具有優異的螯合能力,故大量用于水處理中。

    (1)羥基乙叉二膦酸

    羥基乙叉二膦酸(HEDP)是目前我國工業循環冷卻水處理中應用最廣的一種有機多元膦酸,對抑制碳酸鈣、水合氧化鐵等的沉積有很好的效果。HEDP廣泛應用于電力、化工、冶金、化肥等工業循環冷卻水系統及熱水鍋爐、換熱器等的阻垢和緩蝕。

    (2)氨基三甲叉

    膦酸氨基三甲叉膦酸(ATMP)不易水解,耐高溫,低毒或無毒,對碳酸鹽的防垢效果特別好,且具有一定的緩蝕性能,可作為硬度大、礦化度高、水質條件惡劣等用水系統的阻垢劑,如工業循環冷卻水、油田注水、印染用水等。

    (3)乙二胺四甲叉膦酸

    乙二胺四甲叉膦酸(EDTMP)能與鐵、銅、鋅、鋁、鈣、鎂等離子中的) 個或多個金屬離子螯合,形成立體結構的雙環或多環螯合物可分散于水中,使水垢的正常結晶破壞,有效地抑制各種鹽垢的生成。EDTMP化學穩定性好,在高含量時還具有緩蝕性能,可作為工業循環冷卻水、鍋爐用水、電廠循環水及印染行業的阻垢緩蝕劑。

    (4)多氨基多醚基甲叉膦酸

    進入上世紀90 年代,以多氨基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)為代表的新型含醚有機膦酸的發展頗引人關注,由于醚鍵的引入使有機膦性能有了突破性進展。PAPEMP具有很好的鈣容忍度和優異的阻垢、分散性能,它是作為優異的碳酸鈣阻垢劑引入冷卻水領域的。

    1.2 聚合物類阻垢劑

    聚合物阻垢劑具有阻垢效果好、熱穩定性高、用量少等優點,被廣泛應用于石化、化肥、電力等冷卻水系統[2]。

    (1)羧酸類聚合物阻垢劑

    羧酸類聚合物阻垢劑是丙烯酸(AA)、馬來酸或馬來酸酐(MA),在引發劑作用下,通過均聚或與其他單體共聚形成的一類水溶性高分子化合物。該類阻垢劑中的羧基官能團對Ca2+、Mg2+、Ba2+、Fe3+等離子具有較強的螯合能力,不僅有分散、凝聚作用,還能在無機垢結晶過程中干擾晶格的正常排列,從而起到阻垢作用。

    (2)膦基羧酸聚合物阻垢劑

    有機膦酸和聚羧酸是工業水處理中較為常用的水處理劑。但隨著工業處理及環保要求的提高,綜合了有機膦酸和聚羧酸兩者優點,具有多項水處理功能的膦基羧酸聚合物正逐步發展。

    (3)含磺酸基團的聚合物阻垢劑

    羧酸類均聚物阻垢劑在高鈣、高pH值條件下會產生難溶的鈣凝膠,有機膦酸阻垢劑在磷系、鋅系配方處理系統中會產生磷酸鈣垢和鋅垢。而含磺酸基團的聚合物阻垢劑,則能有效防止鈣凝膠的生成,對.p,s,Ca,Ba,Mg等鹽垢,特別是對磷酸鈣垢和鐵垢有良好的抑制作用,且能有效地分散顆粒物,能穩定金屬離子和有機膦酸。

    2 緩蝕劑

    在整個水處理化學品中,緩蝕劑所占的分額最大,經過半個世紀的研究開發,主要形成了無機緩蝕劑(磷酸鹽、鋅鹽、亞硝酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽、鉻酸鹽等)和有機緩蝕劑(有機膦酸鹽類、有機羧酸類及含磷共聚物類等)。由于自身缺陷的存在,水處理緩蝕劑從最初的鉻酸鹽、聚磷酸鹽到有機膦酸鹽;從高磷、含金屬的配方到低磷、全有機配方;從單一配方到復合配方,顯示出水處理緩蝕劑正朝著多品種、高效率、低毒性等方向發展[3]。

    (1)PBTCA

    PBTCA是20世紀70年代后期開發應用的水處理劑。PBTCA分子中同時引入-PO3H2基團和CO2H基團,因此具有獨特的緩蝕阻垢性能。其緩蝕效果、耐氧化性均優于HEDP和ATMP等第一代產品,且穩定性能高,并具有優異的穩定鋅離子作用。

    (2)HPA

    HPA化學穩定性好,不易分解成正磷酸鹽。同時它能在水中形成金屬保護膜,有效防止金屬腐蝕,與HEDP和PBTCA相比,緩蝕能力大大提高。它能適用于軟水、低硬度水,毒性低,相溶性好,與Zn2+復配增效作用明顯。HPA是目前緩蝕性能最好的膦系產品。國外合成過程因涉及到劇毒的氰化物,易造成環境污染;且工藝路線復雜,反應條件苛刻。殷德宏等以二烷基亞磷酸酯與乙醛酸為原料,經一步反應得到HPA。

    (3)POCA

    POCA是20世紀90年代開發的一種大分子有機膦酸。其結構特點是,將具有緩蝕性能的膦酰基和具有阻垢分散性能的羧基、酯基和磺酸基等官能團,通過自由基共聚反應引入到同一分子中,是一種兼具阻垢和緩蝕的多功能的低磷水處理化學品,同時也是一種有效的鋅鹽穩定性。

    (4)共聚物緩蝕劑

    人們發現某些共聚物不但具有阻垢分散作用,而且還具有緩蝕作用,因此近年來國外大力研究共聚物緩蝕劑,以代替無機磷酸鹽、鋅鹽、有機磷酸鹽或磷酸酯等緩蝕劑,用于配制不含有機磷的全有機配方。如粟田公司的馬來酸# 戊烯共聚物、不飽和酚# 不飽和磺酸和不飽和羧酸共聚物;片山公司的聚烷撐二醇丙烯醚# 不飽和羧酸共聚物。除以上所述新型緩蝕劑外,還有氨基磷酸、烷基環氧羧酸酯、無磷鎢系緩蝕劑、有機硅緩蝕劑等。

    4 結語

    在過去的幾十年中,中國水處理劑發展已于了長足的進步,隨著水處理技術的不斷發展,我國水處理劑的研究成果也不斷豐富。但是因發展時間較短的原因,我國的水處理劑技術暫時較為落后。為符合我國可持續發展戰略要求,水處理技術的發展應該向綠色環保、無毒、污染等方向不斷提升[4]。

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