水處理藥劑種類及其研究現狀與發展概述

王剛

摘 要：水處理藥劑是為保證生活用水、工業用水以及廢水處理達到一定的質量要求所必需的化學試劑，其首要作用是抑制污泥與水垢的形成，減少泡沫，削減腐蝕，脫色除異味，去除雜質、懸浮物以及有毒有害物質等。水處理藥劑種類多樣，文章將以阻垢劑與緩蝕劑為例，對其研究現狀與發展趨勢進行探究。

關鍵詞：水處理藥劑;種類;現狀;發展

按照使用目的以及作用不同，常用水處理主要有阻垢劑、緩蝕劑、水處理殺菌劑、絮凝劑、清洗劑、粘泥剝離劑、混凝劑、分散劑等。本文將簡述阻垢劑、緩蝕劑的分類與作用，并對其研究現狀與發展趨勢進行展望。

1? ? 阻垢劑

1.1? 分類與特點

阻垢劑是指分散水中難溶性無機鹽、干擾或阻止難溶性無機鹽在金屬表面結垢、沉淀，并有效維護金屬設備的良好傳熱效果的一類藥劑。根據研究歷程與作用功能的不同，大致可分為天然聚合物阻垢劑、共聚物阻垢劑、含磷聚合物阻垢劑、綠色新型阻垢劑4類。

天然聚合物阻垢劑屬于天然高分子化合物，比如單寧、纖維素、木質素、淀粉、殼聚糖、腐植酸等，主要用于干擾Ca、Mg等鹽垢晶體的生長。該類阻垢劑在工業上的應用最早，且來源較為廣泛，但使用劑量大、成本高。

含磷類聚合物阻垢劑又可細分為無機含磷類聚合物阻垢劑與有機含磷類聚合物阻垢劑兩類。前者包含三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉等，可與多種結垢金屬離子螯和，但易水解生成H3PO4，促進藻類生長，導致水體富營養化。因此，建議用復合磷酸鹽取代單純的聚磷酸鹽用于水處理阻垢劑。后者包含羥基乙叉二膦酸、乙二胺四乙酸二鈉、氨基三甲叉磷酸等，螯合能力強，不易水解，且具有一定緩蝕性，但不適用于高溫、高堿溶劑，同時，本身容易造成水體污染，易于結垢。

共聚物阻垢劑，其重要單體為丙烯酸，在引發劑的共同作用下，與一種或多種有機單體分子發生共聚合反應，以干擾無機結晶晶體的正常排序，從而達到防垢的目的。常見的共聚物阻垢劑有丙烯酸類共聚物、馬來酸酐類聚合物、磺酸類共聚物等，其毒性低、活性強，但生物可降解性不高。

綠色新型阻垢劑，主要有PASP（聚天冬氨酸）與PESA（聚環氧琥珀酸鈉）。該類阻垢劑活性高，螯合能力強，具有良好的阻垢性，且綠色環保、無磷無害、可生物降解。

1.2? 阻垢劑的研究現狀和發展方向

在20世紀90年代，我國阻垢劑研究以含磷聚合物阻垢劑為主，之后，AA/MA/AMPS三元共聚物、MA/AMPS/AMPP三元共聚物、MA/AMPS/AA/POCA共聚物以及膦基-羧基-磺酸基共聚物相繼問世，水處理阻垢劑的阻垢效果以及分散性逐漸優化改良。但是在實際應用過程中，由于水中P元素超標，導致水體富營養化，低磷或無磷、非氮、可降解的阻垢劑成為水處理領域的重點研究課題。大量研究數據表明，復合配方阻垢劑的阻垢、防垢效果要明顯好于單一組成藥劑，如任桂蘭等合成出來的MAH/AA/NTMP共聚物，通過一步合成技術，避免有毒有害物質污染水體。該類阻垢劑具有良好的阻垢性、耐高溫性、緩蝕性、穩定性、環保性等，可在高堿、高硬溶劑中使用，以彌補氮川三甲叉膦酸阻垢劑的缺陷。

阻垢劑發展歷史從天然有機物到無機聚磷酸鹽，再到全有機配方聚合物。隨著環保建設的不斷深入，低磷、無磷等高效、環境友好型的阻垢劑將是主流發展趨勢。

2? ? ?緩蝕劑

2.1? 種類與特點

緩蝕劑又稱腐蝕抑制劑，是指延緩或者防止材料腐蝕的復合物以及化學物。主要適用于中性、酸性以及氣體介質中。緩蝕劑的分類方法多樣，比如按照化學成分，可分為無機緩蝕劑、有機緩蝕劑、聚合物類緩蝕劑;按照控制部位，可分為陽極型緩蝕劑、陰極型緩蝕劑、混合型緩蝕劑。

無機緩蝕劑主要包括聚鋅鹽、磷酸鹽、亞硝酸鹽、鎢酸鹽、鉬酸鹽、硅酸鹽等，有機緩蝕劑主要包括膦羧酸、膦酸鹽、琉基苯并噻唑、苯并三唑、磺化木質素等含氮氧的雜環化合物，聚合物類緩蝕劑主要有POCA、聚乙烯類、聚天冬氨酸等低聚物的高分子化學物。不同化學成分組成的緩蝕劑，具有不同性質。例如，膦羧酸緩蝕劑主要適用于低硬、低堿性介質;鋅鹽因其膜松軟，適用于冷卻水系統的防腐處理。

陽極型緩蝕劑大多數屬于無機強氧化劑，如鉬酸鹽、亞硝酸鹽、釩酸鹽、鉻酸鹽、鎢酸鹽、硼酸鹽等。該類緩蝕劑對于濃度的要求較高，一旦劑量不夠，陽極無法全部鈍化，極易導致點蝕現象;陰極型緩蝕劑主要作用為抑制電化學陰極反應，如鋅的磷酸鹽、碳酸鹽以及氫氧化物，鈣的磷酸鹽、碳酸鹽等，其緩蝕作用機理并不復雜，只需向介質中添加可溶性磷酸鹽或者鋅鹽即可;混合型緩蝕劑是指含硫、含氮、含羥基的、表面具有活性的一種緩蝕劑，如巰基苯并噻唑、苯并三唑、十六烷胺，可在陰極與陽極成膜，發揮緩蝕作用。

2.2? 緩蝕劑的研究現狀及發展方向

隨著科技的飛速發展，有機合成技術不斷優化升級，研發人員相繼合成諸多低聚物以及縮聚物等類型緩蝕劑，具有良好的緩蝕效果，且毒性低，在工業制造領域（汽車零部件、機密刀具以及機械內腔等）得以廣泛應用。

新時代背景下，綠色環保、復配協同作用是緩蝕劑的重要發展方向。相關研發人員應注重從植物、海洋生物、醫藥、工農業副產品、醫藥等中提取加工新型緩蝕劑的有效成分，堅持選擇價格低廉、原料易得的原則，對環境友好型腐蝕劑進行改性或復配，并利用先進化學理念與相關技術，合成高效、環保、多功能基的低毒或無毒的低聚型緩蝕劑。

3? ? 結語

隨著經濟發展、人口密集化、水資源緊缺問題突出，各類水凈化法相繼出臺，對于水處理效果提出更高的要求。和與日俱增的用水量相比，我國水處理藥劑的產能與質量監管效果并不理想，因此，深入分析水處理藥劑種類與作用，加強水處理藥劑等環保產業鏈高質量發展迫在眉睫，具有重要的現實意義。

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