仁源水處理聚丙烯酰胺關于水處理劑的創新與發展

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　　(一)：水處理劑產品開發的創新與發展

　　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藥劑的總稱，常被容易片面的理解成用于污水處理的化學藥劑。它實際包括污水處理、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、預膜劑、輔助藥劑等。

　　水處理劑廣泛應用于化工、石油、石化、采礦、輕工、日化、紡織、印染、陶瓷、造紙、涂料、建筑、冶金、機械、醫藥衛生、交通、城鄉環保、農業、食品加工、電子清洗等行業，以達到節約用水、防止水源污染和確保加工制造有效運行的目的。

　　污水處理藥劑

　　污水處理藥劑是一類用于工業廢水、生活污水處理為達標排放或回收再利用的過程中所使用化學藥劑。污水排放導致水資源、生活環境受到了嚴重污染，為了阻止這種現象的惡化，水處理行業研制了多款大型水處理設備，使其應用在人們生產生活污水治理中。

　　有很多企業排放的污水中含有大量難降解物質，通過單一的水處理設備是無法有效去除的，所以很多時候要依據污水水質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準。

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

　　工業循環冷卻水處理藥劑

　　工業循環冷卻水處理劑是工業節水的關鍵，是指工業用水在冷卻水塔、冷水機臺等設備處理過程中必需的化學藥劑。通過使用這些化學藥劑，可使得水質達到一定的質量要求，確保冷卻水塔、冷水機臺等設備處于最佳的運行狀態，有效的控制微生物菌群、抑制水垢的產生、預防管道設備的腐蝕，達到降低能耗、延長設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、預膜劑等。

　　2、水處理劑的分類及作用特點

　　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(有機膦、聚羧酸)

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

　　有機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，以此減緩循環水系統中各設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)

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

　　(4)絮凝劑(無機絮凝劑、有機絮凝劑)

　　“聚并”理論，絮凝劑主要是帶有正(負)電性的基團和水中帶有負(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，使其處于不穩定狀態，并利用其聚合性質使得這些顆粒集中，并通過物理或者化學方法分離出來。常見的有PAM、PAC、PAS、PFC、PFS、PDMDAAC等。

　　3、 有機膦阻垢緩蝕劑(螯合劑)的創新與發展

　　開發創新的三個方向

　　創新發展點一——合成工藝的理論基礎研究

　　從反應原理出發，詳細探究各工藝條件對產品質量的影響，進一步去除雜質，提高反應效率，從源頭找尋改善產品質量和降低生產成本的方法。

　　另外，還要著手做一些高端產品，應用于特殊領域，提高產品附加值。

　　創新發展點二——分析檢測的創新

　　逐步建立一套有機膦產品分析檢測的現代化方法手段，研究產品結構和成分與性能的關系，推動產品制造工藝的改進創新。

　　創新發展點三——改性和配方

　　環保壓力不可小覷，“磷”已成為眾矢之的，通過對有機膦阻垢劑、螯合劑的新結構產品的開發，產品的改性，配方產品高級精確篩選，提升產品有效利用率，最大限度減輕對環境的壓力。

　　4、水溶性聚合物阻垢分散劑的創新與發展

　　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等帶強極性基團的二元或多元共聚物;④含磷聚合物;⑤環保型聚合物、改性高效聚合物及復配型聚合物

　　與理化指標明確的有機膦產品相比，聚合物影響因素非常多，生產制造難以精準控制，最為復雜，雖產品種類繁多，但參差不齊，質量多數不高，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。

　　加強基礎理論研究，企業與高校科研院所共同發力，希望有更多的人才和資金用于水溶性聚合物的研發和生產。

　　圍繞分子量大小及分布做水溶性聚合物的研發、生產、應用的科技創新，采用先進儀器、生產設備、智能控制，增強各環節的科技含量，性能提升，質量穩定，應用更加廣泛。

　　改性和復配是創新發展的重點方向，提高產品的環境友好性符合水處理劑的本源初衷。

　　5、殺菌滅藻劑的創新與發展

　　殺菌劑特點

　　殺菌滅藻是工業循環冷卻水正常運行的關鍵環節，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，產品比較單一，細菌容易產生抗藥性。

