Thread Content
Химические вещества, необходимые в процессе очистки, позволяют довести качество воды до требуемого уровня. Его основные эффекты включают сдерживание образования известняковых отложений и ила, уменьшение пены, снижение коррозии материалов, находящихся в контакте с водой, удаление взвешенных твердых веществ и токсичных веществ из воды, дезодорацию и отбеливание, а также смягчение качества воды. В настоящее время из-за резкого увеличения потребления воды в странах мира постоянно принимаются различные экологические законы (законы о очистке воды), причем их требования становятся все более строгими. Поэтому спрос на эффективные средства для обработки воды быстро растет. В нашей стране, на фоне все более серьезного кризиса в области водных ресурсов, производственные мощности по изготовлению средств для обработки воды крайне ограничены, а качество этих средств не гарантировано. Поэтому крайне важно ускорить развитие отрасли производства таких экологически безопасных средств в нашей стране. Средства для обработки воды включают флокулянты, ингибиторы коррозии, противонакипные средства, антибактериальные средства, диспергенты, моющие средства, средства для предварительного покрытия поверхностей, средства против пенения, отбеливатели, хелаторы, адсорбенты кислорода и ионно-обменные смолы. В данной статье будет дана систематическая характеристика флокулянтов и биоцидов. В нашей стране внимание к химикатам для обработки воды и их постепенное развитие начались только после того, как в 70-х годах были введены в эксплуатацию крупные установки по производству удобрений ； После этого была разработана серия средств для обработки воды. Основные виды средств для обработки воды в нашей стране включают ингибиторы образования накипи, ингибиторы коррозии, препараты для уничтожения бактерий и водорослей, неорганические коагулянты, органические флокулянты и другие. Реагенты для обработки воды можно разделить на три основные группы: 1) реагенты для обработки сточных вод; 2) реагенты для обработки промышленных циркулирующих вод; 3) средства для разделения нефти и воды. К распространенным реагентам для обработки воды относятся: препараты против накипи, ингибиторы коррозии, средства для уничтожения бактерий и водорослей (бактерициды для воды), моющие средства, средства для удаления ила, флокулянты, коагулянты, диспергаторы и другие. Натрий гексаметафосфат также является одним из реагентов для обработки воды. IV. Средство для обработки воды зеленого цвета PASP – полиаспартат. Средства для обработки воды, средства для анализа качества воды, приборы для контроля качества воды. Особенности нового средства для обработки воды: 1. Быстрая скорость реакции; для обработки обычных промышленных стоков требуется всего от получаса до нескольких часов. 2. Имеет широкий спектр действия на органические загрязнители; эффективно разлагает трудноудаляемые и не поддающиеся разложению органические вещества. 3. Процесс прост в осуществлении, требует минимальных затрат; срок службы оборудования долгий, его эксплуатация и обслуживание удобны. Эффективность обработки высокая; при этом расход реагентов для микроэлектролитической реакции невелик. 4. После микроэлектролитической обработки в сточных водах образуются природные ионы двухвалентного железа или феррита, которые обладают лучшим коагулирующим эффектом, чем обычные коагулянты. В результате не требуется добавление дополнительных коагулянтов, таких как соли железа. Этот метод обеспечивает высокую степень удаления органических веществ из воды и не вызывает вторичного загрязнения водной среды. 5. Обладает хорошей способностью к коагуляции, позволяет эффективно удалять пигменты и COD, что значительно повышает биологическую разлагаемость сточных вод. 6. Этот метод позволяет добиться удаления фосфора с помощью химического осаждения, а также удалять тяжелые металлы путем восстановления. 