第一節(jié) 產(chǎn)品定義、性能及應(yīng)用特點(diǎn)

1、產(chǎn)品定義

工業(yè)水處理藥劑主要指工業(yè)水處理所用的化學(xué)藥品，包括冷卻水、鍋爐水和油田用水等工業(yè)水處理用的阻垢劑、緩蝕劑、分散劑、殺菌滅藻劑、消泡劑、絮凝劑、除氧劑、污泥調(diào)節(jié)劑和螯合劑等。原水和污水處理用的凝聚劑和絮凝劑也包括在水處理藥劑中。

2、產(chǎn)品性能及應(yīng)用特點(diǎn)

工業(yè)水處理藥劑的主要作用是控制水垢、污泥的形成，減少泡沫，減少與水接觸的材料的腐蝕，除去水中的懸浮固體和有毒物質(zhì)，除臭脫色，軟化和穩(wěn)定水質(zhì)等。因此水處理藥劑包括凝聚劑、絮凝劑、阻垢劑、緩蝕劑、分散劑、殺菌劑、清洗劑、預(yù)膜劑、消泡劑、脫色劑、螯合劑、除氧劑及離子交換樹脂。

工業(yè)水處理藥劑屬于精細(xì)化工的范疇，相對于常用化學(xué)品，它具有精細(xì)化學(xué)品的許多特性，如生產(chǎn)規(guī)模一般不大，因此建廠設(shè)備投資少，產(chǎn)量??；產(chǎn)品品種多，品種的更新?lián)Q代快；附加產(chǎn)值大；技術(shù)服務(wù)必不可少；各種產(chǎn)品，尤其是復(fù)配產(chǎn)品，具有很強(qiáng)的專用性。

水處理氧化金屬表面生成一層連續(xù)致密的含有γ-Ｆｅ2Ｏ3的具有抗腐蝕作用的鈍化薄膜，可在鄰近區(qū)域擴(kuò)散而達(dá)到緩蝕的目的。典型的是鉻酸鹽、亞硝酸鹽。但由于二者的毒性現(xiàn)已基本不用，只亞硝酸鹽還用于密閉循環(huán)冷卻水中。取而代之的是鉬酸鹽、鎢酸鹽和鎢雜多酸。該類緩蝕劑用量往往較大，因為如果加入量不夠，不足以使陽極全部鈍化，則腐蝕會集中在未鈍化完全的部位進(jìn)行，從而引起危險的點(diǎn)蝕。

水處理沉淀膜型緩蝕劑能與介質(zhì)中的離子反應(yīng)，在金屬表面形成沉淀膜。雖然沉淀膜的厚度比鈍化膜厚，但致密性、附著力較差，所以緩蝕效果不如鈍化膜，但由于該類緩蝕劑用量小且價格便宜，其應(yīng)用與 研究 尤其是含磷緩蝕劑的 研究 與應(yīng)用最為活躍。硅酸鹽作為緩蝕劑，其最大的優(yōu)點(diǎn)是操作容易、沒有危險、無毒、無害、價格低廉，但該類物質(zhì)存在易于成垢、成垢后不易清除的缺點(diǎn)，且緩蝕效果不夠理想，所以硅系緩蝕劑目前只在少數(shù)廠使用，還沒有使用在濃縮倍數(shù)高或換熱器熱強(qiáng)度高的裝置中。聚磷酸鹽是目前應(yīng)用最廣泛最經(jīng)濟(jì)的緩蝕劑，常用的是六偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉。該類緩水處理蝕劑用量小、成本低、無毒，并有阻垢功能。該類物質(zhì)需要有一定的溶解氧，且有Ｃａ2+、Ｚｎ2+等離子共存時可提高其緩蝕性能。聚磷酸鹽一個很大的問題是易于水解，水解后緩蝕性能下降，易形成Ｃａ3(ＰＯ4)2垢且難以去除。再者其水解產(chǎn)物作為微生物的營養(yǎng)源，促進(jìn)了循環(huán)水的菌藻的滋生，對環(huán)境也會造成富營養(yǎng)化污染。有機(jī)膦酸鹽與聚磷酸鹽在許多方面相似，水處理抗水解性能大大優(yōu)于聚磷酸鹽，從而避免了聚磷酸鹽使用的缺點(diǎn)，所以70～80年代以來發(fā)展極為迅速，已先后開發(fā)出氨基三甲叉膦酸(ＡＴＭＰ)、羥基乙叉二膦酸(ＨＥＤＰ)、乙二胺四甲叉瞵酸(ＥＤＴＭＰ)、二亞乙基三胺五亞甲基膦酸(ＤＴＰＭＰ)、2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸(ＰＢＴＣＡ)等系列產(chǎn)品。該類產(chǎn)品已逐漸取代了聚磷酸鹽。

