水處理劑

      水處理藥劑（也稱作水處理劑、水處理化學(xué)品，Water Treatment Chemicals）是工業(yè)用水、生活用水、廢水處置過程中通常所需的化學(xué)藥劑。主要作用是控制水垢、污泥的形成，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。

      通常根據(jù)產(chǎn)品性能，水處理藥劑可分為絮凝劑、阻垢劑、緩蝕劑、殺菌劑、消泡劑、清洗劑等。此外，還可劃分為一般水處理化學(xué)品和專用水處理化學(xué)品，一般水處理化學(xué)品如明礬、氯、硫酸鐵、 三氯化鐵和聚合氯化鋁等；專用水處理化學(xué)品又分為單一化學(xué)品 （如有機絮凝劑）和配方產(chǎn)品（殺菌劑、防腐劑和阻垢劑等）

1、絮凝劑

絮凝劑根據(jù)其組成不同主要分為以下四類，其中不同種類的絮凝劑又有繁多的細(xì)分： 

（1）無機絮凝劑：根據(jù)組成可分為簡單無機絮凝劑和無機高分子絮凝劑。其中，簡單無機絮凝劑通常又可分為鋁鹽絮凝劑（常見藥劑包括硫酸鋁、氯化鋁和鋁酸鈉）和鐵鹽絮凝劑（包括氯化鐵和硫酸鐵）；無機高分子絮凝劑通常又可分為鋁鹽系列（包括聚氯化鋁和聚硅硫酸鋁）和鐵鹽系列（包括聚合氯化鐵、聚合硫酸鐵、聚合磷酸類復(fù)合鐵鹽和聚合硅酸類復(fù)合鐵鹽）。 

（2）有機高分子絮凝劑：根據(jù)組成可分為天然有機高分子絮凝劑和人工合成高分子絮凝劑。

         <1>天然有機高分子絮凝劑又可分為淀粉衍生物（包括高取代度季銨型陽離子淀粉絮凝劑、高取代度陽離子馬鈴薯淀粉、交聯(lián)和交聯(lián)羧甲基淀粉）、木質(zhì)素衍生物（包括改性季銨鹽木質(zhì)素和層狀雙氫氧化物。）及甲殼素衍生物（包括殼聚糖-聚三甲基氯化銨）等；

       <2>人工合成高分子絮凝劑又可分為非離子型有機高分子絮凝劑（包括聚丙烯酰胺，英文全稱為Polyacrylamide，簡稱PAM）、陰離子型有機高分子絮凝劑（包括聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸鈣、苯乙烯磺酸鹽、木質(zhì)磺酸鹽、丙烯酸和甲基丙烯酸）、陽離子型有機高分子絮凝劑（包括季銨化的PAM）以及兩性PAM聚合物（包括具有羧基和胺甲基的兩性型PAM絮凝劑）。  

（3）微生物絮凝劑：包括微生物菌體作為絮凝劑（如某些細(xì)菌、放線菌、酵母菌、霉菌）、微生物細(xì)胞壁提取絮凝劑（如酵母菌細(xì)胞壁葡聚糖、絲狀真菌細(xì)胞壁殼聚糖）、微生物代謝產(chǎn)物作絮凝劑（如莢膜、黏液質(zhì)）以及基因克隆技術(shù)獲得絮凝劑（如高效遺傳菌株）。  

（4）復(fù)合絮凝劑

2、阻垢劑

      阻垢劑是一類能阻止水中致垢鹽類在設(shè)備表面沉積的物質(zhì)。一般認(rèn)為，阻垢劑起阻垢作用是因為它對水中金屬離子有螯合作用，對微晶有吸附分散作用或晶格畸變作用。 

      阻垢劑一般按照阻垢劑研究的發(fā)展歷程和阻垢劑分子中的官能團進(jìn)行分類，主要分為四大類：

（1）天然聚合物阻垢劑：常見藥劑包括單寧、纖維素、淀粉、木質(zhì)素、殼聚糖、腐植酸鈉等，優(yōu)點是使用較早、來源廣泛，缺點則是加量大、費用高。 

（2）含磷聚合物阻垢劑：此類阻垢劑又分為無機含磷聚合物阻垢劑和有機含磷聚合物阻垢劑。前者常見藥劑包括焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉和六偏磷酸鈉，優(yōu)點是可與多種結(jié)垢金屬離子螯合，缺點是易水解。后者常見藥劑包括羥基乙叉二膦酸、氨基三甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸和多氨基多醚基甲叉膦酸，優(yōu)點是螯合能力強、兼具緩蝕性以及不易水解，缺點是高溫、高堿、高硬水質(zhì)下使用受限，本身易結(jié)垢和污染。

