[科普中国]-化学水处理剂

原理及分类

化学水处理剂主要是通过化学的方法处理污水，循环水，主要分类有：缓蚀剂，阻垢剂，杀菌剂，絮凝剂。

缓蚀剂作为水介质的缓蚀剂有很多，如铬酸盐、锌盐、磷酸盐、硝酸盐、硅酸盐等。随着环保要求的提高，已在冷却水中大量使用有机磷酸盐，如氨基三叉三二膦酸( ATMP)、羟基乙叉二胫膦酸( HEDP)、乙二胺四甲叉四膦酸( EDTMP)等，还有有机磷酸酯，如三元醇磷酸酯、六元醇磷酸酯等，专用于铜的缓蚀剂是琉基苯骈噻唑和苯骈三氮唑。钼酸盐和钨酸盐作为缓蚀剂最近开始进行推广应用。芳香唑类是用于铜及其合金的缓蚀剂，主要是琉基苯骈噻唑和苯骈三氮唑2。

阻垢剂有机膦酸、低分子量丙烯酸聚合物和共聚物的采用，是对无机阻垢控制的重大突破，有机多元膦酸既是一类阴极型缓蚀剂，也是一类非化学当量阻垢剂，具有明显的溶限效应和对钙、镁、铜、锌等离子的螯合能力以及与其它药剂的协同效应，因此目前大量用于水处理中。

水溶性聚合物是作为阻垢分散引入处理配方的，70年代以来逐渐由均聚物演变成二元共聚物，并进一步开发了二元共聚物、四元共聚物，这是80年代以来研究开发中最活跃的领域2。

到目前为止，水溶性聚合物的开发可归纳为以下几类:

均聚物：聚丙烯酸、聚马来酸等，其主要性能是对碳酸钙有抑制分散作用。

二元共聚物：丙烯酸/马来酸或丙烯酸/丙烯酸羟烷基酯共聚物等。除能抑制碳酸钙外，还有优良的抑制磷酸钙垢的能力。

带强性基团的二元共聚物：磺化苯乙烯/马来酸共聚物，丙烯酸/2-丙烯酰胺/2-甲基磺酸共聚物及丙烯酸/3-烯丙醇基-2-羟基丙基磺酸共聚物等。能阻磷酸钙、磷酸钙垢，对锌离子有稳定作用，对氧化铁和粘泥分散性能好。

新型三元或四元共聚物：丙烯酸/磺酸/非离子三元共聚物，丙烯酸/丙烯酰胺/丙烯酸羟烷基酯共聚等。主要特点是价格低，性能好，有的还有特殊作用，如能稳定锰离子等，主要是阻垢，甚至可参与缓蚀。

目前我国在含磺酸基共聚物的开发上进展较大，对含磷聚合物的开发也初见成效。

杀生剂磷系水处理技术的关键是控制菌藻的滋生。因此杀生剂的使用有重要意义。国内现已生产的冷却水用杀生剂品种中， NL-4属氯酚类，由于毒性大，应属逐渐淘汰之类。而克菌强和溴类杀生剂是性能较好的杀生剂。它具有广谱性，杀生速度也较快。杀生剂有两种类型，一种是氧化型杀生剂，另一种是非氧化型杀生剂2。

净化剂油田水处理中应用的一种专用的化学品，能除去含油污水中的机械杂质和油，其作用除了上述絮凝剂所起的分离悬浮固体或机械杂质以外，还具有油水分离的净化作用。因此，这种净化剂中除含有一般絮凝剂成分如铝盐、聚丙烯酰胺等以外，常含有一些表面活性剂。对于净化剂的净化效果，一般采用薄膜过滤器加以测定，用滤膜因数（见过滤）的大小表示净化效果的好坏2。

清洗剂一类具有清洗作用的化学品。在水处理的预处理步骤中，常常需要用一些化学品清洗金属设备表面的沉积物，如腐蚀产物和水垢以及微生物粘泥等。根据清洗的不同要求，清洗剂可以分为酸洗剂如盐酸、硫酸、氢氟酸、柠檬酸等；钝化剂如苯甲酸钠等。目前，所用的磺化琥珀酸二（α-乙基己酯）钠盐，则是一种表面活性剂，作为专用清洗剂，用于清洗金属表面的油污和浮锈等杂质2。

氧化型杀生剂

最常用的是氯气。据全国16家大化肥厂统计，全年杀生剂用量为915吨，其中液氯为752吨，占82%。但是液氯的使用已引起很多用户的疑虑，一方面是因为液氯需用钢瓶运输，使用有很多安全总是另一方面氯气在碱性水处理中效果不佳，另外氯与水中的微量有机化合物可能生成二 唑等致癌物，帮应用在逐渐下降。这样，一些比较安全的氧化型杀生剂相继得到广泛使用，如二氧化氯、二氯异氰尿酸钠、次氯酸钠等2。

