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荧光标识复配循环水水处理剂的发展研究

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摘 要:水处理剂是工业用水、生活用水、废水处理过程中所必须使用的化学药剂,它的主要作用是控制水垢、污泥的形成,减少泡沫,减少与水接触的材料的腐蚀,除去水中的悬浮固体和有毒物质,除臭脱色,软化和稳定水质等,经过使用,使水达到一定的质量要求。处理剂浓度控制一直是水处理管理的难题,浓度不足,将不能发挥水处理剂的作用,浓度过高造成浪费,增加处理成本和水污染。因而如何能快速、准确的测定水处理剂的浓度是至关重要的。通过运用荧光标识复配水处理剂,利用荧光示踪技术来检测浓度并实现在线测量和实时控制,可以有效的解决上述问题。

关键词:循环水水处理剂;荧光标识;发展研究

1 我国污水处理领域水处理剂的分类

污水处理领域的水处理剂可以分为四类主要药剂,即缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂和絮凝剂。我国水处理剂是在上世界70年代引进大化肥装置后,才引起重视和逐步发展起来的。此后才研制开发了一系列的水处理剂。循环冷却水处理药剂从最初的铬酸盐、聚磷酸盐到有机膦酸盐;从高磷、含金属离子的配方到低磷、全有机配方;从单一的铬系、磷系配方到钼系、钨系、硅系、全有机系等配方。

1.1 缓蚀剂

工业循环冷却水系统用的缓蚀剂趋向于开发和使用对环境友好、安全无害的绿色产品。目前主要的缓蚀剂的品种有:铬酸盐、钼酸盐、亚硝酸盐、硼酸盐、硝酸盐、硅酸盐、磷酸盐、唑类、葡糖酸盐和有机磷酸盐等。

1.2 阻垢剂

它是具有能分散水中的难溶性无机盐、阻止或干扰难溶性无机盐在金属表面的沉淀、结垢功能,并维持金属设备有良好的传热效果的一类水处理剂。阻垢剂能除去垢和阻止水垢的形成,提高热交换效率,减少电能或减少燃料的消耗,符合我国节能减排的新政策。

1.3 杀菌剂

杀菌剂分为氧化型杀菌剂和非氧化型杀菌剂。氧化型杀菌剂主要有氯气、臭氧、过氧化氢、二氧化氯等。非氧化型杀菌剂主要有有机硫化物、季铵化合物等。

1.4 絮凝剂

絮凝剂分为无机絮凝剂和有机高分子絮凝剂。无机絮凝剂包括硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁等,其中硫酸铝最早是由美国开发的,并一直沿用至今的一种重要的无机絮凝剂。有机高分子絮凝剂是20世纪60年代后期才发展起来的一类新型废水处理剂,与传统絮凝剂相比,它能成倍的提高效能,且价格较低,因而有逐步成为主流药剂的趋势,加上产品质量稳定,有机聚合类絮凝剂的生产已占絮凝剂总产量30%~60%。

2 我国荧光标识复配循环水水处理剂的现状

在工业水处理领域,由于用水设备或水处理设备表面容易结垢和腐蚀,于是各种水处理剂得到广泛使用,包括前述的阻垢剂、缓蚀剂、絮凝剂等。早期多为磷酸盐类,但由于其存在严重污染问题而逐渐被性能优良的水处理剂所取代。在水处理剂的使用中,浓度是一重要参数。浓度不足,将不能发挥水处理剂的作用;浓度过高造成浪费,增加处理成本和水污染,水处理剂使用不当还会导致在冷热交换设备和锅炉中产生更严重的结垢和腐蚀。因而如何能快速、准确的测定水处理剂的浓度是至关重要的。

2.1 荧光标识复配循环水水处理剂的选择背景

测定水处理剂浓度的常用方法是测量水处理剂中活性成分的浓度,如有机磷酸盐。这种方法存在大量的人为因素,并且还需要一些仪器,费时费力。加入金属离子有助于提高准确性,但也会增加仪器投入并导致环境污染。解决的方法是利用荧光示踪技术来检测水处理剂并实现在线测量和实时控制,即水处理剂在使用中的浓度利用荧光强度和浓度间的线性关系测量得到。

2.2 荧光标识复配循环水水处理剂的优势

荧光示踪技術与其他测量技术相比,主要具有以下优势:灵敏度高,检测下限低,可选择性好,光谱参数多,可调控性好等。荧光示踪技术的关键是制备具有荧光的水处理剂,即荧光标记聚合物。荧光标识水处理剂需要通过荧光官能团来体现,因而荧光基团的选择就显得尤为重要。荧光基团应具有以下性能:强荧光强度;能与水处理剂共混或单体反应,如双键、醇基;在应用介质中具有良好的稳定性能;不影响水处理剂的药效,如阻垢性能、缓蚀性能等。

2.3 荧光标识复配巯基苯并噻唑类缓蚀剂的应用

巯基苯并噻唑是一种优良的缓蚀剂,但由于其不溶于水,使它在水处理领域的应用受到了极大的限制。为了提高该药剂的可溶性,发现季铵盐易溶于水,是一类优良相转移催化剂,具有荧光示踪效应,且具有较强的杀菌性能。为了改善巯基苯并噻唑的水溶性,同时又保留它本身所具有的缓蚀性能,可以巯基苯并噻唑为原料,通过巯基烷基化与水溶性的季铵基团结合,合成了带有季铵基团的苯并噻唑衍生物,并对该水处理剂进行性能检测和优化,结果显示,该类复配荧光标识复巯基苯并噻唑类水处理剂具有较好的缓蚀性能和杀菌性能。

3 结论

水处理剂在工业水处理各个方面都有着广泛的应用,它的广泛应用,也必将带来对环境的威胁和化学污染,因而,对它的残留量的控制就显得尤为重要,荧光标识复配循环水水处理剂的应用,可对处理后的水体系统进行有效而准确的评估和判断,具有良好的前景,有理由相信,随着新型荧光化合物质的出现以及对缓蚀、足够、杀菌机理认识的不断加深,会得到荧光效能更佳、水处理性能更为优越、工艺制备更加简化的新型荧光标识复配水处理剂。

参考文献:

[1]蔡超等.荧光标识水处理剂的研究进展[J].工业水处理,2013(11):5-8.

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