功能化分類是水處理劑的主要分類方法,按照藥劑性能和作用,目前水處理劑主要分為:絮凝劑、緩蝕劑、阻垢劑、殺菌劑、除氧劑、淤渣分散劑、污泥脫水劑、破乳劑、黏泥處理劑等,配套的水處理助劑有預膜劑、消泡劑、清洗劑等,以及多功能的復合藥劑,如阻垢緩蝕劑、阻垢分散劑、殺菌滅藻劑等類別。這些藥劑的應用范圍包括生活用水,各種行業的工業用水,如工藝用水、鍋爐用水、冷卻用水、工業廢水等。
(1)緩蝕劑
緩蝕劑又稱腐蝕抑制劑或阻蝕劑,是一種以適當的濃度和形式存在于環境(介質)時,可以防止或減緩腐蝕的化學物質或復合物質。工業水處理過程中,緩蝕劑通常是作為水處理劑的一種組分與其他藥劑復配使用的,因此,緩蝕劑的應用研究和作用效果的評價與工業水系統的各種參數,包括材料、水質等密切相關。常用的評價方法有失重法、旋轉掛片失重法、電化學極化曲線法(Trfel線外推法)、極化電阻法、交流阻抗譜法等,動態模擬試驗和現場掛片是評價緩蝕劑等水處理劑工業應用效果的主要方法。
(2)緩蝕阻垢劑
在工業用水系統中,結垢是除材料和設備的腐蝕之外的主要障礙。能夠防止水垢和污垢產生或抑制其沉積生長的化學藥劑,統稱為阻垢劑。阻垢劑分子結構中一般都含有多種官能團,在水體系中表現為螯合、吸附和分散的作用,能發揮水處理劑的“一劑多效”功能,即一種化合物同時具備阻垢、緩蝕、絮凝、殺菌、分散等兩種或兩種以上的作用效果。
目前,阻垢劑在工業上常用的形式主要有緩蝕阻垢劑和阻垢分散劑。緩蝕阻垢劑有:無機聚合磷酸鹽、有機多元磷酸、葡萄糖酸和丹寧酸等。
20世紀60年代開始,人們開發了含磷的有機緩蝕阻垢劑。70年代初,它們在工業上獲得了大規模的推廣和使用。與無機聚磷酸鹽相比,它們的化學穩定性好,不易水解和降解,緩蝕、阻垢效果也比無機聚磷酸鹽好,使用的劑量也比聚磷酸鹽為低。當他們和低相對分子質量的聚電解質-聚丙烯酸以及聚磷酸鹽等復合使用時,會產生協同效應,從而提高了藥劑的緩蝕、阻垢效果。
(3)阻垢分散劑
有機多元磷酸緩蝕阻垢劑解決了工業水系統運行中出現的腐蝕和碳酸鈣結垢等問題,但隨著工業進步對水處理技術要求的提高,對于磷系配方中的磷酸鈣垢、堿性水處理方案中的出現的鋅垢、高濃縮倍率條件下可能形成的其他污垢等許多問題,僅僅利用有機磷酸鹽無法解決。
在含溶解度較小的無機鹽的過飽和水溶液中,通過防止生成晶核或臨界晶核,阻止或干擾晶體生長,分散晶體微粒等方式,阻止無機鹽垢生成以降低其對傳熱影響的一類化學藥品,總稱阻垢劑。在水處理中常用的阻垢劑有:螯合劑型、有機磷酸鹽型、水溶性聚合物型、天然有機化合物等類型,其中,把對水中固體微粒具有較好分散性能的水溶性聚合物(含天然高分子化合物)等稱為阻垢分散劑。
(4)殺菌分散劑
工業循環水系統的污染主要是由于其中的微生物造成的。一方面,微生物造成水體的直接污染;另一方面,工業循環水中的微生物給設備帶來極大的危害,它產生的大量粘泥,在循環水中引起腐蝕,粘泥覆蓋在金屬上產生氧濃差腐蝕電池,鐵被溶解,粘泥的聚集產生結垢阻礙熱傳導,嚴重的會堵塞管道。
因此對工業循環水中的微生物進行控制和處理不僅能控制水質的變壞而且能減小能耗延長儀器設備的使用壽命,是循環冷卻水處理的關鍵。采用殺菌劑對微生物的繁殖進行控制是一種普遍采用且行之有效的方法。
水處理殺菌劑是指用于控制或殺滅水中的細菌和真菌等微生物的一類試劑,他們對微生物生命活動的某方面進行干擾和破壞,從而達到控制微生物繁殖的作用。這對保護設備、延長設備使用壽命、提高生產率、節水節能、提高經濟效益具有重要意義。
殺菌劑一般可以分成氧化型和非氧化型殺生劑兩大類。
氧化型殺生劑是具有強烈氧化性的殺生藥劑,通常是一種強氧化劑,它能使微生物體內的一些和代謝有密切關系的酶等結構發生破壞而殺滅微生物。工業上常用的是氯、次氯酸鈉和次氯酸鈣等。
除了殺死微生物之外,也會對其他水處理藥劑產生氧化分解作用,特別是在循環冷卻水系統中會影響緩蝕劑、阻垢劑的處理效果。因此,在使用中需要特別注意其加入方式、加入位置以及與緩蝕阻垢劑的加入時間間隔和先后順序等方面的問題,避免產生相互影響。
非氧化性殺生劑是冷卻水處理中另一大類殺生劑,它們基本上是有機化合物,就某些方面來講,它比氧化性殺生劑使用更方便且有效。非氧化型殺生劑不以氧化作用殺死微生物,而是以致毒劑作用于微生物的特殊部位,因而非氧化型殺生劑不受水中還原性物質的影響。有時由于長期使用氧化型殺生劑時微生物會產生抗藥性,此時非氧化型殺生劑就發揮了它的獨特作用。
在實際的生產過程中,氧化性殺菌劑和非氧化性殺菌劑一般是交替使用的,因此,研究分別加入氧化性殺菌劑和非氧化性殺菌劑的循環冷卻水對材料的耐蝕性的影響尤為重要。
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