水處理劑的類型及技術解析

一、背景

長期以來，人們都認為水是取之不盡用之不竭的。實際上我國617個城市中，有300個城市缺水，50多個城市嚴重缺水。我國廢水總量1997年為416億t，其中工業廢水為227億t，生活廢水為189億t。工業廢水的處理率為78.9%，達標率為54.4%。生活廢水的處理率只有20%。全國約有1/3的工業廢水和4/5的生活廢水未經過處理直接排入江、河、湖、海，使水環境遭到嚴重污染。據環保部門監測，全國城鎮每天至少有1億t污水未經處理就直接排入水體。我國僅沿海城市和工廠直接排入的污水每年達86億t，主要有害物質146萬t，污染物含量超過了水體的自然凈化能力，海洋成了巨大的垃圾站。

水污染觸目驚心，治理污水迫在眉睫，是每個人都要去關注的，也是企業的責任

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二、什么是化學水處理技術

在工業用水中，冷卻水占的比例最大，約占60%—70%。冷卻水循環使用后，由于冷卻水不斷蒸發，水中鹽類被濃縮，加上與大氣接觸，溶解氧與細菌含量大大增加，導致循環冷卻水出現嚴重的結垢、腐蝕和菌藻滋生三大弊病，使熱交換率大為降低，檢修頻繁，威脅生產正常進行。為此，必須在冷卻水中加入阻垢劑、緩蝕劑、殺菌滅藻劑及與其配套的清洗劑、預膜劑、分散劑、消泡劑、絮凝劑等。這種加入化學藥劑以防止循環水結垢、腐蝕、菌藻滋生的一套技術叫做化學水處理技術，它包括預處理、清洗、酸洗、預膜、正常投加、殺菌等工序。污水處理中的一級處理使用凝聚劑和絮凝劑也是回收利用污水的重要手段?；瘜W水處理技術是當前國內外公認的工業節水最普遍的有效手段。

三、水處理劑的類型

3.1緩蝕劑：

以適當濃度和形式投加在水中后，可以防止或減緩水對金屬材料或設備腐蝕的化學品，具有效果好、用量少、使用方便等特點。緩蝕劑的類別和品種很多，按其化合物的種類，可分為無機緩蝕劑和有機緩蝕劑。按其抑制的反應是陽極反應、陰極反應或兩者兼而有之，可分為陽極型緩蝕劑、陰極型緩蝕劑或混合型緩蝕劑。緩蝕劑還可以按照在金屬表面形成保護膜的機理而分成鈍化膜型、沉淀膜型和吸附膜型等。在水處理中常用的鈍化膜型緩蝕劑如鉻酸鹽、亞硝酸鹽、鉬酸鹽等；常用的沉淀膜型緩蝕劑有聚合磷酸鹽、鋅鹽等；常用的吸附膜型緩蝕劑如有機胺等。

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3.2阻垢分散劑：

最早的阻垢分散劑是聚丙烯酸（鈉），它對碳酸鈣垢有良好的阻垢性能，但對磷酸鈣沉積的抑制作用極低。此類聚羧酸型阻垢劑不僅有凝聚和分散作用，還有使晶體在生長過程中發生晶格歪曲的作用，從而阻礙了金屬傳熱面上垢層的牢固沉積。后來發現丙烯酸共聚物對二者抑制能力極佳，因而逐漸取代了聚丙烯酸（鈉）。有機多元膦酸鹽是陰離子型緩蝕劑，也是非化學當量螯合型阻垢劑，對鈣、鎂、鋅、鐵等離子不僅具有明顯的低限制作用，而且對其它藥劑還有協同作用，廣泛用于冷卻水處理中。有機膦酸酯屬于陽離子型緩蝕劑，阻垢機理主要是晶格畸變。它是一種對金屬鐵的緩蝕劑，但也有控制鈣垢的作用；用量比膦酸鹽要小并能水解，因此不存在藥劑量的積累和排污問題，水解產物可以被生物降解。