7. Анализируются возможности для развития средств обработки воды в нашей стране; описывается текущее состояние применения экологически чистых средств обработки воды. Считается, что на основе постоянных инноваций в теории коагуляции средства обработки воды будут быстро развиваться в направлении зеленых средств обработки воды, многофункциональных композитных средств, а также новых высокоэффективных средств на основе наноматериалов и микробных флокулянтов. Характеристики: натуральное минеральное средство для обработки сточных вод. Это современный продукт, получаемый путем обработки комплексных алюмосиликатных неорганических минералов с использованием специальных технологий. Он принципиально отличается от химически синтезированных средств для обработки воды. Его состояние бывает двух видов: пастообразное и порошкообразное. Имеет кислую реакцию, pH 3–4. Плотность пасты составляет 1,5–1,6, а плотность порошка — 1,2–1,3. Цвет — от серого до темно-серого. Природные минеральные средства для обработки сточных вод обладают пятью свойствами: адсорбционной способностью, способностью к ионному обмену, каталитической активностью, способностью к химической трансформации и способностью способствовать нормальному функционированию организма. Преимущества применения: (1) Самым важным преимуществом является возможность обработки различных сложных для утилизации сточных вод, особенно токсичных ； (2) Можно удалять небольшое количество пенных включений ； (3) Скорость флокуляционного осаждения высока; содержание воды в осадке низкое, плотность высокая, хорошие условия для обезвоживания; удобно обрабатывать методом прессования ； (4) Устройства и процессы обработки сточных вод просты в использовании, что значительно снижает первоначальные затраты на строительство. Кроме того, расходы на их эксплуатацию также невелики ； (5) Отходы в виде ила, образующиеся при очистке сточных вод, могут использоваться в качестве добавки к удобрениям для повышения их эффективности, поскольку это минеральное вещество изначально является сильным добавлением в удобрения. Тем самым полностью устраняется вторичное загрязнение. В отрасли обработки воды широко используется не только различное оборудование для её очистки, но и химикаты, применяемые в этой цели, которые вносят значительный вклад в деятельность различных отраслей. Реагенты для обработки воды включают ингибиторы коррозии и отложений, флокулянты, восстановители, антибактериальные средства, катализаторы, моющие средства и т. д. Каждый реагент имеет свою функцию и особенности. Свойства коагулянтов. Молекулярная формула коагулянтов: +CH2-CHn; это линейные полимеры с молекулярной массой от 4 до 20 миллионов. Флокулянты позволяют эффективной смеси бактерий, обладающих способностью к флокуляции и разложению, обрабатывать сточные воды городских жилых помещений. Благодаря этому удается добиться 100%-ного удаления из сточных вод показателей COD и BOD. Свойства ингибиторов коррозии и накипи. Ингибиторы коррозии и накипи, как следует из названия, — это средства для обработки воды, предназначенные для снижения образования накипи и коррозии в устройствах, используемых для циркуляции воды, таких как котлы. Это средство состоит из щелочных веществ и органических компонентов; в него также добавлены ингибиторы коррозии, предотвращающие коррозию поверхностей, подверженных воздействию тепла. Щелочные вещества, содержащиеся в реагенте, в котле в результате химической реакции вступают в реакцию с солями кальция и магния, находящимися в воде. В результате этого образуется осадок, который затем удаляется из котла с помощью системы удаления отходов. Это способствует снижению концентрации ионов кальция и магния в воде, что предотвращает образование накипи внутри котла. Проявитель – это летучее растворяющее вещество, предназначенное для удаления излишков проникающей жидкости с поверхности проверяемой детали. Некоторые моющие средства специально разработаны для удаления гидроксидов металлов, карбоната кальция и других подобных наслоений, прилипающих к поверхности пленок из полиамидов, полисульфонов и других материалов. Перед использованием моющего средства необходимо проверить резервуар для моющей жидкости, трубопроводы и защитный фильтр, а также установить новые фильтрующие элементы. Антибактериальные средства. По названию уже можно понять их функцию. Антибактериальные средства — это препараты, предназначенные в основном для уничтожения бактерий, микроорганизмов и других