水处理药剂原理探究

   日期:2021-05-24     浏览:522    
核心提示:水处理行业针对药剂产品覆盖较多,如阻垢缓蚀剂、阻垢分散剂、杀菌灭藻剂、螯合剂、粘泥剥离剂、 清洗预膜剂、除氧剂、反渗透阻垢剂、清洗剂、杀菌剂等,可以满

水处理行业针对药剂产品覆盖较多,如阻垢缓蚀剂、阻垢分散剂、杀菌灭藻剂、螯合剂、粘泥剥离剂、 清洗预膜剂、除氧剂、反渗透阻垢剂、清洗剂、杀菌剂等,可以满足多样化水处 理化学药剂需求。本篇将重点围绕絮凝剂 ,阻垢分散剂,缓蚀剂,杀菌灭藻剂进行详细原理探讨与阐述

 

絮凝剂


絮凝剂是能将水溶液中的溶质、胶体或悬浮物颗粒产生絮状物沉淀的一种化合物。絮凝是废水处理的一种重要方法,是一种应用最广泛、经济、简便的水处理技术。通过絮凝作用,可使污水中悬浮微粒形成矾花,并在沉降过程中互相碰撞,使絮状物颗粒变大逐渐沉淀于底部,最后经水处理构筑物将其分离除去,达到净化水的目的。

 

根据水体中胶体颗粒脱稳凝聚过程的作用机理不同,可以分为混凝剂和絮凝剂。混凝剂是指通过表面双电层压缩和电中和而使溶质胶体或悬浮颗粒脱稳的药剂,这类药剂主要是无机类药剂。絮凝剂是指将溶质胶体或悬浮颗粒之间产生架桥作用以及在沉降过程中产生卷扫作用的药剂,这类药剂主要是高分子药剂。

 

根据行业习惯统称,在废水处理过程中,将起凝聚作用的药剂统称为混凝剂(或凝聚剂),将起架桥作用的有机高分子化合物称为絮凝剂;在水处理实际应用中,常将所用的药剂统称为絮凝剂。

 

无机絮凝剂包括硫酸铝、碱式氯化铝、硫酸亚铁、氯化亚铁等;有机絮凝剂主要是高分子聚合物,大量使用的高分子有机絮凝剂如聚丙烯酸胺、聚丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸盐、聚氧化乙烯等。无机盐类絮凝剂的品种较少,主要是一些铝盐、铁盐及其水解聚合物等,这种絮凝剂的特点是生产工艺操作简单、产品价格低廉,但投放过程中的用量较大。而有机高分子絮凝剂投加量少,效果好,使用广泛。

 

阻垢分散剂


在工业循环冷却系统及锅炉在使用水的过程中,随着水温上升,其中含有的可溶解物质变得不可溶,并在接触水的表面上产生了沉积物,就形成了水垢。特别是使用硬水时,水垢生成更为明显,所谓“硬水”是指水中所溶的矿物质成分多,尤其是钙和镁。

 

水垢的形成将会带来一系列问题,如循环冷却水的冷却效果降低,促进冷却水系统中微生物的繁衍和生长,引起垢下腐蚀,影响水处理药剂的使用效果等。冷却水系统中的沉积物除水垢,例如碳酸钙垢之外,还有淤泥,例如泥沙;腐蚀产物,例如铁锈;生物沉积物,例如微生物粘泥。因后三者的生成物在沉积之前都是不溶于水的,人们通常把他们称为污垢。

 

阻垢分散剂就是能够控制产生污垢和水垢的一种物质。聚合物阻垢分散剂分为天然和合成两类。天然聚合物阻垢分散剂主要有淀粉、丹宁、木质素等,但由于产品不稳定、杂质含量高,目前已经使用较少。合成聚合物阻垢分散剂主要包含羟酸类、磺酸类和含磷类。按照合成单体的种类,聚羟酸阻垢剂可分为均聚物阻垢剂和共聚物阻垢剂,均聚物阻垢剂有聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、水解马来酸酐;共聚物阻垢剂有丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物,苯乙烯磺酸-马来酸酐共聚物等。


