简析无磷水处理剂的应用与发展

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摘要：水处理剂是工业用水、生活用水、废水处理过程中所必需使用的化学药剂。我国目前生产的水处理剂已基本满足我国的生.产要求，但与绿色、环保的要求还有一定的差距。本文根据分析我国目前绿色无磷水处理剂的应用现状，提出了未来的研究发展方向，

关键词：无磷水处理剂；应用；发展

1，前言

随着科学技术的不断发展和人们环保意识的增强，新型绿色水处理剂已成为国内外竞相研究的热点。研发无毒、无污染、易降解、对环境无害的水处理剂已成为重要的研究方向。

2、我国水处理剂发展现状

2.1目前，我国水处理剂大部分属于有机磷配方，部分企业还采用无机磷配方。尽管磷无毒，但作为营养源，它可使水体富营养化，促使微生物特别是藻类过渡繁殖，造成鱼虾及微生物因缺氧而大量死亡、水体发黑、发臭、湖水水华、海水赤潮等危害，从而破坏生态平衡。

2.2在工业生产中冷却水占工业用水的比例很高，约为80％。石油化工和冶金等工业的冷却水比例在90％左右，而电力工业冷却水占总用水量比例甚至高达99％。目前，冷却水系统多用磷系复合配方，以防止金属材料在水中腐蚀与结垢。自70年代初，磷系水处理剂被发现并应用于工业循环水中以来，因为其无毒、低价及具有好的缓蚀与阻垢性能，目前在水处理中仍占绝对主导的地位。一方面，它为解决工业循环水系统的腐蚀与结垢问题作出了巨大的积极贡献，没有聚合磷和有机磷存在，就没有工业循环水系统和生产装置安全长周期运行，磷系水处理剂给社会带来了巨大的财富。另一方面，因为磷系水处理剂会给工业废水带来大量的含磷化合物，造成环境的不友善，因而人们试图研究其他的“绿色产品”来替代它。

2.3有机磷配方的水处理剂不能完全达到水处理的要求，因而为了保证水处理的质量研究出完全符合要求的无磷水处理剂势在必行。

3，我国水处理剂的研发目标

随着科学的不断发展，化学这门学科也在不断的向更高的领域发展，人们对环保的重视，开始提倡“绿色化学”的概念。作为化学工艺产物的水处理剂当然也在向绿色方向发展。绿色水处理剂研发的目标为

3.1减少排放和废物，目标是零排放；

3.2提高材料、能源和水的使用效率，大量使用再生材料，更多依靠可再生资源；

3.3更安全的流程、分配和产品；

3.4通过诸如生命周期评价之类的手段减少总的系统影响；

3.5使每一个资源能创造更多的消费和社会价值；

3.6用绿色化学改变社会生活。

我们把研究的眼光放在流程终端控制废物之上，注视化学生产的整个生命周期，去创造新的方法，能更有效地生产有用的产品而废物较少，或者干脆没有废物。无磷水处理剂能满足这样的要求。

4，无磷水处理剂的特点

4.1减轻水质的富营养化，减轻环境污染；

4.2有利于减轻循环水系统的细菌腐蚀和苔藻生长，从而减少循环水杀菌灭藻剂的用量，减轻氯气消毒后带来的二次污染；

4.3避免循环水系统Ca3(P04)2垢的形成，提高冷换设备的传热系数，降低能量消耗；

4.4为开发可排放污水回用于循环水系统的高效缓蚀剂及配方提供了新的技术途径。

5，水处理剂的种类

我国水处理剂的品种主要有阻垢剂、缓蚀剂、杀菌灭藻剂、无机凝聚剂、有机絮凝剂等几大类。

6，我国现应用的无磷水处理剂的品种

6.1工业水中大量使用的含磷阻垢缓蚀剂，对水资源和环境的破坏早已引起了人们的高度重视，我国部分省市在禁止使用含磷洗涤剂的基础上已开始限制含磷阻垢剂的使用，已开发推广了两种无磷阻垢剂：一是以L――天冬氨酸为主要原料合成的聚天冬氨酸；二是利用水溶液聚合工艺合成的丙烯酸――马来酸酐――丙烯酸甲酯三元共聚物。这两种阻垢剂的应用，可以对碳酸钙的阻垢率达到或接近100％，而且量小于含磷系列。