溴的化合物作为新型杀生齐现已引起国内水处理界的注意。溴类杀菌灭藻剂也是一种氧化型杀生剂。常用的溴杀生剂有：卤化海因：溴氯二甲基海因（BCDMH）、二溴二甲基海因（DBDMH）、溴氯甲乙基海因（BCMEH）、二氯二甲基海因（DCDMH）等，国外80年代就大量使用，中国则刚刚开始生产这类药剂。

非氧化型杀生剂

主要是二硫氰基甲烷和洁尔灭，这两种杀生剂目前使用范畴较大，使用效果也颇佳。但前者的缺点是在碱性水处理中效果不好，后者有大量泡沫产生。 戊二醛是另一种国内开始使用的杀生剂。并很可能会得到较为广泛的应用2。

无机凝聚剂

作为低分子的无机絮凝剂，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。

近年来无机高分子絮凝剂发展迅速，目前主要品种有聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAs)、 聚合硫酸铁（PTS）和聚合氯化铁（PFC）几种。前三种国内外都有定型产品，聚合氯化铁尚处于研制开发阶段。聚合氯化铝是上述产品中技术最成熟、市场销量最大的一种。

复合型无机高分子絮凝剂是近年来开发的，复合品种很多，如阴离子复合型（如PAC中引入硫酸根，引入氯根等）、阳离子复合型（如PAC中引入三价铁离子等）、多种离子复合型（铁、硫酸根、氯根的复合等）、无机-有机复合型（ PAC与聚丙烯酰胺复合）等2。

有机絮凝剂

絮凝剂一般指有机水溶性高分子化合物，我国主要品种是聚丙烯酰 ，品种有阳、阴和中性三种，形态有胶体、干粉。全国总生产能力约6万吨。

絮凝剂的种类

聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺、非离子聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、聚合氯化铝铁。

水处理剂应用主要应用1 城市污水 用从城市生活污水中分离出的具有絮凝、降解作用的高效混合菌群对生活污水进行处理，可使污水 COD 和 BOD 的去 除率达到 100 %。

2 建材废水 含有高悬浮物的建筑材料加工废水也是较难处理的一类废水，例如陶瓷厂废水，主要包括胚体废水和釉药废水两种， 前者主要含有较多的黏土颗粒，后者除含黏土颗粒外，还有相当数量釉药。当添加 NOC-1 后 5 min，胚体废水的浊度从原来1.4 降低到 0.043；釉药废水的浊度从17.2 下降到 0.35；浊度去除率分别为 96.6 %和 97.9 %，可得到几乎透明的上清液.用红平红球菌产生的絮凝剂处理瓦厂废水，处理后的上清液几乎是透明的，活性石灰是由石灰石高温煅烧后的产物,作为化学水处理剂使用是经过消石灰机将活性石灰消化成石灰乳,然后跟水中的重碳酸盐反应,以降低水中的硬度3。

3 其他应用 由于水处理絮凝剂具有安全、无毒的特性，逐渐在食品废水处理中被采用 ，并达到了满意的效果。

此外，微生物絮凝剂还可广泛应用于城市污水、医院污水、石化废水、造纸废液、制药废水等多方面的处理过程中。

水处理剂的生产过程中存在使用的原料基本上均为有机溶剂且均含有毒性，且在生产过程中消耗大量能源，并在一定程度上对环境带来了新的污染，因此，化学水处理剂生产的发展方向应是研究无毒或少毒的水处理配方，改进老工艺，应用 DCS 或PLC系统实施在线监测和操控，提高生产自动化程度，从而达到减少自身生产的污染，降低能源消耗，提高产品质量的效果

其它除上述水处理剂外，我国还生产一系列与水处理技术配套的药剂，主要有清洗剂、予膜剂、消泡剂、杀生增效剂、酸洗缓蚀剂、原水预处理用的絮凝剂等。这些药剂大多是复配产品，根据目前使用来看效果都很好。例如清洗剂，有开车前用的清洗剂，也有不停车情况下的清洗剂。予膜剂有六偏磷酸钠与硫酸锌的配方，也有将运行的水处理剂加大浓度至10-30倍用作予膜剂的。消泡剂和杀生增效剂大多是各种表面活性剂的复配物。酸洗缓蚀剂有用于盐酸、硫酸，也有用于硝酸、氢氟酸的2。