含磷阻垢剂常见的是聚磷酸盐和有机膦酸,聚磷酸盐有三聚磷酸钠和六偏磷酸纳,PBTCA是典型的膦羟酸。含磷羟酸聚合物阻垢分散性能良好,磷含量低。随着环境对排污的限制和水处理技术的发展,逐步出现了聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸等生化降解性能优良的绿色阻垢剂。


缓蚀剂


金属腐蚀是指金属材料受周围介质的作用而损坏。金属的锈蚀是最常见的腐蚀形态。腐蚀时,在金属的界面上发生了化学或电化学多相反应,使金属转入氧化(离子)状态。这会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能,破坏金属构件的几何形状,增加零件间的磨损,恶化电学和光学等物理性能,缩短设备的使用寿命。按腐蚀过程可分为化学腐蚀和电化学腐蚀;按金属腐蚀破坏的形态和腐蚀区的分布可分为全面腐蚀和局部腐蚀;还有按腐蚀的环境条件可分为高温腐蚀和常温腐蚀;干腐蚀和湿腐蚀等。在金属表面覆盖各种保护层,把被保护金属与腐蚀性介质隔开,是防止金属腐蚀的有效方法。

 

向腐蚀介质中加入微量或少量(无机的、有机的)化学物质,使金属材料在该腐蚀介质中的腐蚀速度明显降低,直至停止,同时还保持着金属材料原来的物理机械性能,这样的化学物质被称为缓蚀剂。根据产品的化学成分分类,可分为无机缓蚀剂、有机缓蚀剂。根据缓蚀剂的作用机理分类,分为阳极型,阴极型和混合型。根据缓蚀剂形成的保护膜的类型,缓蚀剂可分为氧化膜型、沉积膜型和吸附膜型。

 

阳极型缓蚀剂多为无机强氧化剂,如铬酸盐、钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐、亚硝酸盐、硼酸盐等。它们的作用是在金属表面阳极区与金属离子作用,生成氧化物或氢氧化物氧化膜覆盖在阳极上形成保护膜。这样就抑制了金属向水中溶解。阴极型缓蚀剂有锌的碳酸盐、磷酸盐和氢氧化物,钙的碳酸盐和磷酸盐。阴极型缓蚀剂能与水中与金属表面的阴极区反应,其反应产物在阴极沉积成膜,随着膜的增厚,阴极释放电子的反应被阻挡。某些含氮、含硫或羟基的、具有表面活性的有机缓蚀剂,其分子中有两种性质相反的极性基团,能吸附在清洁的金属表面形成单分子膜,它们既能在阳极成膜,也能在阴极成膜,阻止水与水中溶解氧向金属表面的扩散,起了缓蚀作用,巯基苯并噻唑、苯并三唑、十六烷胺等属于此类缓蚀剂。除了中和性能的水处理药剂,大部分水处理用的缓蚀剂的缓蚀机理是在与水接触的金属表面形成一层将金属和水隔离的金属保护膜,以达到缓蚀目的。

 

杀菌灭藻剂


杀菌灭藻剂,又称杀生剂、杀菌剂,是一种能杀死水中细菌和其他简单生命体的化学品。由于循环冷却水的温度、pH适宜,营养丰富,因此容易滋生微生物,产生生物粘泥,从而造成管线、设备及冷却塔的堵塞和结垢,降低热交换器的传热效率和冷却塔的冷却效率,造成药剂失效或部分失效,使药剂不能发挥应有的缓蚀阻垢效能,生物生长繁殖还带来了腐蚀问题。杀菌灭藻剂按作用机理不同可分为氧化型和非氧化型两大类。


氧化型开发较早,品种较多,主要包括:氯气、嗅系杀生剂、二氧化氯、过氧化物和臭氧等五大类;在非氧化型方面,我国成功研制了卤代海因、异嚷哩琳酮、季铵盐和季麟盐等杀菌灭藻剂产品,实现工业应用的主要以季铵盐及其复配物为主,代表产品为十二烷基二甲基节基氯化铵。水系统中藻类和其它微生物种类多样,单一用药易产生抗药性,这就要求杀菌灭藻剂品种必须多样化且氧化型与非氧化型能够复配使用,才能满足不同系统需要。

 
 
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