仁源水處理聚丙烯酰胺關(guān)于水處理劑的創(chuàng)新與發(fā)展

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　　(一)：水處理劑產(chǎn)品開發(fā)的創(chuàng)新與發(fā)展

　　1、水處理劑定義

　　水處理劑

　　水處理劑(Water treatment agent)是一類用于水處理的化學(xué)藥劑的總稱，常被容易片面的理解成用于污水處理的化學(xué)藥劑。它實(shí)際包括污水處理、冷卻水和鍋爐水的處理、海水淡化、膜分離、生物處理、絮凝和離子交換等技術(shù)所需的藥劑。 如緩蝕劑、阻垢分散劑、殺菌滅藻劑、絮凝劑&混凝劑、離子交換樹脂、凈化劑、清洗劑、預(yù)膜劑、輔助藥劑等。

　　水處理劑廣泛應(yīng)用于化工、石油、石化、采礦、輕工、日化、紡織、印染、陶瓷、造紙、涂料、建筑、冶金、機(jī)械、醫(yī)藥衛(wèi)生、交通、城鄉(xiāng)環(huán)保、農(nóng)業(yè)、食品加工、電子清洗等行業(yè)，以達(dá)到節(jié)約用水、防止水源污染和確保加工制造有效運(yùn)行的目的。

　　污水處理藥劑

　　污水處理藥劑是一類用于工業(yè)廢水、生活污水處理為達(dá)標(biāo)排放或回收再利用的過程中所使用化學(xué)藥劑。污水排放導(dǎo)致水資源、生活環(huán)境受到了嚴(yán)重污染，為了阻止這種現(xiàn)象的惡化，水處理行業(yè)研制了多款大型水處理設(shè)備，使其應(yīng)用在人們生產(chǎn)生活污水治理中。

　　有很多企業(yè)排放的污水中含有大量難降解物質(zhì)，通過單一的水處理設(shè)備是無法有效去除的，所以很多時(shí)候要依據(jù)污水水質(zhì)的特殊性合理添加污水處理藥劑，使其處理后的污水符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　污水處理藥劑一般包括絮凝劑、混凝劑、助凝劑、消毒劑、pH調(diào)整劑、消泡劑、破乳劑、氧化還原劑等。

　　工業(yè)循環(huán)冷卻水處理藥劑

　　工業(yè)循環(huán)冷卻水處理劑是工業(yè)節(jié)水的關(guān)鍵，是指工業(yè)用水在冷卻水塔、冷水機(jī)臺等設(shè)備處理過程中必需的化學(xué)藥劑。通過使用這些化學(xué)藥劑，可使得水質(zhì)達(dá)到一定的質(zhì)量要求，確保冷卻水塔、冷水機(jī)臺等設(shè)備處于最佳的運(yùn)行狀態(tài)，有效的控制微生物菌群、抑制水垢的產(chǎn)生、預(yù)防管道設(shè)備的腐蝕，達(dá)到降低能耗、延長設(shè)備的使用壽命的目的。

　　該類藥劑通常包括阻垢劑、緩蝕劑、殺菌劑、螯合劑、分散劑、清洗劑、預(yù)膜劑等。

　　2、水處理劑的分類及作用特點(diǎn)

　　常見的水處理劑有阻垢分散劑、緩蝕劑、殺菌滅藻劑、絮凝劑。

　　(1)阻垢分散劑(有機(jī)膦、聚羧酸)

　　阻垢分散劑是借助于自身的凝聚、分散、晶體生產(chǎn)過程中發(fā)生晶格歪曲，從而有效地對金屬傳熱面上垢層的牢固沉積產(chǎn)生阻礙作用。

　　有機(jī)膦類主要通過螯合作用阻礙垢的生成，聚羧酸類主要通過分散作用防止難溶鹽的成垢沉積。

　　(2)緩蝕劑(緩蝕劑、緩蝕阻垢劑)

　　主要有鋅鹽鉬酸鹽、鎢酸鹽、聚磷酸鹽、磷酸鹽、硝酸鹽、BTA、TTA、MBT、咪唑啉類等。

　　將溶解氧從水體排出，以此減緩循環(huán)水系統(tǒng)中各設(shè)備管道被腐蝕的速率。

　　(3)殺菌滅藻劑(氧化型殺菌劑、非氧化型殺菌劑)

