有機磷酸和聚羧酸是工業(yè)水處理中常用的水處理藥劑。有機磷酸對鈣、鎂、鋅和鐵等許多金屬離子具有優(yōu)良的螯合能力,因而對上述金屬離子形成的無機鹽垢抑制能力較強,而且具有一定的緩蝕性能。
但有機磷酸相對分子質量低,功能基團較少,對碳酸鈣垢、鋅鹽和氧化鐵的抑制作用性能較差,尤其是在含高鈣和鐵離子水質中容易形成難溶于水的有機磷酸鈣和有機磷酸鐵。此外,有機磷酸含磷高(30%~50%),可能導致水域富營養(yǎng)化,促進藻類生長,出現(xiàn)磷垢、赤潮等現(xiàn)象,故有機磷酸水處理劑的使用越來越受到限制。羧酸聚合物是一種含有大分子鏈的高分子化合物,由于靜電斥力、增溶和晶格畸變作用存在,因而對多種垢具有較強的分散能力。但是聚羧類水處理劑大多數(shù)都不易生物降解,而且隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展和環(huán)境保護的需要,經常遇到苛刻的水質條件,傳統(tǒng)的聚羧酸水處理劑已不能滿足要求。為此,研究開發(fā)兼具多種功能低磷或無磷環(huán)保型工業(yè)水處理劑已成為當務之急。
阻垢劑廣泛用于鍋爐水處理和循環(huán)冷卻水處理過程中,隨著社會現(xiàn)代化的進程,中央空調逐漸普及,石化、鋼鐵等行業(yè)大型、超大型換熱設備的投入使用,導致循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的應用日益擴大;而國內循環(huán)水處理技術與國外差距較大,存在問題較多;當今世界從可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略出發(fā),需要塑造新型綠色阻垢劑,技術要求更高,在我國的使用仍為空白。
膦基聚梭酸是—種性能優(yōu)異的水處理劑,可廣泛用于鋼鐵、化肥、石油化工等行業(yè)的工業(yè)循環(huán)冷卻水以及鍋爐、油田注水等領域。
含磷水溶性聚合物的本身磷含量一般低于3%,如果其用量為5mg/L,則整個循環(huán)冷卻水體系的含憐量僅為0.1mg/L左右,這樣低的磷系配方對環(huán)境保護十分有利,也就意味著此類含磷水溶性聚合物部分回歸了大自然,即具備了綠色水處理劑的概念。
近年來,多功能藥劑的研制和開發(fā)取得了一定進展,如兼具緩蝕阻垢性能、緩蝕殺菌破乳作用等藥劑都有報道。這類新型水處理技術的出現(xiàn),開拓了水處理劑的生產和應用范圍,對化學法處理工業(yè)水的發(fā)展有著重大的促進作用。多功能藥劑具有協(xié)同促進作用,且成本低廉,使用簡便。其聚合物中含有多種活性基團,能有效地與水中鈣、鎂等金屬絡合、吸附、凝聚、分散作用,從而阻止表面垢的生成。聚磷酸(HPP)不但能有效地抑制碳酸鈣的沉結,對氧化鐵電有明顯的分散作用。
HPP有不同的極性基團,能與水中的Ca、Me、Fe、Zn等離子形成螯合物,附著在金屬表面成致密的膜,有很好的緩蝕作用。
我國水處理劑技術相對比較落后,水的重復使用率低。如目前我國城市用水的重復利用率為45%左右,而美國1985年已達75%左右,日本則為82.15%。
美國在循環(huán)冷卻水處理過程中有80%~85%采用化學藥劑,其中主要是聚合物和有機憐酸鹽類,15%~20%采用離子螯合樹脂。在日本,由于地理環(huán)境的特點(湖泊、河流與海域圍繞),使用水處理劑時要求低磷或無磷配方。
目前,各國使用的水處理劑主要仍是兩大類,一是有機磷酸,二是有機梭酸共聚物。有機磷酸特點是:具有優(yōu)異的緩蝕、阻垢性能,用量少、價格便宜等優(yōu)點,但也有磷的排放,產生菌藻,影響生態(tài)平衡等不足之處;有機梭酸共聚物的優(yōu)點是:具有優(yōu)異的阻垢性能,且性能穩(wěn)定、耐高溫,對環(huán)境無污染,缺點緩蝕性能差,價格高。有機磷羧酸型阻垢緩蝕劑以其優(yōu)良的性能成為國內外循環(huán)冷卻水研究和開發(fā)的熱點。
有機磷羧共聚物屬綠色阻垢緩蝕劑,其阻垢性能優(yōu)良,具有生產工藝簡單、無廢物排放等優(yōu)點,具有良好的開發(fā)前景。