вредоносных бактерий. На международном уровне это обычно является общим термином для препаратов, используемых в борьбе с различными патогенными микроорганизмами. Антибактериальные средства не создают таких рисков для системы, какие существуют при использовании таких веществ, как бром, йод, пероксиды или пероуксусная кислота. Распространенные технологии 1. Дезинфекция и стерилизация: методы дезинфекции воды делятся на химические и физические. Физические методы дезинфекции включают нагревание, ультрафиолетовое излучение, ультразвук и другие ； Химические методы включают метод хлорирования, метод озонирования, метод использования ионов тяжелых металлов, а также методы с применением других окислителей. 2. Магнизация: использование эффекта магнитного поля для обработки воды называется магнизацией воды. 3. Технология точной фильтрации: микропористые фильтрующие элементы и фильтрующие мембраны, изготовленные из специальных материалов, благодаря своей однородной пористости позволяют задерживать в воде частицы, бактерии и другие примеси, не давая им пройти через фильтрующий элемент или мембрану. Точная фильтрация позволяет удалять частицы и бактерии размером в микрометры (мкм) или нанометры (нм). Он также широко применяется в глубокой обработке воды. 4. Технология ультрафильтрации: Ультрафильтрация — это технология разделения с использованием мембраны. Это технология, при которой вода течет по поверхности мембраны под определенным давлением (от 0,07 до 0,7 МПа; максимальное давление не превышает 1,05 МПа). Вода и растворенные соли, а также другие электролиты в виде крошечных частиц могут проникать через ультрафильтрующую мембрану, в то время как частицы с большой молекулярной массой и коллоидные вещества остаются за пределами мембраны. Таким образом происходит разделение некоторых частиц, содержащихся в воде. Размер пор ультрафильтрационной мембраны определяется путем проведения теста на задержание веществ с определенной молекулярной массой; этот размер выражается в значении молекулярной массы. 5. Озон: это газ, который при комнатной температуре имеет синий цвет и специфический рыбный запах; его молекулярная формула — O3. Озон — это изотоп кислорода, который при комнатной температуре может самостоятельно разлагаться на атомы кислорода; отдельные атомы кислорода обладают чрезвычайно сильными окислительными свойствами. Озон вызывает окисление и денатурацию белков у бактерий, грибков и других микроорганизмов; в результате этого электролиты теряют свои свойства. Озон способен уничтожать вегетативные формы бактерий, их споры, вирусы, грибки и т. д. Кроме того, он разрушает токсины, вырабатываемые бактериями Clostridium botulinum. Озон эффективно удаляет и уничтожает токсические вещества и бактерии из воздуха, воды и пищевых продуктов; также он устраняет неприятные запахи. Поэтому озон широко используется в процессах дезинфекции и стерилизации в пищевой промышленности. При процессах дезинфекции и стерилизации озон образует только нетоксичные оксиды; избыток озона в конечном итоге превращается обратно в кислород. На обрабатываемых предметах не остается никаких остатков, поэтому озон можно использовать для дезинфекции и стерилизации пищевых продуктов. 6. Ионный обмен: Под ионным обменом понимается реакция равенства зарядов между ионами в воде и ионами, находящимися на ионитной смоле. Процесс ионного обмена можно проиллюстрировать на примере реакции обмена катионов типа H+ с ионным сорбентом HR и ионами Na+ в воде: HR + Na+ → Na+ + H+. Из этого уравнения видно, что в процессе ионного обмена катионы в воде (например, Na+) переходят на поверхность сорбента, а заменяемый ион H+ с поверхности сорбента попадает в воду. Процесс переноса Na из воды на смолу представляет собой процесс замещения ионов. Процесс перехода атомов H с смолы в воду называется процессом десорбции. Таким образом, в результате процессов свободного обмена и замещения Na и H меняются местами, и это изменение называется ионным обменом. 