　　循環(huán)冷卻水體中細(xì)菌主要有異養(yǎng)菌、自養(yǎng)菌、霉菌、酵母菌等。菌類主要危害表現(xiàn)在產(chǎn)生粘泥沉積覆蓋在換熱器中換熱管及相關(guān)流體管壁，降低冷卻水冷卻作用，增加運(yùn)行成本。殺菌滅藻劑通過對微生物和細(xì)菌的滲透作用、內(nèi)吸作用、分散和剝離作用，起到殺生的效果。

　　(4)絮凝劑(無機(jī)絮凝劑、有機(jī)絮凝劑)

　　“聚并”理論，絮凝劑主要是帶有正(負(fù))電性的基團(tuán)和水中帶有負(fù)(正)電性的難于分離的一些粒子或者顆粒相互靠近，降低其電勢，使其處于不穩(wěn)定狀態(tài)，并利用其聚合性質(zhì)使得這些顆粒集中，并通過物理或者化學(xué)方法分離出來。常見的有PAM、PAC、PAS、PFC、PFS、PDMDAAC等。

　　3、 有機(jī)膦阻垢緩蝕劑(螯合劑)的創(chuàng)新與發(fā)展

　　開發(fā)創(chuàng)新的三個(gè)方向

　　創(chuàng)新發(fā)展點(diǎn)一——合成工藝的理論基礎(chǔ)研究

　　從反應(yīng)原理出發(fā)，詳細(xì)探究各工藝條件對產(chǎn)品質(zhì)量的影響，進(jìn)一步去除雜質(zhì)，提高反應(yīng)效率，從源頭找尋改善產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本的方法。

　　另外，還要著手做一些高端產(chǎn)品，應(yīng)用于特殊領(lǐng)域，提高產(chǎn)品附加值。

　　創(chuàng)新發(fā)展點(diǎn)二——分析檢測的創(chuàng)新

　　逐步建立一套有機(jī)膦產(chǎn)品分析檢測的現(xiàn)代化方法手段，研究產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和成分與性能的關(guān)系，推動產(chǎn)品制造工藝的改進(jìn)創(chuàng)新。

　　創(chuàng)新發(fā)展點(diǎn)三——改性和配方

　　環(huán)保壓力不可小覷，“磷”已成為眾矢之的，通過對有機(jī)膦阻垢劑、螯合劑的新結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的開發(fā)，產(chǎn)品的改性，配方產(chǎn)品高級精確篩選，提升產(chǎn)品有效利用率，最大限度減輕對環(huán)境的壓力。

　　4、水溶性聚合物阻垢分散劑的創(chuàng)新與發(fā)展

　　水溶性聚合物包括水溶性均聚物和共聚物，高效水溶性聚合物，環(huán)境友好型水溶性聚合物，配方組合物。

　　①簡單均聚物PAA、HPMA等;②MA-AA、T-225等;③AA-AMPS等帶強(qiáng)極性基團(tuán)的二元或多元共聚物;④含磷聚合物;⑤環(huán)保型聚合物、改性高效聚合物及復(fù)配型聚合物

　　與理化指標(biāo)明確的有機(jī)膦產(chǎn)品相比，聚合物影響因素非常多，生產(chǎn)制造難以精準(zhǔn)控制，最為復(fù)雜，雖產(chǎn)品種類繁多，但參差不齊，質(zhì)量多數(shù)不高，且長期不受重視，在水處理劑中的占比及制造水平相對較低。

　　加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究，企業(yè)與高校科研院所共同發(fā)力，希望有更多的人才和資金用于水溶性聚合物的研發(fā)和生產(chǎn)。

　　圍繞分子量大小及分布做水溶性聚合物的研發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用的科技創(chuàng)新，采用先進(jìn)儀器、生產(chǎn)設(shè)備、智能控制，增強(qiáng)各環(huán)節(jié)的科技含量，性能提升，質(zhì)量穩(wěn)定，應(yīng)用更加廣泛。

　　改性和復(fù)配是創(chuàng)新發(fā)展的重點(diǎn)方向，提高產(chǎn)品的環(huán)境友好性符合水處理劑的本源初衷。

　　5、殺菌滅藻劑的創(chuàng)新與發(fā)展

　　殺菌劑特點(diǎn)

　　殺菌滅藻是工業(yè)循環(huán)冷卻水正常運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，殺菌劑包括非氧化性和氧化性兩大類，為了提高殺菌性和抗藥性，兩類藥劑往往復(fù)配或交替使用。