自20世紀80年代以來，人們相繼開發了磺酸基團和磷酸基團共聚物的新產品，它們具有很好的阻垢和分散能力，并有一定的緩蝕作用。

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3.3阻垢劑：

又稱防垢劑，能抑制水中鈣、鎂等成垢鹽類形成水垢的化學品。有天然阻垢劑如單寧、木質素衍生物等；無機阻垢劑如六偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉等；有機、高分子類阻垢劑，其中以高分子類阻垢劑效果最好，具有發展前途。在水處理中應用較多的有機、高分子類阻垢劑有兩類：①有機膦酸類如 EDTMP（乙二胺四亞甲基膦酸）、HEDP（羥基次乙基二膦酸）等；②聚羧酸，如聚丙烯酸鹽、水解聚馬來酸酐等。這兩類阻垢劑的阻垢作用，通常是通過晶格畸變，以及分散-凝聚作用而實現的，在油田水、鍋爐水以及工業冷卻水等系統應用較廣。

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3.4殺菌劑：

又稱殺菌滅藻劑或污泥剝離劑、抗污泥劑等，用于抑制水中菌藻等微生物滋長，以防止形成微生物粘泥的化學品。通常分為氧化性殺菌劑和非氧化性殺菌劑兩類。氧化性殺菌劑，如常用的氯氣、次氯酸鈉、漂白粉（主要成分次氯酸鈣）、二氧化氯等；非氧化性殺菌劑中效果好、應用比較廣泛的是能破壞細菌的細胞壁和細胞質的化學品，如季銨鹽等。季銨鹽中如氯化十二烷基二甲基芐基銨或溴化十二烷基二甲基芐基銨等，往往兼具殺菌、剝離、緩蝕等多種作用，有發展前途，現已應用于油田水、工業冷卻水等方面。

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3.5絮凝劑：

一類用于除去或降低水中濁度或懸浮物，加快水中雜質和污泥沉降速度的化學品。絮凝劑中最早應用的是無機絮凝劑，如明礬、三氯化鐵等。有機和高分子絮凝劑是今后廣泛用于給水和廢水處理中的絮凝劑。可分為陰離子型絮凝劑，如羧甲基纖維素、聚丙烯酸鈉等；陽離子型絮凝劑，如聚乙烯胺等；還有非離子型絮凝劑，如聚丙烯酰胺等。它們的絮凝作用主要是通過電荷中和、吸附架橋作用來實現的。

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3.6凈化劑：

油田水處理中應用的一種專用的化學品，能除去含油污水中的機械雜質和油，其作用除了上述絮凝劑所起的分離懸浮固體或機械雜質以外，還具有油水分離的凈化作用。因此，這種凈化劑中除含有一般絮凝劑成分如鋁鹽、聚丙烯酰胺等以外，常含有一些表面活性劑。對于凈化劑的凈化效果，一般采用薄膜過濾器加以測定，用濾膜因數（見過濾）的大小表示凈化效果的好壞

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3.7清洗劑：

具有清洗作用的化學品。在水處理的預處理步驟中，常常需要用一些化學品清洗金屬設備表面的沉積物，如腐蝕產物和水垢以及微生物粘泥等。根據清洗的不同要求，清洗劑可以分為酸洗劑如鹽酸、硫酸、氫氟酸、檸檬酸等；鈍化劑如苯甲酸鈉等。所用的磺化琥珀酸二（α-乙基己酯）鈉鹽，則是一種表面活性劑，作為專用清洗劑，用于清洗金屬表面的油污和浮銹等雜質。

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3.8預膜劑：

在水處理的預處理步驟中，能在金屬表面預先形成保護膜的一類化學品。預膜的目的有兩個：一是在使用化學品抑制腐蝕的初期提高投加的濃度；二是采用一種專用的預膜劑，以便在正常操作中投加少量的緩蝕劑，便可維持和修補保護膜，節約藥劑和費用。常用的預膜劑有六偏磷酸鈉加鋅鹽、三聚磷酸鈉等。