7. УФ-лучи: при включении ртутной лампы она излучает уФ-лучи с длиной волны от 1400 нм до 4900 нм (1 нм = 10⁻¹⁰ м). Такие лучи способны проникать через клеточные стенки бактерий, уничтожая микроорганизмы и тем самым обеспечивая дезинфекцию. Наилучший эффект достигается при длине волны ультрафиолетового излучения около 2600 нм. УФ-дезинфекция в основном используется для обработки питьевой воды небольшого объема. Его особенности: высокая способность уничтожать живые организмы, короткое время контакта ； Оборудование простое, управление им удобно; вода после обработки бесцветная, без запаха и не представляет опасности для здоровья ； Не образуются хлорид-ионы, возникающие при дезинфекции хлором. 8. Технология очистки воды путем адсорбции: в основном подразумевает технологию, при которой для адсорбции используются вещества с способностью к адсорбции, такие как активированный уголь. Здесь лишь кратко описываются некоторые особенности активированного угля: активированный уголь широко применяется для очистки питьевой воды, а также воды, используемой в пищевой промышленности, химической промышленности, энергетике и других отраслях; он служит для удаления водорода, масел и неприятных запахов. Как правило, удается удалить 63–86% коллоидных веществ ； Около 50% — железо ； А также 47–60% органических веществ. Распространенное средство: полихлорид алюминия. Полихлорид алюминия представляет собой неорганический полимерный коагулянт с высокой молекулярной массой и высоким зарядом; он образуется в результате действия гидроксид-ионов, способствующих связыванию молекул, а также действия многозарядных анионов. Особенности: 1. Быстрое образование флокул, высокая активность и хорошие фильтрационные свойства. 2. Не требуется добавление щелочных добавок; при гидролизе эффективность остается прежней. 3. Подходит для широкого диапазона значений pH, обладает высокой устойчивостью и нашел широкое применение. 4. В обработанной воде мало солей. 5. Способен устранять загрязнение воды тяжелыми металлами и радиоактивными веществами. 6. Высокое содержание активных веществ, что облегчает хранение и транспортировку. Функция полихлорида алюминия как коагулянта проявляется следующим образом: а) сильная электронейтрализация коллоидных веществ в воде. б) Высокая способность гидролитических продуктов к мостикообразному адсорбированию взвешенных частиц в воде. в. Селективная адсорбция растворимых веществ. Полиалюминий хлорид — это неорганический полимерный коагулянт, представляющий собой неорганическое полимерное средство для обработки воды с большой молекулярной массой и высоким зарядом, образующееся в результате мостикообразующего действия гидроксид-ионов и полимеризации многозарядных анионов. Особенности данной системы сушки в основном определяются принципом работы распылителя под давлением, что придает ей специфические характеристики. Поскольку продукт, получаемый с помощью метода аэрозольной сушки под давлением, имеет вид пористых или полой частиц, этот метод используется преимущественно для получения твердых частиц на основе анионного полиакриламида. Полученные таким образом частицы обладают отличными свойствами защиты от пыли и хорошей способностью к течению. Применение: 1. Очистка воды для городских сетей водоснабжения и канализации: речная вода, вода из водохранилищ, грунтовые воды. ⒉Очистка промышленной воды. ⒊Очистка городских сточных вод. ⒋Восстановление полезных веществ из промышленных сточных вод и отходов, способствование осаждению угольной пыли в сточных водах, получаемых при обработке угля, восстановление крахмала в производстве крахмала. ⒌Очистка различных видов промышленных сточных вод: сточные воды текстильной промышленности, кожевенного производства, содержащие фтор, тяжелые металлы и нефтепродукты; сточные воды бумажной промышленности, углеобогатительных предприятий, горнодобывающей промышленности, пивоварения, металлургии, мясопереработки; очистка сточных вод. ⒍Оклейка бумаги глифтом ⒎ Очистка сахарного раствора ⒏ Отливка в форму ⒐ Защита тканей от морщин ⒑ Носитель катализатора ⒒ Очистка лекарственных средств ⒓ Ускорение затвердевания цемента ⒔ Сырье для косметики. Полимерный ферросульфат — это светло-желтый аморфный порошкообразный твердый вещество, легко растворимое в воде. 10%-ный (по весу) водный раствор имеет красно-коричневый прозрачный цвет; вещество обладает способностью поглощать