　　常用殺菌劑

　　目前常用的殺菌劑有氯系和季銨鹽類，如次氯酸鈉、二氧化氯、1227等，產(chǎn)品比較單一，細(xì)菌容易產(chǎn)生抗藥性。

　　存在問題

　　各行業(yè)為了提高水資源的的利用率，中水回用成為必然的發(fā)展趨勢，必然帶來菌藻問題，這就導(dǎo)致高效、環(huán)境友好的殺菌劑與費(fèi)用高之間的矛盾。

　　開發(fā)方向

　　開發(fā)新型高效殺菌劑，如溴類、季鏻鹽、雙季銨鹽、聚季銨鹽、有機(jī)胍類、環(huán)境友好類和高效復(fù)配型藥劑成為殺菌劑研究的方向，同時(shí)做到將其低成本廣泛使用。

　　創(chuàng)新與發(fā)展

　　面對復(fù)雜的水質(zhì)條件，遵循高效低毒、對環(huán)境影響最低的原則，殺菌劑的適用性需通過大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場應(yīng)用來確定;

　　性價(jià)比的提高;

　　不同行業(yè)殺菌劑的相互借鑒。

　　6、緩蝕劑的創(chuàng)新與發(fā)展

　　緩蝕劑的應(yīng)用創(chuàng)新

　　緩蝕劑的配伍應(yīng)用創(chuàng)新

　　無機(jī)緩蝕劑：鋅鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽、鉻酸鹽、硼酸鹽、亞硝酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽等;

　　有機(jī)緩蝕劑：有機(jī)膦酸、酒石酸鈉等;

　　聚合緩蝕劑：PESA、PASP、POCA等;

　　上述緩蝕劑的整合配伍創(chuàng)新，協(xié)同增效，持續(xù)優(yōu)化。

　　理論創(chuàng)新

　　相對其它水處理劑，緩蝕劑長期沒有更新，產(chǎn)品開發(fā)和基礎(chǔ)理論研究幾乎處于停滯狀態(tài)，所以是否有必要從緩蝕機(jī)理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面做深入研究?

　　新型高效緩蝕劑的開發(fā)

　　高效、高性價(jià)比緩蝕劑的開發(fā)

　　解決性能價(jià)格比的問題，就緩蝕劑的現(xiàn)狀看，是否有必要開發(fā)高效高性價(jià)比的產(chǎn)品?

　　還是現(xiàn)有產(chǎn)品已經(jīng)夠用?

　　環(huán)境友好的發(fā)展方向

　　低磷、無磷緩蝕劑的開發(fā);

　　是否有更加綠色環(huán)保的緩蝕劑?

　　7、絮凝劑的創(chuàng)新與發(fā)展

　　基礎(chǔ)研究

　　對于基礎(chǔ)理論研究、產(chǎn)品質(zhì)量水平的提升、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，此方面的人才投入不可忽略。

　　產(chǎn)品開發(fā)

　　要持續(xù)不斷地創(chuàng)新，包括新型高效絮凝劑混凝劑產(chǎn)品的開發(fā)和已有產(chǎn)品質(zhì)量的提升，開發(fā)環(huán)境友好型絮凝劑產(chǎn)品。

　　應(yīng)用創(chuàng)新

　　產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)是行業(yè)發(fā)展不可或缺的組成部分，同循環(huán)水一樣，針對更加復(fù)雜的污水水質(zhì)，絮凝劑的選擇和使用更為關(guān)鍵。

　　資源整合

　　絮凝劑種類繁多，且層級差別更大，多種藥劑攪合在一起更為復(fù)雜，甚至還存在大量的普遍性的摻假現(xiàn)象，需要對各類產(chǎn)品分門別類，劃分三六九等，以適應(yīng)不同用戶的需求。

　　(二)：工業(yè)化生產(chǎn)的創(chuàng)新與發(fā)展

　　1、水處理劑的生產(chǎn)現(xiàn)狀

　　生產(chǎn)分布

　　國外除幾家生產(chǎn)聚合物單劑的廠家外，其余基本上集中在復(fù)配型產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)上。

　　國內(nèi)主要集中在山東、江蘇、河南。

　　技術(shù)水平

　　經(jīng)過四十余年的發(fā)展，尤其是近十年的發(fā)展，水處理劑的生產(chǎn)技術(shù)水平得到大幅度提升，但仍未能實(shí)現(xiàn)全面革新，多數(shù)還是停留在過渡狀態(tài)，甚至還有相當(dāng)一部分依然延續(xù)傳統(tǒng)的人工操作。

