概述【1】
水處理藥劑是工業(yè)用水、生活用水、廢水處理過程中必需的化學藥劑，經(jīng)過運用這些化學藥劑，可使水到達必然的質(zhì)量要求。它的作用是抑制水垢和污泥的形成、減緩水對金屬材料的腐蝕、除去水中的懸浮固體和有毒物質(zhì)、除臭脫色、軟化水質(zhì)等，從而進一步提高水資源的重復利用率，減少污水排放。在鋼鐵工業(yè)水處理中，水處理藥劑的應用，特別是和水處理設備、工藝的配合，使鋼鐵企業(yè)在防止換熱設備結垢、腐蝕和黏泥故障等危害的發(fā)生起了至關重要的作用，為鋼鐵企業(yè)安全生產(chǎn)運行提供了保證。同時，水處理藥劑在鋼鐵企業(yè)污水處理中的應用使綜合污水得以再生，實現(xiàn)了污水的資源化，在節(jié)能減排中發(fā)揮了重要的作用。
應用【1】
目前，我國水處理劑的品種主要有阻垢劑、緩蝕劑、殺菌滅藻劑、混凝劑等幾大類，其中阻垢劑、緩蝕劑主要應用在循環(huán)冷卻水處理上，殺菌滅藻劑、混凝劑既可用在循環(huán)冷卻水的處理上，也可用在污水處理上。
1. 阻垢緩蝕劑
1.1 有機磷酸
有機磷酸的性質(zhì):
有機磷酸既可防止堿土金屬堿鹽沉淀，又可阻止腐蝕產(chǎn)物沉積，是廣泛使用的阻垢分散劑。有機磷酸的種類很多，但它們的分子結構中都有極穩(wěn)健的碳一磷鍵(c—P鍵)，這種鍵比聚磷酸鹽中的磷一氧一磷(P—O—P)鍵要牢固得多。因此，有機磷酸具有良好的化學穩(wěn)定性，不易被水解和降解，在較高溫度下不失去活性。它與稀硫酸共沸時也不產(chǎn)生磷酸根離子。有機磷酸與聚羧酸或與聚磷酸鹽復配使用時，表現(xiàn)出理想的協(xié)同效應，即其效果比單一用任何一種藥劑效果都好。
有機磷酸的閾值效應:
有機磷酸阻垢劑，如羥基乙叉二膦酸、氨基三甲叉膦酸等，其分子中的部分官能團通過靜電力吸附于致垢金屬鹽類正在形成的晶體(晶核)表面的活性點上，抑制晶體增長，從而使形成的許多晶體保持在微晶狀態(tài)，這等于增加了致垢金屬鹽類在水中的溶解度；與此同時，由于阻垢劑分子在晶體表面上的吸附，晶體即使增長，也只能畸形地增長，這就使晶體產(chǎn)生畸變?；兒螽a(chǎn)生的晶體與金屬表面的黏附力減弱，因此不易沉積在金屬表面；由于吸附在晶體表面上的官能團只是阻垢劑分子中的部分官能團，那些未參加吸附的官能團，就會對晶體呈現(xiàn)離子性，因電荷的排斥力增大而使晶體處于分散狀態(tài)。正是由于以上三種作用同時存在，使得水中相同量的致垢金屬鹽類物質(zhì)不在金屬表面結垢所需阻垢劑的量，遠低于所需螯合劑的量。這一現(xiàn)象稱為閾值效應，也稱為低限量效應或亞化學計量效應。
常用的有機磷酸鹽和有機磷酸酯阻垢劑:
常用的有機磷酸鹽和有機磷酸酯阻垢劑有羥基乙叉二膦酸、氨基三甲叉膦酸、乙二氨四甲叉膦酸、2-膦?；⊥橐?，2，4一三羧酸、2一羥基膦乙酸和多元醇磷酸酯等。下表為常用的有機磷酸鹽和有機磷酸酯阻垢劑的主要質(zhì)量指標和特性。
2. 聚羧酸型阻垢分散劑