6.2聚谷氨酸是一种可大规模生产的高分子聚合物，可溶于水，能够完全生物降解，由其开发的相对低分子量聚谷氨酸(LMPGA)具有良好的阻垢、缓蚀性能，符合绿色水处理的要求。利用聚谷氨酸的降解性能，可用作水处理剂的阻垢、缓蚀l生能。

6.3以马来酸酐(MA)为原料、钨酸钠为主的复合物为催化剂、双氧水为氧化剂、NaOH为引发剂，合成出环氧琥珀酸(EsA)；然后以Ca(OH)2为引发剂，进一步聚合成聚环氧琥珀酸(PESA)，并对它们进行了红外光谱表征。通过正交实验确定了ESA和PESA的最佳合成工艺条件。结果表明，ESA的最佳合成工艺条件为：反应温度60℃，n(MA)：n(NaOH)＝1：2，反应时间约为1.5 h，复合催化剂的用量(质量分数)为1.0％；PEsA合成的最佳合成工艺条件为：反应温度85℃，反应时间约1.5h，n(Ca(OH)_2)：n(MA)＝1：3，Ca(OH)_2加入批数为2次；在最佳条件下，ESA，PESA的收率分别为95.7％，93.7％。以合成的PESA为主剂组成复合缓蚀阻垢剂可以用在在工业循环水系统进行水处理。

6.4钨酸盐具有无毒、无污染的优点，也不会出现微生物滋生问题，开始受到人们的广泛关注。通过使用于水处理过程中，结果发现水处理剂对温度的适应性很好，有很好的处理效果。

7、我国无磷水处理剂未来的发展方向

面对当前水污染问题，绿色化无疑是当前和未来水处理发展的中心战略。水处理剂产品的绿色化，水处理剂生产方式的绿色化，水处理剂生产反映条件的绿色化已成为工业科学重点研究开发方向。水处理技术和水处理化学品正在全面的向绿色化发展。无毒可生物降解，是限制化学物质在环境累积的一个重要机理。因此，当设计对环境友好、对人身更安全的新型无磷水处理剂是非常必要的。同时在以下几方面也是应该重视的。

7.1产量方面。与先进国家相比，我国无磷水处理剂的产量很低。不能满足日益增长的经济和环保的需要。

7.2品种方面。无磷水处理剂生产的品种还不算多，不能完全满足各类水处理的需要。比如有机高分子絮凝剂品种单一，除聚丙烯酰胺外，只有聚丙烯酸钠和少量聚胺，聚丙烯酰胺的系列化水平很低。

7.3质量方面。我国的无磷水处理剂约80％是由乡镇企业生产的。经过长期发展，出现一批在生产技术及设备、生产规模及治理上达到相当水平的优秀企业，但从整体看，随着乡镇企业潜力的枯竭，治理的滑坡，有不少企业的产品质量有待提高。我国有机高分子絮凝剂除品种少外，在分子量、毒性和速溶性等方面也体现了质量上的差距，这些差距在无磷水处理剂中还是很突出的。

8、更好的适应当前经济的发展采取的措施

8.1对已有的无磷水处理剂复配。由于各种水处理剂自身存在的缺陷，单一组分的应用受到限制，为了获得更好的处理效果，利用协同效应的原理，采用复合水处理剂来控制设备的腐蚀。

8.2天然高分子改性。天然高分子及其衍生物因其原料来源广泛、无毒、易降解、价廉、易回收等特点，是一类“天然绿色”原料和药剂，在水处理界得到高度重视和广泛研究，发展很快。

8.3设计更安全的水处理剂。对人类健康和环境无害是任何化学产品设计的一个重要部分。要设计更安全的绿色水处理剂，就要认识目标产品分子结构对处理等有用功效的贡献，以及对人类健康和环境的危害，通过对结构的修饰和改良使其有用功效最大化，同时使其固有的危害最小化，这样一个更安全的绿色水处理剂的设计就成功了。

8.4研究不产生“三废”的原子经济性反应。原子经济性的目标是在设计化学合成时使原料分子中的原子更多或全部变成最终希望产物中的原子，不产生副产物或废物，达到废物的“零排放”。

9，结束语

无磷水处理剂是当前工业用水、生活用水和废水处理中重要的、必须的绿色环保的化学药剂，它的发展直接影响着我们的生活环境。因此我们必须重视它的发展，采取相应的措施，确保其朝着绿色的方向发展。