　　發(fā)展規(guī)模

　　循環(huán)水處理劑規(guī)模近200萬噸，其中有機(jī)膦類占比50%左右，聚合物類15%左右。

　　無機(jī)混凝劑300萬噸左右，水溶性高分子絮凝劑百余萬噸。

　　產(chǎn)品層次

　　產(chǎn)品層次良莠不齊，雖有提升，還是整體質(zhì)量不高，中低端產(chǎn)品過多，甚至一度出現(xiàn)惡意競爭，攪亂市場的存在。

　　2、生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新

　　制造工藝的不斷創(chuàng)新

　　任何技術(shù)都是有時(shí)效性的，都不是一成不變的，尤其是面對環(huán)保壓力的與日俱增，對水處理劑的制造工藝做大膽創(chuàng)新，且持續(xù)不斷，良性循環(huán)，包括使用原料、工藝合成路線的選擇、工藝操作方式的優(yōu)化創(chuàng)新等。

　　生產(chǎn)方式的創(chuàng)新

　　建議對傳統(tǒng)生產(chǎn)模式進(jìn)行全面革新，轉(zhuǎn)變觀念，充分借鑒利用其它行業(yè)先進(jìn)生產(chǎn)方式，全面提升產(chǎn)品質(zhì)量，改善化工生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境，提高化工生產(chǎn)安全性。

　　智能化制造技術(shù)

　　對水處理劑的生產(chǎn)融入更多的科技因素，小行業(yè)、大作為，加強(qiáng)研發(fā)投入，采用先進(jìn)控制技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備，逐步實(shí)現(xiàn)水處理劑的規(guī)模化、自動化、信息化、智能化生產(chǎn)模式，推廣普及。

　　3、新與舊：創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展

　　——連續(xù)化智能化生產(chǎn)技術(shù)的優(yōu)勢

　　(三)：現(xiàn)場應(yīng)用的創(chuàng)新與發(fā)展

　　1

　　粗獷式轉(zhuǎn)為精益式

　　目標(biāo)分類

　　對水處理劑產(chǎn)品及使用的組分做嚴(yán)格篩選，確保適用，避免“一鍋煮”、“怎么都可以”的狀態(tài)，做詳細(xì)分類。

　　智能控制

　　對現(xiàn)場水質(zhì)變化做出統(tǒng)計(jì)和特定應(yīng)用試驗(yàn)，更新加藥方式，可采用先進(jìn)自控加藥設(shè)備，在線監(jiān)測，但要確保環(huán)境不受影響。同時(shí)綜合物理、化學(xué)、生化等手段進(jìn)行智能控制。

　　持續(xù)改進(jìn)

　　針對愈來愈復(fù)雜的水質(zhì)，對所用的水處理劑做持續(xù)不斷的改進(jìn)優(yōu)化，對應(yīng)用技術(shù)做出持續(xù)改善。

　　2

　　一對一定制服務(wù)的深入發(fā)展

　　隨著水處理劑研發(fā)、制造、應(yīng)用服務(wù)技術(shù)的不段提高，隨著全球環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)峻，迫使各行業(yè)不得不花精力用在最大限度降低對環(huán)境的不利影響上。這就使得水處理劑在經(jīng)歷零散專供轉(zhuǎn)為規(guī)模化標(biāo)準(zhǔn)化供應(yīng)、弱化定制的方式之后，將逐漸回歸到產(chǎn)品定制的狀態(tài)，根據(jù)不同需求利用標(biāo)準(zhǔn)化單劑產(chǎn)品組裝成適用的專有產(chǎn)品，是一種發(fā)展的必然趨勢。

　　3

　　在線監(jiān)測智能化控制

　　在線監(jiān)測

　　含磷藥劑較宜實(shí)現(xiàn)，而無磷藥劑通常采用熒光示蹤技術(shù)，追蹤和監(jiān)測效果好，但同時(shí)帶來致命的問題——對環(huán)境的傷害，基本可以劃歸為永不降解的范疇，因此，這方面急需要突破性的創(chuàng)新，比如有出現(xiàn)的直接檢測的方式。