水處理吸附膜型緩蝕劑為有機(jī)化合物，分子結(jié)構(gòu)中同時含有吸附基和疏水基，吸附基在金屬表面定向吸附后，疏水基在外圍形成一層屏蔽或阻擋層，將金屬表面與金屬離子及溶解氧隔離，抑制了金屬腐蝕。當(dāng)金屬表面清潔而呈現(xiàn)活性時，吸附膜表現(xiàn)出很好的防蝕效果，但如果金屬表面有腐蝕產(chǎn)物覆著或有沉積物，就不能提供適宜的條件形成防蝕膜。

有機(jī)膦酸是一類具有Ｃ-Ｐ鍵的化合物，分子中含有與碳原子直接相連的磷酸基，60年代開始用于冷卻水化學(xué)處理，直到現(xiàn)在成為水處理藥劑最廣泛應(yīng)用和 研究 最多的系列。該系列已形成四代產(chǎn)品:ＨＥＤＰ(ＡＴＭＰ)→ＰＢＴＣＡ→ＨＰＡＡ→(ＰＡＰＥＭＰＰＯＣＡ)<7>?，F(xiàn)主要應(yīng)用的還是第一代和第二代產(chǎn)品，第三代和第四代產(chǎn)品也已 研究 出來和商品化。膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸(ＰＢＴＣＡ)ＰＢＴＣＡ分子中同時引人了-ＰＯ3Ｈ2基團(tuán)和-ＣＯ2Ｈ基團(tuán)，水處理具有獨(dú)特的緩蝕阻垢性能。其緩蝕效果優(yōu)于ＨＥＤＰ、ＡＴＭＰ等第一代產(chǎn)品<8>，且穩(wěn)定性能高，適合在高溫、高硬度、高濃縮倍數(shù)的冷卻水系統(tǒng)中使用。此外，ＰＢＴＣＡ具有優(yōu)異的穩(wěn)定鋅離子作用，即使在ｐＨ=95的環(huán)境下也可以使鋅離子穩(wěn)定在水中而不產(chǎn)生Ｚｎ(ＯＨ)2沉淀，還有ＰＢＴＣＡ耐氧化性優(yōu)于第一代產(chǎn)品。羥基膦基乙酸(ＨＰＡ)。ＨＰＡ<Ｈ2Ｏ3ＰＣＨ(ＯＨ)ＣＯＯＨ>是Ｃｉｂａ-Ｇｅｉｇｙ公司開發(fā)的一種新型膦羧酸。ＨＰＡ與ＨＥＤＰ、ＰＢＴＣＡ相比，緩蝕能力大大提高。它能適用于軟水，低硬度水中，在低濃度下有很好的緩蝕效果，毒性低，相溶性好，與Ｚｎ2+復(fù)配增效作用明顯，可比得上Ｃｒ6+/Ｚｎ2+復(fù)配。ＨＰＡ是目前緩蝕性能最好的膦系產(chǎn)品。水處理緩蝕劑從最初的鉻酸鹽、聚磷酸鹽到有機(jī)膦酸鹽；從高磷、含金屬的配方到低磷、全有機(jī)配方；從單一的鉻系、磷系配方到鉬系、鎢系、硅系、全有機(jī)系等配方，顯示出水處理緩蝕劑正朝著多品種、高效率、低毒性等方向發(fā)展，并且近幾年來在新品種、新配方的發(fā)展 研究 中取得了許多可喜的成果。

