水處理行業針對藥劑產品覆蓋較多,如阻垢緩蝕劑、阻垢分散劑、殺菌滅藻劑、螯合劑、粘泥剝離劑、 清洗預膜劑、除氧劑、反滲透阻垢劑、清洗劑、殺菌劑等,可以滿足多樣化水處 理化學藥劑需求。本篇將重點圍繞絮凝劑 ,阻垢分散劑,緩蝕劑,殺菌滅藻劑進行詳細原理探討與闡述
①絮凝劑
絮凝劑是能將水溶液中的溶質、膠體或懸浮物顆粒產生絮狀物沉淀的一種化合物。絮凝是廢水處理的一種重要方法,是一種應用最廣泛、經濟、簡便的水處理技術。通過絮凝作用,可使污水中懸浮微粒形成礬花,并在沉降過程中互相碰撞,使絮狀物顆粒變大逐漸沉淀于底部,最后經水處理構筑物將其分離除去,達到凈化水的目的。
根據水體中膠體顆粒脫穩凝聚過程的作用機理不同,可以分為混凝劑和絮凝劑?;炷齽┦侵竿ㄟ^表面雙電層壓縮和電中和而使溶質膠體或懸浮顆粒脫穩的藥劑,這類藥劑主要是無機類藥劑。絮凝劑是指將溶質膠體或懸浮顆粒之間產生架橋作用以及在沉降過程中產生卷掃作用的藥劑,這類藥劑主要是高分子藥劑。
根據行業習慣統稱,在廢水處理過程中,將起凝聚作用的藥劑統稱為混凝劑(或凝聚劑),將起架橋作用的有機高分子化合物稱為絮凝劑;在水處理實際應用中,常將所用的藥劑統稱為絮凝劑。
無機絮凝劑包括硫酸鋁、堿式氯化鋁、硫酸亞鐵、氯化亞鐵等;有機絮凝劑主要是高分子聚合物,大量使用的高分子有機絮凝劑如聚丙烯酸胺、聚丙烯酸鈉、聚苯乙烯磺酸鹽、聚氧化乙烯等。無機鹽類絮凝劑的品種較少,主要是一些鋁鹽、鐵鹽及其水解聚合物等,這種絮凝劑的特點是生產工藝操作簡單、產品價格低廉,但投放過程中的用量較大。而有機高分子絮凝劑投加量少,效果好,使用廣泛。
②阻垢分散劑
在工業循環冷卻系統及鍋爐在使用水的過程中,隨著水溫上升,其中含有的可溶解物質變得不可溶,并在接觸水的表面上產生了沉積物,就形成了水垢。特別是使用硬水時,水垢生成更為明顯,所謂“硬水”是指水中所溶的礦物質成分多,尤其是鈣和鎂。
水垢的形成將會帶來一系列問題,如循環冷卻水的冷卻效果降低,促進冷卻水系統中微生物的繁衍和生長,引起垢下腐蝕,影響水處理藥劑的使用效果等。冷卻水系統中的沉積物除水垢,例如碳酸鈣垢之外,還有淤泥,例如泥沙;腐蝕產物,例如鐵銹;生物沉積物,例如微生物粘泥。因后三者的生成物在沉積之前都是不溶于水的,人們通常把他們稱為污垢。
阻垢分散劑就是能夠控制產生污垢和水垢的一種物質。聚合物阻垢分散劑分為天然和合成兩類。天然聚合物阻垢分散劑主要有淀粉、丹寧、木質素等,但由于產品不穩定、雜質含量高,目前已經使用較少。合成聚合物阻垢分散劑主要包含羥酸類、磺酸類和含磷類。按照合成單體的種類,聚羥酸阻垢劑可分為均聚物阻垢劑和共聚物阻垢劑,均聚物阻垢劑有聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、水解馬來酸酐;共聚物阻垢劑有丙烯酸-丙烯酸羥丙酯共聚物,苯乙烯磺酸-馬來酸酐共聚物等。
含磷阻垢劑常見的是聚磷酸鹽和有機膦酸,聚磷酸鹽有三聚磷酸鈉和六偏磷酸納,PBTCA是典型的膦羥酸。含磷羥酸聚合物阻垢分散性能良好,磷含量低。隨著環境對排污的限制和水處理技術的發展,逐步出現了聚環氧琥珀酸、聚天冬氨酸等生化降解性能優良的綠色阻垢劑。
