天然高分子因其来源广泛、无毒、易降解、易回收等特点,是一类“天然绿色”原料和药剂,在水处理界得到高度重视和广泛研究,发展很快。
20世纪中期,人们曾用木质素、单宁、腐殖酸钠、壳聚糖、淀粉和纤维素等天然聚合物作为水处理阻垢剂。木质素是一种芳香型化合物,能与金属离子形成木质素的螯合物。从而抑制结垢。由于天然聚合物的性能不是很稳定,并且药剂用量大,其阻垢和分散效果不及合成的聚合物阻垢剂,现已很少使用,但因其具有来源广、价廉和可生物降解等特点,可以通过对其进行改性以制备经济、环保、高效的聚合物阻垢剂。因此这一类天然聚合物是发展前景很好的绿色阻垢剂[8]。
3.2 人工合成绿色阻垢缓蚀剂
3.2.1聚天冬氨酸
聚天冬氨酸(Polyaspartic Acid,PASP)是近年受海洋动物代谢启发而研制成功的一种生物高分子,是具有优异的阻垢分散性能和良好的可生物降解性、无毒、不破坏生态环境的阻垢剂,是公认的绿色阻垢剂和水处理剂的更新换代产品。在国际上,有关PASP的合成及应用已经成为各发达国家竞相研究的热点。聚天冬氨酸是聚氨基酸中的一类,它主要包括聚天冬氨酸及其钠盐和酯。PASP对CaCO3、BaSO4最佳阻垢作用的相对分子质量范围为3000~4000,对CaSO4最佳阻垢作用的相对分子质量范围为1000~2000。PASP可耐高温,热稳定性好,可应用于高温水系统,特别适用于抑制冷却水、锅炉水及反渗透膜处理中的CaCO3垢、Ca3(PO4)2垢。由于PASP及其衍生物的结构对其与金属离子的螯合性能以及其生物降解性能有很大的影响,因而优化合成条件并对其进行适当改性是当前PASP阻垢剂研究的重点。
3.2.2聚环氧琥珀酸
聚环氧琥珀酸是20 世纪90 年代初美国Betz 实验室首先开发出来的一种无磷、非氮并具有良好生物降解的绿色缓蚀阻垢剂[9]。
聚环氧琥珀酸是一种绿色水溶性聚合物,对钙镁铁等离子的整合力强,适用于高碱高固水系,可应用于锅炉水处理和冷却水处理。研究发现[10]分子量为400~800 的PESA 阻垢效果最佳,PESA 具有很强抗碱性,在高碱度、高硬度水系中其阻垢率明显优于常用有机磷酸类。同时它具有很好协同作用,与其它药剂复配可形成具有较好性能的低磷或无磷缓蚀阻垢剂,应用前景广阔。
3.2.3烷基环氧羧酸酯
烷基环氧羧酸酯(AEC)是Betz公司开发的一种新型无磷、非氮缓蚀阻垢剂,具较高的钙容忍度,耐高温,抗氯性好,可取代有机膦酸。当与少量磷酸盐或锌盐复配时,对碳钢有很好的缓蚀作用,因而可组成低磷(锌)配方,用于高pH、高碱度、高硬度、高浓缩倍数的冷却水系统,并为环境所接受[11]。但生物降解性能不够理想。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
4 展望
绿色阻垢剂的研究已经历了几十年,但能作为绿色水处理剂广泛应用的种类并不多,有关绿色阻垢剂的开发必将成为水处理行业的研究重点。纵观当今国内外绿色阻垢剂的研究现状,今后绿色阻垢剂的研究方向应该是:(1)提高现有产品的质量,降低成本,使其成为多功能、高效、价廉、无毒或低毒的水处理剂;(2)加强结构与性能之间的研究,使水处理技术有所创新、突破;(3)结合国内实际情况,开发出一些低磷、微磷水处理剂。只要其排放符合环保标准、对环境影响小,就可作为绿色水处理剂使用。
参考文献
[1]王旭珍,蒙延峰,郭振良,等.冷却水缓蚀阻垢剂的绿色化研究进展[J].环境污染治理技术与设备,2003,4(4):50-55.
[2]曹立新.低磷、无磷配方的研究和应用[J].工业水处理,2003,23(10):74-76.
[3]熊蓉春.绿色化学与2l世纪水处理剂发展战略[J].环境工程,2000,18(2):22-25.
[4]吴字峰,曾凡亮,刘向东.绿色化学品与无磷阻垢缓蚀剂[J].化学时刊,2005,19(7):44-48.
[5]王超,陈新萍,梁利民.绿色化学与缓蚀阻垢剂[J].化学与粘合,2001(4):17l-173.
[6]闵恩泽,吴巍.绿色化学与化工[M].北京:化学工业出版社,2000:2l-36.
[7]熊蓉春,董雪玲,魏刚.绿色生物高分子聚天冬氨酸的合成及其阻垢性能研究[J].工业水处理,2001,21(1):17-20.
[8]HUNIER R J ,NEAGOE C N ,JARVELAINEN H A ,et al.Alcohol affects the skeletal muscle proteins,titin and nebulin in male and female rats[J].The Journal of Nutrition, 2003,133:1154-1157.
[9]Stephen M . Kessler . Method of Inhibiting Corrosion in Aqueous Systems[P].US:52563321993-10-26.
[10]李凡修,辛焰.共聚物类阻垢剂的研制进展[J].工业水处理,2000,20(3):7-10.
[11]鲍其鼐.冷却水处理中的水溶性聚合物[J].化工进展,1999(5):56-58.
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