用作阻垢分散劑的聚羧酸型水處理劑，是低分子量聚電解質(zhì)。其阻垢分散性能與聚合物相對分子質(zhì)量有關。例如，聚丙烯酸鹽按相對分子質(zhì)量分類：相對分子質(zhì)量200×104—10000×104的為絮凝劑；相對分子質(zhì)量10000—20000的為分散劑；相對分子質(zhì)量800—1000的為阻垢劑。聚羧酸的阻垢分散性能，與分子中的羧基數(shù)目和間隔有關，相對分子質(zhì)量相同時，羧基數(shù)目越多，阻垢分散性能越好。實驗證明，相對分子質(zhì)量在一定范圍的聚羧酸，能有效地阻止水中碳酸鈣、硫酸鈣結垢，防止腐蝕產(chǎn)物沉積，而且對水中的泥土(砂)、粉塵等無定形不溶性物質(zhì)起到分散作用，使其呈分散狀態(tài)懸浮在水中。聚羧酸具有溶限效應，少量的聚羧酸可抑制幾百倍的鈣鎂離子成垢。聚羧酸在與有機磷阻垢劑、緩蝕劑復配使用時，不僅起到阻止、分散無機物沉積的作用，還能協(xié)同緩蝕劑發(fā)揮更好的控制設備腐蝕的作用。
阻垢機理:
聚羧酸型阻垢分散劑控制水中無機物沉積的機理主要是：
(1). 改變顆粒之間的吸附力，使之變?nèi)?，它們不易聚結；
(2). 改變顆粒與金屬的吸附力，使顆粒不致被吸附在金屬表面而容易被沖走；
(3). 改變顆粒晶體形成速度，干擾顆粒晶體形成的過程，使晶體扭曲；
(4).增加粒子的親水性。
常用的聚羧酸阻垢分散劑:下表為常用的聚羧酸阻垢分散劑的主要質(zhì)量指標和特性。
3. 其他阻垢劑
3.1 磷酸三鈉
磷酸三鈉用于鍋爐內(nèi)加藥處理，在鍋爐水呈堿性條件下，磷酸三鈉與水中的鈣離子反應生成堿式磷酸鈣。堿式磷酸鈣呈分散、松軟狀，易隨鍋爐排污水排出，不會形成水垢。磷酸三鈉外觀為白色或微黃色結晶，含量(以Na，PO。·12H：0計)不低于95．0％。
3.2 腐植酸鈉
腐植酸鈉是高分子類物質(zhì)，相對分子質(zhì)量以2000～50000為多，含有羥基、羧基、氨基等活性基團，對金屬離子有吸附、配合作用。因此，在水處理中可阻止鈣、鎂離子成垢。腐植酸鈉外觀為黑色顆?；蚍勰?，腐植酸(以干基計)含量不低于40％。
4. 緩蝕劑
在循環(huán)冷卻水處理中控制金屬腐蝕的常用方法是向水中加入能阻止金屬腐蝕的緩蝕劑。常用的緩蝕劑有鉻酸鹽、亞硝酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽、硅酸鈉、聚磷酸鹽、鋅鹽、有機磷酸、巰基苯并噻唑、苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑等，雖然鉻酸鹽和亞硝酸鹽都是良好的緩蝕劑，但從環(huán)境保護角度來說禁止使用，因此鉻酸鹽和亞硝酸鹽已不在循環(huán)冷卻水處理中使用。常用緩蝕劑的主要質(zhì)量指標和特性見下表。
5. 復合阻垢緩蝕劑
5.1 復合阻垢緩蝕劑的概念
單一品種的阻垢劑和單一品種的緩蝕劑，其阻垢或緩蝕效果往往不夠理想。因此，人們常常把兩種或兩種以上的藥劑復配成一種藥劑，以便能取長補短，提高其阻垢和緩蝕效果。這幾種藥劑可以是幾種阻垢劑或幾種緩蝕劑，也可是幾種阻垢劑和幾種緩蝕劑，藥劑的配方根據(jù)水質(zhì)經(jīng)過試驗確定，幾種藥劑復配的復合藥劑稱為阻垢緩蝕劑。
5.2 復合阻垢緩蝕劑的協(xié)同和增效作用
當一種水質(zhì)的水中同時加入兩種或兩種以上的阻垢劑和緩蝕劑，且其阻垢和緩蝕效果比單獨加入一種藥劑的效果更好時，這種作用稱為協(xié)同和增效作用。例如，在循環(huán)冷卻水中，單獨使用鉬酸鹽時，其使用濃度為200～500mg／L，才能獲得較好的緩蝕效果，而鉬酸鹽與聚磷酸鹽、葡萄糖酸鹽等復配，復配后MoOi一用量可降至4—6mg／L。聚丙烯酸與有機磷酸鹽復配成的藥劑對其阻垢性能有增效作用，復配的藥劑比單獨使用聚丙烯酸適應的堿度和硬度更高。
參考文獻
[1] 楊作清，李素芹，熊國宏編著,鋼鐵工業(yè)水處理實用技術與應用,冶金工業(yè)出版社,2015.06,第77頁