 （3）共聚物阻垢劑：常見藥劑包括丙烯酸類共聚物、磺酸類共聚物、馬來酸酐類共聚物和其它非磷緩蝕阻垢劑。優(yōu)點是活性高、毒性小，缺點是生物可降解性差。 

（4）綠色新型阻垢劑：常見藥劑包括聚環(huán)氧琥珀酸、聚天冬氨酸，優(yōu)點是活性高、高鈣濃度下阻垢效果好以及綠色可降解。

3、緩蝕劑

       緩蝕劑屬于一種兼具經(jīng)濟性、高效性以及通用性的防腐蝕藥劑，目前已廣泛應(yīng)用于電力、石油以及能源等多種工業(yè)生產(chǎn)活動。從 1860 年世界上款緩蝕劑出現(xiàn)，該類藥劑經(jīng)歷了從無機共聚物、高磷、單一應(yīng)用方法，轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C共聚物、無磷以及復(fù)配使用。

（1）按照自身化學(xué)組成可分為：無機緩蝕劑，常見藥劑包括鋅鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽、硅酸鹽、（亞）硝酸鹽、（聚）磷酸鹽及鉻酸鹽；有機緩蝕劑，常見藥劑包括包括膦酸（鹽）、膦羧酸含氮氧的雜環(huán)化合物。不同組成緩蝕劑有不同的性質(zhì)和用途，如鋅鹽緩蝕劑成膜快，膜松軟，多用于冷卻水系統(tǒng)；膦羧酸緩蝕劑與二價離子螯合作用強，適用于低硬、低堿腐蝕性水介質(zhì)。 

（2）按照電化腐蝕部位可分為：陽極型緩蝕劑，常見藥劑包括鉻酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽、釩酸鹽、亞硝酸鹽、硼酸鹽，該類緩蝕劑特點是陽極區(qū)與金屬離子作用形成保護膜，要保持較高濃度以使陽極全部鈍化，否則造成點蝕；陰極型緩蝕劑，常見藥劑包括鋅的碳酸鹽、磷酸鹽和氫氧化物鈣的碳酸鹽和磷酸鹽，該類緩蝕劑特點是在陰極成膜，只需向介質(zhì)中加入可溶性鋅鹽或可溶性磷酸鹽。 

（3）按照保護膜類型可分為：氧化膜型緩蝕劑，常見藥劑包括鉻酸鹽、亞硝酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽、釩酸鹽、正磷酸鹽和硼酸鹽，特點是在氧作用下于金屬表面陽極區(qū)形成氧化膜；沉淀膜型緩蝕劑，常見藥劑包括鋅的碳酸鹽、磷酸鹽和氫氧化物鈣的碳酸鹽和磷酸鹽，特點是緩蝕膜多孔且未與金屬表面直接結(jié)合，附著性不好，效果不如氧化膜型緩蝕劑；吸附膜型緩蝕劑，常見藥劑包括一些含氮、硫、羥基具有表面活性的有機化合物，特點是金屬表面有腐蝕產(chǎn)物或積垢應(yīng)配合表面活性劑加入，幫助成膜。

4、殺菌劑

        殺菌劑，也稱殺菌滅藻劑，在水處理過程中可以抑制、破壞性水中微生物的生長，防止微生物發(fā)生粘泥現(xiàn)象而影響整個水處理系統(tǒng)的運行。

       殺菌劑按藥劑化學(xué)組成不同可分為氧化性殺菌劑和非氧化性殺菌劑兩大類：

（1）氧化性殺菌劑：常見藥劑包括氯氣（優(yōu)點是常用、廉價；缺點是加氯操作不便）、次氯酸鹽（優(yōu)點是常用、廉價；缺點是性質(zhì)不穩(wěn)定）、氯化異氰尿酸（優(yōu)點是兼具緩釋性、殺菌性好、較常用；缺點是不能剝離粘泥）、氯化溴（優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單；缺點是不穩(wěn)定、成本高）、鹵胺（優(yōu)點是性能穩(wěn)定、功效可再生；缺點是成本高）、鹵化海因（優(yōu)點是殺菌性好；缺點是成本高）、二氧化氯（優(yōu)點是殺菌性能；缺點是不穩(wěn)定）、臭氧（優(yōu)點是殺菌性好；缺點是成本高）、過氧化氫以及（優(yōu)點是常用作剝離劑；缺點是臨時性使用）。

（2）非氧化性殺菌劑：常見藥劑包括重金屬化合物（優(yōu)點是品種多、用途廣；缺點是毒性大、難降解、已淘汰）、氯酚（國內(nèi)使用較多；缺點是毒性大、限制使用）、有機氮硫物（常用；缺點是易產(chǎn)生抗藥性）、季銨鹽類（常用；缺點是泡沫多）、活性鹵化物（優(yōu)點是殺菌性好、低毒），洗必泰、戊二醛、咪唑啉及均三嗪（優(yōu)點是殺菌性好；缺點是成本高）。