③緩蝕劑
金屬腐蝕是指金屬材料受周圍介質的作用而損壞。金屬的銹蝕是最常見的腐蝕形態。腐蝕時,在金屬的界面上發生了化學或電化學多相反應,使金屬轉入氧化(離子)狀態。這會顯著降低金屬材料的強度、塑性、韌性等力學性能,破壞金屬構件的幾何形狀,增加零件間的磨損,惡化電學和光學等物理性能,縮短設備的使用壽命。按腐蝕過程可分為化學腐蝕和電化學腐蝕;按金屬腐蝕破壞的形態和腐蝕區的分布可分為全面腐蝕和局部腐蝕;還有按腐蝕的環境條件可分為高溫腐蝕和常溫腐蝕;干腐蝕和濕腐蝕等。在金屬表面覆蓋各種保護層,把被保護金屬與腐蝕性介質隔開,是防止金屬腐蝕的有效方法。
向腐蝕介質中加入微量或少量(無機的、有機的)化學物質,使金屬材料在該腐蝕介質中的腐蝕速度明顯降低,直至停止,同時還保持著金屬材料原來的物理機械性能,這樣的化學物質被稱為緩蝕劑。根據產品的化學成分分類,可分為無機緩蝕劑、有機緩蝕劑。根據緩蝕劑的作用機理分類,分為陽極型,陰極型和混合型。根據緩蝕劑形成的保護膜的類型,緩蝕劑可分為氧化膜型、沉積膜型和吸附膜型。
陽極型緩蝕劑多為無機強氧化劑,如鉻酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽、釩酸鹽、亞硝酸鹽、硼酸鹽等。它們的作用是在金屬表面陽極區與金屬離子作用,生成氧化物或氫氧化物氧化膜覆蓋在陽極上形成保護膜。這樣就抑制了金屬向水中溶解。陰極型緩蝕劑有鋅的碳酸鹽、磷酸鹽和氫氧化物,鈣的碳酸鹽和磷酸鹽。陰極型緩蝕劑能與水中與金屬表面的陰極區反應,其反應產物在陰極沉積成膜,隨著膜的增厚,陰極釋放電子的反應被阻擋。某些含氮、含硫或羥基的、具有表面活性的有機緩蝕劑,其分子中有兩種性質相反的極性基團,能吸附在清潔的金屬表面形成單分子膜,它們既能在陽極成膜,也能在陰極成膜,阻止水與水中溶解氧向金屬表面的擴散,起了緩蝕作用,巰基苯并噻唑、苯并三唑、十六烷胺等屬于此類緩蝕劑。除了中和性能的水處理藥劑,大部分水處理用的緩蝕劑的緩蝕機理是在與水接觸的金屬表面形成一層將金屬和水隔離的金屬保護膜,以達到緩蝕目的。
④殺菌滅藻劑
殺菌滅藻劑,又稱殺生劑、殺菌劑,是一種能殺死水中細菌和其他簡單生命體的化學品。由于循環冷卻水的溫度、pH適宜,營養豐富,因此容易滋生微生物,產生生物粘泥,從而造成管線、設備及冷卻塔的堵塞和結垢,降低熱交換器的傳熱效率和冷卻塔的冷卻效率,造成藥劑失效或部分失效,使藥劑不能發揮應有的緩蝕阻垢效能,生物生長繁殖還帶來了腐蝕問題。殺菌滅藻劑按作用機理不同可分為氧化型和非氧化型兩大類。
氧化型開發較早,品種較多,主要包括:氯氣、嗅系殺生劑、二氧化氯、過氧化物和臭氧等五大類;在非氧化型方面,我國成功研制了鹵代海因、異嚷哩琳酮、季銨鹽和季麟鹽等殺菌滅藻劑產品,實現工業應用的主要以季銨鹽及其復配物為主,代表產品為十二烷基二甲基節基氯化銨。水系統中藻類和其它微生物種類多樣,單一用藥易產生抗藥性,這就要求殺菌滅藻劑品種必須多樣化且氧化型與非氧化型能夠復配使用,才能滿足不同系統需要。