влагу. Ферросульфат полимерный широко используется для очистки питьевой воды, промышленной воды, различных промышленных сточных вод, городских сточных вод, а также для обезвоживания осадка. Особенности применения: Полисульфат железа по сравнению с другими неорганическими флокулянтами обладает следующими особенностями: 1. Новый, качественный и высокоэффективный неорганический полимерный флокулянт на основе солей железа ； 2. Отличные свойства для затвердевания, плотные гельовые структуры, быстрая скорость оседания ； 3. Отличная эффективность очистки воды, высокое качество воды; не содержит вредных веществ, таких как алюминий, хлор и ионы тяжелых металлов, а также отсутствует перенос ионов железа. Бесвредна, не токсична, надежна и безопасна ； 4. Имеет выраженные эффекты в области удаления твердых частиц, окраски, масел, воды; дезинфекции, устранения неприятных запахов, водорослей; а также снижения уровня COD, BOD и ионов тяжелых металлов в воде ； 5. Подходит для вод с диапазоном pH от 4 до 11; оптимальный диапазон pH составляет 6–9. После очистки изменения значения pH и общей щелочности исходной воды незначительны, что снижает коррозионную активность по отношению к оборудованию для обработки воды ； 6. Демонстрирует высокую эффективность в очистке воды с незначительным уровнем загрязнения, содержащей водоросли, при низких температурах и низкой мутности; особенно эффективна при очистке воды с высокой мутностью ； 7. Малая доза препарата, низкая стоимость; расходы на обработку могут снизиться на 20–50%. Особенности обработки нефтяных сточных вод. Технология коагуляции широко используется для обработки нефтяных сточных вод благодаря своей универсальности, способности удалять эмульгированную и растворенную нефть, а также некоторые сложные полимерные органические вещества, которые трудно поддаются биохимическому разложению. Наиболее распространенные флокулянты делятся на три основные группы: неорганические флокулянты, органические флокулянты и композитные флокулянты. Среди неорганических полимерных флокулянтов такие вещества, как полихлорид алюминия и полисульфат железа, обладающие низкой молекулярной массой, показывают хорошую эффективность. Они имеют низкую стоимость, требуют небольших количеств для применения, а также обеспечивают высокую эффективность, поэтому широко используются. Полиакриламид. Полиакриламид (ПАМ) представляет собой водорастворимый высокомолекулярный полимер, нерастворимый в большинстве органических растворителей. Он обладает хорошими флокулирующими свойствами и способен снижать силу трения между жидкостями. В зависимости от ионных свойств выделяют четыре типа полиакриламида: неионный, анионный, катионный и амфотерный. Принцип действия 1) Принцип флокуляции: при использовании ПАМ для флокуляции результат зависит от типа вещества, подлежащего флокуляции, его поверхностных свойств, в частности от электрокинетического потенциала, вязкости, мутности и значения pH суспензии. Электрокинетический потенциал на поверхности частиц является причиной их дисперсности; добавление ПАМ с противоположным поверхностным зарядом позволяет снизить этот потенциал и способствовать агрегации частиц. 2) Адсорбционное мостирование: молекулы PAM фиксируются на поверхностях различных частиц, между которыми образуются полимерные мосты, что приводит к образованию агрегатов частиц и их осаждению. 3) Поверхностное адсорбирование: различное адсорбирование частиц полярных групп молекул PAM. 4) Усиливающее действие: молекулярные цепи PAM связывают дисперсную фазу с помощью различных механических, физических и химических процессов, образуя сеть, что способствует усилению структуры. Сфера применения: 1. В процессе производства бумаги в качестве агента для удержания компонентов и усилителя. 2. Используется в обработке воды в качестве коагулянта, флокулянта и средства для обезвоживания осадка. 3. Используется в нефтедобывающей промышленности в качестве средства для снижения уровня воды и средства для вытеснения нефти. 4. PAM также находит широкое применение в таких областях, как загущение, стабилизация коллоидов, снижение сопротивления течения, склеивание, формирование пленок, а также в биомедицинских материалах.