　　存在問題

　　各行業為了提高水資源的的利用率，中水回用成為必然的發展趨勢，必然帶來菌藻問題，這就導致高效、環境友好的殺菌劑與費用高之間的矛盾。

　　開發方向

　　開發新型高效殺菌劑，如溴類、季鏻鹽、雙季銨鹽、聚季銨鹽、有機胍類、環境友好類和高效復配型藥劑成為殺菌劑研究的方向，同時做到將其低成本廣泛使用。

　　創新與發展

　　面對復雜的水質條件，遵循高效低毒、對環境影響最低的原則，殺菌劑的適用性需通過大量試驗數據和現場應用來確定;

　　性價比的提高;

　　不同行業殺菌劑的相互借鑒。

　　6、緩蝕劑的創新與發展

　　緩蝕劑的應用創新

　　緩蝕劑的配伍應用創新

　　無機緩蝕劑：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;

　　有機緩蝕劑：有機膦酸、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新，協同增效，持續優化。

　　理論創新

　　相對其它水處理劑，緩蝕劑長期沒有更新，產品開發和基礎理論研究幾乎處于停滯狀態，所以是否有必要從緩蝕機理、產品結構方面做深入研究?

　　新型高效緩蝕劑的開發

　　高效、高性價比緩蝕劑的開發

　　解決性能價格比的問題，就緩蝕劑的現狀看，是否有必要開發高效高性價比的產品?

　　還是現有產品已經夠用?

　　環境友好的發展方向

　　低磷、無磷緩蝕劑的開發;

　　是否有更加綠色環保的緩蝕劑?

　　7、絮凝劑的創新與發展

　　基礎研究

　　對于基礎理論研究、產品質量水平的提升、結構與性能的關系，此方面的人才投入不可忽略。

　　產品開發

　　要持續不斷地創新，包括新型高效絮凝劑混凝劑產品的開發和已有產品質量的提升，開發環境友好型絮凝劑產品。

　　應用創新

　　產品應用技術是行業發展不可或缺的組成部分，同循環水一樣，針對更加復雜的污水水質，絮凝劑的選擇和使用更為關鍵。

　　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雜，甚至還存在大量的普遍性的摻假現象，需要對各類產品分門別類，劃分三六九等，以適應不同用戶的需求。

　　(二)：工業化生產的創新與發展

　　1、水處理劑的生產現狀

　　生產分布

　　國外除幾家生產聚合物單劑的廠家外，其余基本上集中在復配型產品和技術服務上。

　　國內主要集中在山東、江蘇、河南。

　　技術水平

　　經過四十余年的發展，尤其是近十年的發展，水處理劑的生產技術水平得到大幅度提升，但仍未能實現全面革新，多數還是停留在過渡狀態，甚至還有相當一部分依然延續傳統的人工操作。

　　發展規模

　　循環水處理劑規模近200萬噸，其中有機膦類占比50%左右，聚合物類15%左右。

　　無機混凝劑300萬噸左右，水溶性高分子絮凝劑百余萬噸。

　　產品層次

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

　　2、生產技術創新

　　制造工藝的不斷創新

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

　　生產方式的創新

　　建議對傳統生產模式進行全面革新，轉變觀念，充分借鑒利用其它行業先進生產方式，全面提升產品質量，改善化工生產現場環境，提高化工生產安全性。

　　智能化制造技術

　　對水處理劑的生產融入更多的科技因素，小行業、大作為，加強研發投入，采用先進控制技術和生產設備，逐步實現水處理劑的規模化、自動化、信息化、智能化生產模式，推廣普及。