磷系緩蝕劑污染環(huán)境，促進(jìn)冷卻水中藻類的生長，導(dǎo)致磷垢、赤潮等現(xiàn)象，因此，禁磷和限磷的呼聲越來越高，現(xiàn)在，世界許多國家和地區(qū)都相繼采取了禁磷和限磷的措施。因而開發(fā)非磷緩蝕劑已經(jīng)引起人們的重視，近年來也取得了相應(yīng)的成果。1烷基環(huán)氧羧酸酯(ＡＥＣ)。ＡＥＣ是水處理集團(tuán)開發(fā)的ＣｏｎｔｉｎｕｕｍＡＥＣ中的一組分。Ｂｅｔｓ認(rèn)為Ｃｏｎｔｉｎｕｕｍ具有極高的安全和環(huán)保性能，允許在高濃縮倍數(shù)下運(yùn)行而不引起與濃縮倍數(shù)有關(guān)的問題，因而減少了操作費(fèi)用。ＡＥＣ是唯一的非三價磷沉積物控制劑，可提供比膦酸鹽更好的結(jié)垢控制，也是一個不會在高鈣含量水中沉淀的非三價磷酸鈣抑制劑。由于ＡＥＣ的引入，使總磷排放量減少了30%～50%，是解決高ＰＨ值循環(huán)冷卻水系統(tǒng)腐蝕和結(jié)垢問題的全新方法。

臭氧處理冷卻水的技術(shù)就在美國、日本和西歐等一些發(fā)達(dá)國家興起。臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，與鉻酸鹽相似能在金屬表面上形成一層γ-Ｆｅ2Ｏ3氧化膜，降低腐蝕速度，且臭氧的強(qiáng)殺生作用，有效地控制了循環(huán)水中微生物的生長，減輕了生物污垢及其引起的垢下腐蝕。并且臭氧氧化垢層基質(zhì)中的有機(jī)物成分，使垢層變松脫落，起到了阻垢的作用。因此臭氧作為單一使用的水處理劑，操作簡單、排污量少、既能節(jié)水、節(jié)能又不存在二次污染，對循環(huán)冷卻水的緩蝕、阻垢、殺菌藻等方面均有良好的效果，是一種徹底綠色的水處理技術(shù)。

第二節(jié) 發(fā)展歷程

我國水處理技術(shù)起始于50年代，從原蘇聯(lián)引進(jìn)化工技術(shù)的同時已開始使用無機(jī)磷酸鹽作水處理劑。70年代在引進(jìn)大化肥裝置同時開始引進(jìn)水處理技術(shù)，主要是引進(jìn)美國貝茲公司的技術(shù)，80年代初又從美國Nalco公司引進(jìn)了磷酸酯水處理技術(shù)和從日本栗田公司引進(jìn)T-225堿水處理配方。

在此基礎(chǔ)上，我國處行開發(fā)了國產(chǎn)化的水處理技術(shù)和水處理劑，污水處理技術(shù)從60年代一級處理開始，目前大多采用二級處理，絮凝劑和凝聚劑從50年代即已開始生產(chǎn)，但在60年代才應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，80年代開發(fā)了許多新型藥劑。

我國有機(jī)絮凝劑的生產(chǎn)以聚丙烯酰胺系列產(chǎn)品為主，品種以非離子和陰離子型為主，陽離子型產(chǎn)品很少。其中產(chǎn)量較大，品種較多的生產(chǎn)廠是廣州南中塑料廠。

到2000年，各種水處理劑除個別品種在制備技術(shù)上有所突破外，現(xiàn)已生產(chǎn)應(yīng)用的品種仍占主導(dǎo)地位。各類品種的平均年增長率將在5％-6％左右。

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