绿色环保水处理剂的应用及展望

Posted 2023-01-12 水处理剂

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绿色环保水处理剂的应用及展望
赵久艾
(天津渤海职业技术学院，天津300402)
摘要绿色水处理技术是实现水资源可持续发展、环境保护和生态安全的重要措施。文章列举新型环保水处理剂———改性硅藻精土、绿色水处理剂氢氧化镁、绿色无磷水处理剂等环保水处理剂的应用现状，探讨了水处理技术的发展趋势。
我国水处理药剂在20世纪70年代引进化肥装置后被重视和逐步发展起来的。我国在引进和消化吸收基础上开发和应用的水处理阻垢剂主要是有机膦酸盐和聚羧酸，在水溶性聚合物或共聚物中，还有一个分支，即含磷聚合物。此后，自行研制开发了一系列水处理剂。
1新型环保水处理剂———改性硅藻精土
1.1 特性及作用
改性硅藻土(硅藻精土)形状为圆藻内有无数筛网状，故又称圆筛藻，pH=7左右，粉末状。表观密度为0.3～0.4 g/cm3，比表面积为50～60m2/g，数量为 2～2.5亿个/g，孔径为7～125Nm。硅藻土经过活化和改性后不仅比表面积大，微孔极多，对有机和无机胶体颗粒具有很强的吸附性，其吸附能力是自身质量的3～4倍。硅藻精土同时具有混凝、吸附和过滤三大作用，所以在废水处理时在特定的设备中充分发挥硅藻土的作用，可有效地降解废水中的COD，去除SS 及细菌，使出水水质达到高度净化目的。
1.2 应用举例
在印染废水处理中，经过生化处理后的印染污水中投入微量改性硅藻土，在机械(或其他形式)搅拌作用下，使其迅速分散于污水中，硅藻表面的不平衡电位与污水中的带电离子产生“范德华"引力和键桥作用，促使胶体“脱稳"，污水中污染物迅速絮凝、沉淀，加上改性硅藻土具有巨大表面积、孔隙和吸附力，把超细微粒物质吸附到硅藻土表面，形成链式网状结构，当污水在特制的一体化专业设备中顺利完成混凝、吸附、过滤3个过程，同时还在设备中通过最终的固液分离后，使废水中难以降解的COD、SS、色素等进一步去除，从而使出水水质达到高度净化目的，出水：CODcr <100mg/L，色度4～8倍，SS<10mg/L。
2绿色水处理剂氢氧化镁
2.1 特性及作用
氢氧化镁是一种环境友好型的弱碱，可应用于印染废水脱色处理、酸性废水处理、重金属脱除、废水脱磷、脱铵和烟气脱硫等方面。它的优点有：①氢氧化镁是具有缓冲性的弱碱，无论中和哪种酸类，其pH 值最高不会超过9；②用氢氧化镁作中和剂不会形成结垢物质，既无2次污染物，又便于操作管理；③氢氧化镁活性大、吸附能力强，在中和酸性液体的同时，能吸附其中的各种金属离子，从而达到脱除的目的；④浆状氢氧化镁[Mg(OH)230% ～45% ]具有非沉淀性、非凝聚性和较好的流动性而易于泵送和贮存；⑤不具腐蚀性，无须专门的防腐设备处置，从而可降低费用； ⑥安全、无毒、无害，是名符其实的“绿色安全中和剂"； ⑦MgSO4的溶解度比CaSO4的溶解度大得多，沉淀更易于分离；⑧氧化镁可以回收，进行多次利用。
2.2 应用举例
姜述芹研究了氢氧化镁处理含铬酸性废水的机理和影响因素，并对吸附产物的组成进行了粉末X 衍射分析。得出结论：铬的去除率在氢氧化镁乳液加入过程中有一突跃；温度对氢氧化镁处理含铬废水的影响不明显；选择搅拌时间为10 min；原水pH值与出水pH值之间的理论值和实验值比较吻合；采用模拟废水测定了Mg (OH)2对铬的吸附等温线，Mg(OH)2对铬的饱和吸附量为0.540 2 g/g；通过轻烧处理回收氧化镁，进行重复实验，铬去除率仍高达 97%，可以达到国家排放标准。对排放的含铬 (Cr3+)废水，可用氧化镁和絮凝剂作联合处理，能有效地脱除铬和悬浮固体物。最佳处理条件是：脱除每 g铬氧化镁用量1 g，絮凝剂0.23 g，温度为80℃，悬浮物混和时间为1～2 h，pH值为6.5～6.7，然后用过滤法分离。王晖用菱镁矿(含MgCO3 98.56% )作净化剂，处理高浓度含铬废水，在较低用量(2 kg/m3)下，能够处理浓度为100～190 mg/L的含铬废水，处理后的清液含铬量小于0.4 mg/L，铬脱除率在99.6%以上，同时还具有沉降速度快、污泥体积小等特点。
3绿色无磷水处理剂
3.1 发展现状
目前，国内冷却水处理剂大部分属于有机膦配方，部分企业还采用无机磷配方。尽管磷无毒，但作为营养源，它使水体富营养化，促使微生物特别是藻类过度繁殖，造成湖水水华、海水赤潮等危害，破坏生态平衡。欧美发达国家已开始禁磷限磷。从长远发展趋势看，磷系水处理剂的生产和应用必将受到限制，而被无磷水处理剂所取代，因此，作为磷的来源之一的磷系配方将逐步向低磷和无磷化发展。
3.2 性能
无磷产品单独使用性能：在无磷水处理剂的使用浓度为40mg/L时，对黄河水、长江水、松花江水及高硬度水均具有良好的缓蚀效果，无磷水处理剂单独使用，最佳使用浓度为40～60 mg/L，考虑与其他药剂复配使用，使用浓度可以降低。
无磷产品的复配性能：无磷水处理剂40mg/L与异噻唑啉酮100 mg/L、季铵盐类100 mg/L、有机氯 5 mg/L均具有良好的配伍性，混和溶液均没有异常现象。无磷水处理剂与目前常用的有机膦酸盐、丙烯酸聚合物、锌盐及BTA等的复配性能良好。
3.3 应用举例
建滔(河北)化工有限公司有一套循环冷却水系统，主要满足焦化装置、甲醇合成、甲醇精馏、空分、脱硫及硫回收等工段冷却用水的需要。开车时，水系统一直被泄漏所困扰，系统既存在持续微量泄漏，又存在不定期大剂量有机物泄漏。传统的磷系药剂由于磷含量偏高，再加系统泄漏的营养物，导致系统菌藻粘泥失控，系统一直处于恶性循环状况，随时有停车的可能，为此该公司委托我们研制低磷水处理剂产品，以缓解系统压力。我们采用无磷水处理剂作主剂，确定了低磷水处理剂配方，应用于现场2× 30 d，明显改善了系统水质，系统运行状况明显好转，各项考核指标均在短时间内好转，无磷水处理剂得到了厂方高度评价。
4展望
面对当前水污染严重问题，绿色化无疑是21世纪水处理剂发展的中心战略。水处理剂产品的绿色化，水处理剂生产用原料和反应试剂的绿色化，水处理剂生产反应方式的绿色化，水处理剂生产反应条件的绿色化已经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方向发展。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，当设计对环境更友好、对人身更安全的新型水处理剂时，可生物降解性应该首要考虑。