　　遠(yuǎn)程控制

　　計(jì)算機(jī)管理—監(jiān)測和分析技術(shù)上的進(jìn)步，如3D TRASAR技術(shù)，為水處理的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)管理提供了良好的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，使得水處理服務(wù)工作更加科學(xué)。

　　全過程智能化

　　這是水處理劑在線監(jiān)測發(fā)展的必然趨勢，需要多資源整合，由基礎(chǔ)理論研究學(xué)者、水處理劑制備技術(shù)人員、水處理劑應(yīng)用專家、計(jì)算機(jī)專家、自動控制系統(tǒng)專家共同努力逐步實(shí)現(xiàn)。

　　(四)：產(chǎn)業(yè)鏈的創(chuàng)新與發(fā)展

　　1

　　分工協(xié)作及產(chǎn)品分級分檔

　　分工協(xié)作

　　(1)術(shù)業(yè)有專攻，行業(yè)分工模式已初步形成，需進(jìn)一步明確、鞏固與加強(qiáng)，促進(jìn)水處理行業(yè)良性發(fā)展;

　　(2)基礎(chǔ)理論研究、產(chǎn)品開發(fā)、水處理劑生產(chǎn)制造、水處理技術(shù)服務(wù)，分工不分家，相互之間溝通交流，同心協(xié)力，加強(qiáng)合作，共同進(jìn)步;

　　(3)邀請水處理劑原材料供應(yīng)商及科研人員、下游用戶共同解決水處理劑應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題，整體提升水處理劑產(chǎn)品質(zhì)量。

　　產(chǎn)品分級

　　(1)依據(jù)水處理劑存在的初衷(減輕各行業(yè)對環(huán)境的負(fù)面影響)進(jìn)行資源整合，充分利用各渠道的原材料資源、技術(shù)資源和工程設(shè)備資源，制備不同檔次不同性能的水處理劑產(chǎn)品;

　　(2)根據(jù)市場需求、各應(yīng)用領(lǐng)域特點(diǎn)、各生產(chǎn)企業(yè)特點(diǎn)，結(jié)合產(chǎn)品的質(zhì)量、性能和價(jià)格，對諸多水處理劑產(chǎn)品進(jìn)行分級分檔劃分，滿足各行業(yè)各層次用戶需求的同時(shí)，讓水處理行業(yè)健康發(fā)展，良性循環(huán)，而不是惡性競爭，擾亂市場;

　　(3)產(chǎn)品分級分檔，避免魚龍混雜，勢在必行。通過行業(yè)協(xié)會牽頭協(xié)調(diào)，承擔(dān)不同職能的企業(yè)各取所需，最大化有效利用，由“獨(dú)善其身”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;兼濟(jì)天下”。

　　2

　　產(chǎn)品定制化及水處理劑上下游關(guān)系

　　——水處理劑關(guān)聯(lián)產(chǎn)品綜合利用及產(chǎn)品的應(yīng)用拓展

　　產(chǎn)品定制化重新回歸

　　隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，更重要的是環(huán)境污染治理的日趨嚴(yán)峻，各種水質(zhì)愈來愈復(fù)雜化和處理程度的深入和嚴(yán)格，水處理劑產(chǎn)品定制的重新回歸已成必然趨勢，標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品只適合單劑。

　　水處理劑上下游聯(lián)系

　　水處理劑發(fā)展到任何時(shí)候均需要與其上下游保持密切的聯(lián)系，同進(jìn)同退，只有上游原材料的研發(fā)和制備技術(shù)提高了，只有下游用戶密切配合并尋求輔助資源，水處理方可長青長虹。

　　水處理劑關(guān)聯(lián)產(chǎn)品綜合利用

　　水處理劑本身也是化工產(chǎn)品，自身的研究和生產(chǎn)更是保持綠色環(huán)保在第一位;因此，水處理劑生產(chǎn)過程中相關(guān)聯(lián)的聯(lián)副產(chǎn)品、三廢等，更加需要尋求符合可持續(xù)發(fā)展的綜合利用解決方式。

　　水處理劑產(chǎn)品應(yīng)用拓展

　　水處理劑在承擔(dān)各行業(yè)產(chǎn)生的水資源處理再利用的重要角色的同時(shí)，它們也是重要的化工助劑，廣泛應(yīng)用在多行業(yè)領(lǐng)域，這在許多公開資料中均有述及，同時(shí)也有許多未知的應(yīng)用待開發(fā)研究。

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