5、消泡劑

     消泡劑有油型、溶液型、乳液型、粉末型和復(fù)合型幾種，各種消泡劑均應(yīng)具備以下特點：消泡作用強，用量少；不改變加入體系的基本性質(zhì)；表面張力??；與表面的平衡性好；擴散和滲透性好；耐熱性好；化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易氧化；氣體溶解和透過性好；在起泡性溶液中溶解度?。粺o生理活性，安全性高。同時具備上述十余種特性的消泡劑是不存在的，一種消泡劑只能對特定一種或幾種體系起作用。

6、清洗劑

       清洗劑種類繁多，首先可根據(jù)其組成物質(zhì)分為無機清洗劑和有機清洗劑兩大類。而根據(jù)所針對的設(shè)備材質(zhì)不同和具體污垢不同，清洗劑又分為酸洗劑、氨洗劑、堿洗劑和溶劑型清洗劑四類。值得注意的是，普通的清洗劑一般不屬于水處理藥劑，此處清洗劑特指用于膜法水處理設(shè)備的清洗劑，主要用于對膜進(jìn)行清潔、清洗： 

（1）酸洗劑：一般包括鹽酸、硫酸、氨基磺酸、氫氟酸、檸檬酸、羥基醋酸、甲酸、草酸、乙二胺四醋酸等，越強的酸對水垢的溶解效果就越好，但要考慮對設(shè)備的損傷； 

（2）氨洗劑：通常選用1-3%的氨水，通常還要向其中加入過硫酸銨、過碳酸銨、等氧化劑配合使用，以提高氨洗效率； 

（3）堿洗劑：通常包括苛性鈉、純堿、磷酸鈉、亞硫酸鈉、聯(lián)氨等，同樣的，為了提高堿洗效率往往需要再加入一定量表面活性劑和雙氧水； [3]

（4）溶劑型清洗劑：以前多采用汽油，現(xiàn)在改為有機氯化物、有機氟化物，此類清洗劑操作方便，穩(wěn)定性好，可循環(huán)使用。

       水處理藥劑的應(yīng)用領(lǐng)域按照終端客戶水處理的對象和方式的不同， 一般可以分為：工業(yè)水處理、市政與飲用水處理、污水與廢水處理、海水淡化。 

工業(yè)用水處理

       水處理藥劑主要運用在循環(huán)水冷卻系統(tǒng)和工業(yè)鍋爐水中。循環(huán)冷卻水是把使用過的水通過冷卻塔降溫后再次用于冷卻，整個水系統(tǒng)是處于一個不斷循環(huán)的動態(tài)過程之中，屬于多次使用。循環(huán)水冷卻系統(tǒng)需要解決管線和設(shè)備的結(jié)聚、腐蝕和微生物問題。工業(yè)循環(huán)水處理使用的藥劑主要有阻垢劑、緩蝕劑、殺菌滅藻劑、清洗劑、預(yù)膜劑等。 

       工業(yè)鍋爐水處理的常用方法有鍋外水處理和鍋內(nèi)水處理，使用的藥劑主要有緩蝕阻垢劑、除氧劑、給水降堿劑、離子交換劑、再生劑、軟化劑、堿度調(diào)節(jié)劑、清垢劑等。 

市政與飲用水處理

       在生產(chǎn)合格生活用水的過程中，必須添加合適的水處理化學(xué)品使出廠的水質(zhì)達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。重點需要處理的環(huán)節(jié)有：藻類控制，減少水庫中有毒或有氣味的藻類；絮凝過程，去除懸浮和膠體固體如粘土；軟化過程，去除鈣鹽和鎂鹽，特別是碳酸鹽和重碳酸鹽；腐蝕控制，用來減少對管道的腐蝕;殺菌消毒等。市政與飲用水處理涉及到的水處理藥劑一般有殺菌滅藻劑、絮凝劑、緩蝕劑等。

污水與廢水處理

       如果將污水或廢水直接排放到自然環(huán)境中，其中所含污染物會對生態(tài)環(huán)境造成污染，因而需要將污水中的全部污染物清除出去。通常需要將多種污水處理方法結(jié)合起來，實現(xiàn)層層凈化，逐級過濾，直至將水中污染物清除。污水處理涉及到的水處理藥劑一般有絮凝劑、污泥脫水劑、消泡劑、螯合劑、脫色劑等。

海水淡化

       海水淡化發(fā)展始于 20 世紀(jì) 60 年代，經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，海水淡化技術(shù)已經(jīng)相對比較成熟。其中，蒸餾法和膜法已成為主流技術(shù)。對于膜法而言，為減少結(jié)垢沉積對反滲透膜的影響，需要在水中添加阻垢緩釋劑、清潔劑、絮凝劑、阻垢分散劑等藥劑；對于蒸餾法來講，容易產(chǎn)生鍋垢從而降低蒸發(fā)效率，可以通過海水進(jìn)行預(yù)處理來減少影響，向原水中加入聚磷酸鹽、有機磷酸，膦基聚羧酸等進(jìn)行水質(zhì)軟化，對鈣，鎂離子以及其他金屬離子螯合作用使其不易沉淀，從而阻止水垢的形成。