　　3、新與舊：創新驅動發展

　　——連續化智能化生產技術的優勢

　　(三)：現場應用的創新與發展

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　　粗獷式轉為精益式

　　目標分類

　　對水處理劑產品及使用的組分做嚴格篩選，確保適用，避免“一鍋煮”、“怎么都可以”的狀態，做詳細分類。

　　智能控制

　　對現場水質變化做出統計和特定應用試驗，更新加藥方式，可采用先進自控加藥設備，在線監測，但要確保環境不受影響。同時綜合物理、化學、生化等手段進行智能控制。

　　持續改進

　　針對愈來愈復雜的水質，對所用的水處理劑做持續不斷的改進優化，對應用技術做出持續改善。

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　　一對一定制服務的深入發展

　　隨著水處理劑研發、制造、應用服務技術的不段提高，隨著全球環境污染問題的日益嚴峻，迫使各行業不得不花精力用在最大限度降低對環境的不利影響上。這就使得水處理劑在經歷零散專供轉為規模化標準化供應、弱化定制的方式之后，將逐漸回歸到產品定制的狀態，根據不同需求利用標準化單劑產品組裝成適用的專有產品，是一種發展的必然趨勢。

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　　在線監測智能化控制

　　在線監測

　　含磷藥劑較宜實現，而無磷藥劑通常采用熒光示蹤技術，追蹤和監測效果好，但同時帶來致命的問題——對環境的傷害，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新，比如有出現的直接檢測的方式。

　　遠程控制

　　計算機管理—監測和分析技術上的進步，如3D TRASAR技術，為水處理的計算機系統管理提供了良好的基礎，實現遠程控制，使得水處理服務工作更加科學。

　　全過程智能化

　　這是水處理劑在線監測發展的必然趨勢，需要多資源整合，由基礎理論研究學者、水處理劑制備技術人員、水處理劑應用專家、計算機專家、自動控制系統專家共同努力逐步實現。

　　(四)：產業鏈的創新與發展

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　　分工協作及產品分級分檔

　　分工協作

　　(1)術業有專攻，行業分工模式已初步形成，需進一步明確、鞏固與加強，促進水處理行業良性發展;

　　(2)基礎理論研究、產品開發、水處理劑生產制造、水處理技術服務，分工不分家，相互之間溝通交流，同心協力，加強合作，共同進步;

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

　　產品分級

　　(1)依據水處理劑存在的初衷(減輕各行業對環境的負面影響)進行資源整合，充分利用各渠道的原材料資源、技術資源和工程設備資源，制備不同檔次不同性能的水處理劑產品;

　　(2)根據市場需求、各應用領域特點、各生產企業特點，結合產品的質量、性能和價格，對諸多水處理劑產品進行分級分檔劃分，滿足各行業各層次用戶需求的同時，讓水處理行業健康發展，良性循環，而不是惡性競爭，擾亂市場;

　　(3)產品分級分檔，避免魚龍混雜，勢在必行。通過行業協會牽頭協調，承擔不同職能的企業各取所需，最大化有效利用，由“獨善其身”轉變為“兼濟天下”。

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　　產品定制化及水處理劑上下游關系

　　——水處理劑關聯產品綜合利用及產品的應用拓展

　　產品定制化重新回歸

　　隨著科學技術的不斷進步，更重要的是環境污染治理的日趨嚴峻，各種水質愈來愈復雜化和處理程度的深入和嚴格，水處理劑產品定制的重新回歸已成必然趨勢，標準化產品只適合單劑。

　　水處理劑上下游聯系

　　水處理劑發展到任何時候均需要與其上下游保持密切的聯系，同進同退，只有上游原材料的研發和制備技術提高了，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。

　　水處理劑關聯產品綜合利用

　　水處理劑本身也是化工產品，自身的研究和生產更是保持綠色環保在第一位;因此，水處理劑生產過程中相關聯的聯副產品、三廢等，更加需要尋求符合可持續發展的綜合利用解決方式。

　　水處理劑產品應用拓展

　　水處理劑在承擔各行業產生的水資源處理再利用的重要角色的同時，它們也是重要的化工助劑，廣泛應用在多行業領域，這在許多公開資料中均有述及，同時也有許多未知的應用待開發研究。

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