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基于工业水处理中浅除盐技术分析

作者: 长沙固特瑞  浏览量:1823  发布时间:2018-01-16

当前,随着我国经济的快速发展,全面城市化建设步伐不断推进,人口不断增加,用水量与排放量都大幅度增加。大量的废水、污水被排入河流水体中,水环境恶化、水资源匮乏问题已成为当前城市重要的生态环境问题。工业水处理技术对缓解城市水资源匮乏等方面水环境问题具有重要意义,因此随着工业水处理技术的提升,水处理标准的提高,我国水处理剂技术的也在不断发展,本文就水处理阻垢剂和缓蚀剂的研究现状进行了简要的介绍。

1 阻垢剂

阻垢剂是一类能阻止水中致垢盐类在设备表面沉积的物质。一般认为,阻垢剂起阻垢作用是因为它对水中金属离子有螯合作用、对微晶有吸附分散作用和晶格畸变作用。

经过半个多世纪的发展,阻垢剂的研究开发和应用已取得一定的成果。近年来,阻垢剂的品种丰富多样,在工业水处理及环保要求的推动下,阻垢剂朝着多功能、高效、环保的方向发展[1]。

1.1 有机膦酸盐类

有机多元膦酸盐是目前国内外产量最大、应用最广的水处理剂,具有良好的化学稳定性、耐高温性,用量少、具缓蚀作用。此外,有机多元磷酸盐对钙、镁、锌、铁等许多金属离子具有优异的螯合能力,故大量用于水处理中。

(1)羟基乙叉二膦酸

羟基乙叉二膦酸(HEDP)是目前我国工业循环冷却水处理中应用最广的一种有机多元膦酸,对抑制碳酸钙、水合氧化铁等的沉积有很好的效果。HEDP广泛应用于电力、化工、冶金、化肥等工业循环冷却水系统及热水锅炉、换热器等的阻垢和缓蚀。

(2)氨基三甲叉

膦酸氨基三甲叉膦酸(ATMP)不易水解,耐高温,低毒或无毒,对碳酸盐的防垢效果特别好,且具有一定的缓蚀性能,可作为硬度大、矿化度高、水质条件恶劣等用水系统的阻垢剂,如工业循环冷却水、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)能与铁、铜、锌、铝、钙、镁等离子中的) 个或多个金属离子螯合,形成立体结构的双环或多环螯合物可分散于水中,使水垢的正常结晶破坏,有效地抑制各种盐垢的生成。EDTMP化学稳定性好,在高含量时还具有缓蚀性能,可作为工业循环冷却水、锅炉用水、电厂循环水及印染行业的阻垢缓蚀剂。

(4)多氨基多醚基甲叉膦酸

进入上世纪90 年代,以多氨基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)为代表的新型含醚有机膦酸的发展颇引人关注,由于醚键的引入使有机膦性能有了突破性进展。PAPEMP具有很好的钙容忍度和优异的阻垢、分散性能,它是作为优异的碳酸钙阻垢剂引入冷却水领域的。

1.2 聚合物类阻垢剂

聚合物阻垢剂具有阻垢效果好、热稳定性高、用量少等优点,被广泛应用于石化、化肥、电力等冷却水系统[2]。

(1)羧酸类聚合物阻垢剂

羧酸类聚合物阻垢剂是丙烯酸(AA)、马来酸或马来酸酐(MA),在引发剂作用下,通过均聚或与其他单体共聚形成的一类水溶性高分子化合物。该类阻垢剂中的羧基官能团对Ca2+、Mg2+、Ba2+、Fe3+等离子具有较强的螯合能力,不仅有分散、凝聚作用,还能在无机垢结晶过程中干扰晶格的正常排列,从而起到阻垢作用。

(2)膦基羧酸聚合物阻垢剂

有机膦酸和聚羧酸是工业水处理中较为常用的水处理剂。但随着工业处理及环保要求的提高,综合了有机膦酸和聚羧酸两者优点,具有多项水处理功能的膦基羧酸聚合物正逐步发展。

(3)含磺酸基团的聚合物阻垢剂

羧酸类均聚物阻垢剂在高钙、高pH值条件下会产生难溶的钙凝胶,有机膦酸阻垢剂在磷系、锌系配方处理系统中会产生磷酸钙垢和锌垢。而含磺酸基团的聚合物阻垢剂,则能有效防止钙凝胶的生成,对.p,s,Ca,Ba,Mg等盐垢,特别是对磷酸钙垢和铁垢有良好的抑制作用,且能有效地分散颗粒物,能稳定金属离子和有机膦酸。

2 缓蚀剂

在整个水处理化学品中,缓蚀剂所占的分额最大,经过半个世纪的研究开发,主要形成了无机缓蚀剂(磷酸盐、锌盐、亚硝酸盐、钼酸盐、钨酸盐、铬酸盐等)和有机缓蚀剂(有机膦酸盐类、有机羧酸类及含磷共聚物类等)。由于自身缺陷的存在,水处理缓蚀剂从最初的铬酸盐、聚磷酸盐到有机膦酸盐;从高磷、含金属的配方到低磷、全有机配方;从单一配方到复合配方,显示出水处理缓蚀剂正朝着多品种、高效率、低毒性等方向发展[3]。

(1)PBTCA

PBTCA是20世纪70年代后期开发应用的水处理剂。PBTCA分子中同时引入-PO3H2基团和CO2H基团,因此具有独特的缓蚀阻垢性能。其缓蚀效果、耐氧化性均优于HEDP和ATMP等第一代产品,且稳定性能高,并具有优异的稳定锌离子作用。

(2)HPA

HPA化学稳定性好,不易分解成正磷酸盐。同时它能在水中形成金属保护膜,有效防止金属腐蚀,与HEDP和PBTCA相比,缓蚀能力大大提高。它能适用于软水、低硬度水,毒性低,相溶性好,与Zn2+复配增效作用明显。HPA是目前缓蚀性能最好的膦系产品。国外合成过程因涉及到剧毒的氰化物,易造成环境污染;且工艺路线复杂,反应条件苛刻。殷德宏等以二烷基亚磷酸酯与乙醛酸为原料,经一步反应得到HPA。

(3)POCA

POCA是20世纪90年代开发的一种大分子有机膦酸。其结构特点是,将具有缓蚀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团,通过自由基共聚反应引入到同一分子中,是一种兼具阻垢和缓蚀的多功能的低磷水处理化学品,同时也是一种有效的锌盐稳定性。

(4)共聚物缓蚀剂

人们发现某些共聚物不但具有阻垢分散作用,而且还具有缓蚀作用,因此近年来国外大力研究共聚物缓蚀剂,以代替无机磷酸盐、锌盐、有机磷酸盐或磷酸酯等缓蚀剂,用于配制不含有机磷的全有机配方。如粟田公司的马来酸# 戊烯共聚物、不饱和酚# 不饱和磺酸和不饱和羧酸共聚物;片山公司的聚烷撑二醇丙烯醚# 不饱和羧酸共聚物。除以上所述新型缓蚀剂外,还有氨基磷酸、烷基环氧羧酸酯、无磷钨系缓蚀剂、有机硅缓蚀剂等。

4 结语

在过去的几十年中,中国水处理剂发展已于了长足的进步,随着水处理技术的不断发展,我国水处理剂的研究成果也不断丰富。但是因发展时间较短的原因,我国的水处理剂技术暂时较为落后。为符合我国可持续发展战略要求,水处理技术的发展应该向绿色环保、无毒、污染等方向不断提升[4]。

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