仁源水处理聚丙烯酰胺关于水处理剂的创新与发展

　　仁源水处理聚丙烯酰胺关于水处理剂的创新与发展

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　　(一)：水处理剂产品开发的创新与发展

　　1、水处理剂定义

　　水处理剂

　　水处理剂(Water treatment agent)是一类用于水处理的化学药剂的总称，常被容易片面的理解成用于污水处理的化学药剂。它实际包括污水处理、冷却水和锅炉水的处理、海水淡化、膜分离、生物处理、絮凝和离子交换等技术所需的药剂。 如缓蚀剂、阻垢分散剂、杀菌灭藻剂、絮凝剂&混凝剂、离子交换树脂、净化剂、清洗剂、预膜剂、辅助药剂等。

　　水处理剂广泛应用于化工、石油、石化、采矿、轻工、日化、纺织、印染、陶瓷、造纸、涂料、建筑、冶金、机械、医药卫生、交通、城乡环保、农业、食品加工、电子清洗等行业，以达到节约用水、防止水源污染和确保加工制造有效运行的目的。

　　污水处理药剂

　　污水处理药剂是一类用于工业废水、生活污水处理为达标排放或回收再利用的过程中所使用化学药剂。污水排放导致水资源、生活环境受到了严重污染，为了阻止这种现象的恶化，水处理行业研制了多款大型水处理设备，使其应用在人们生产生活污水治理中。

　　有很多企业排放的污水中含有大量难降解物质，通过单一的水处理设备是无法有效去除的，所以很多时候要依据污水水质的特殊性合理添加污水处理药剂，使其处理后的污水符合国家排放标准。

　　污水处理药剂一般包括絮凝剂、混凝剂、助凝剂、消毒剂、pH调整剂、消泡剂、破乳剂、氧化还原剂等。

　　工业循环冷却水处理药剂

　　工业循环冷却水处理剂是工业节水的关键，是指工业用水在冷却水塔、冷水机台等设备处理过程中必需的化学药剂。通过使用这些化学药剂，可使得水质达到一定的质量要求，确保冷却水塔、冷水机台等设备处于最佳的运行状态，有效的控制微生物菌群、抑制水垢的产生、预防管道设备的腐蚀，达到降低能耗、延长设备的使用寿命的目的。

　　该类药剂通常包括阻垢剂、缓蚀剂、杀菌剂、螯合剂、分散剂、清洗剂、预膜剂等。

　　2、水处理剂的分类及作用特点

　　常见的水处理剂有阻垢分散剂、缓蚀剂、杀菌灭藻剂、絮凝剂。

　　(1)阻垢分散剂(有机膦、聚羧酸)

　　阻垢分散剂是借助于自身的凝聚、分散、晶体生产过程中发生晶格歪曲，从而有效地对金属传热面上垢层的牢固沉积产生阻碍作用。

　　有机膦类主要通过螯合作用阻碍垢的生成，聚羧酸类主要通过分散作用防止难溶盐的成垢沉积。

　　(2)缓蚀剂(缓蚀剂、缓蚀阻垢剂)

　　主要有锌盐钼酸盐、钨酸盐、聚磷酸盐、磷酸盐、硝酸盐、BTA、TTA、MBT、咪唑啉类等。

　　将溶解氧从水体排出，以此减缓循环水系统中各设备管道被腐蚀的速率。

　　(3)杀菌灭藻剂(氧化型杀菌剂、非氧化型杀菌剂)

　　循环冷却水体中细菌主要有异养菌、自养菌、霉菌、酵母菌等。菌类主要危害表现在产生粘泥沉积覆盖在换热器中换热管及相关流体管壁，降低冷却水冷却作用，增加运行成本。杀菌灭藻剂通过对微生物和细菌的渗透作用、内吸作用、分散和剥离作用，起到杀生的效果。

　　(4)絮凝剂(无机絮凝剂、有机絮凝剂)

　　“聚并”理论，絮凝剂主要是带有正(负)电性的基团和水中带有负(正)电性的难于分离的一些粒子或者颗粒相互靠近，降低其电势，使其处于不稳定状态，并利用其聚合性质使得这些颗粒集中，并通过物理或者化学方法分离出来。常见的有PAM、PAC、PAS、PFC、PFS、PDMDAAC等。

　　3、 有机膦阻垢缓蚀剂(螯合剂)的创新与发展

　　开发创新的三个方向

　　创新发展点一——合成工艺的理论基础研究

　　从反应原理出发，详细探究各工艺条件对产品质量的影响，进一步去除杂质，提高反应效率，从源头找寻改善产品质量和降低生产成本的方法。

　　另外，还要着手做一些高端产品，应用于特殊领域，提高产品附加值。

　　创新发展点二——分析检测的创新

　　逐步建立一套有机膦产品分析检测的现代化方法手段，研究产品结构和成分与性能的关系，推动产品制造工艺的改进创新。

　　创新发展点三——改性和配方

　　环保压力不可小觑，“磷”已成为众矢之的，通过对有机膦阻垢剂、螯合剂的新结构产品的开发，产品的改性，配方产品高级精确筛选，提升产品有效利用率，最大限度减轻对环境的压力。

　　4、水溶性聚合物阻垢分散剂的创新与发展

　　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，环境友好型水溶性聚合物，配方组合物。

　　①简单均聚物PAA、HPMA等;②MA-AA、T-225等;③AA-AMPS等带强极性基团的二元或多元共聚物;④含磷聚合物;⑤环保型聚合物、改性高效聚合物及复配型聚合物

　　与理化指标明确的有机膦产品相比，聚合物影响因素非常多，生产制造难以精准控制，最为复杂，虽产品种类繁多，但参差不齐，质量多数不高，且长期不受重视，在水处理剂中的占比及制造水平相对较低。

　　加强基础理论研究，企业与高校科研院所共同发力，希望有更多的人才和资金用于水溶性聚合物的研发和生产。

　　围绕分子量大小及分布做水溶性聚合物的研发、生产、应用的科技创新，采用先进仪器、生产设备、智能控制，增强各环节的科技含量，性能提升，质量稳定，应用更加广泛。

　　改性和复配是创新发展的重点方向，提高产品的环境友好性符合水处理剂的本源初衷。

　　5、杀菌灭藻剂的创新与发展

　　杀菌剂特点

　　杀菌灭藻是工业循环冷却水正常运行的关键环节，杀菌剂包括非氧化性和氧化性两大类，为了提高杀菌性和抗药性，两类药剂往往复配或交替使用。

　　常用杀菌剂

　　目前常用的杀菌剂有氯系和季铵盐类，如次氯酸钠、二氧化氯、1227等，产品比较单一，细菌容易产生抗药性。

　　存在问题

　　各行业为了提高水资源的的利用率，中水回用成为必然的发展趋势，必然带来菌藻问题，这就导致高效、环境友好的杀菌剂与费用高之间的矛盾。

　　开发方向

　　开发新型高效杀菌剂，如溴类、季鏻盐、双季铵盐、聚季铵盐、有机胍类、环境友好类和高效复配型药剂成为杀菌剂研究的方向，同时做到将其低成本广泛使用。

　　创新与发展

　　面对复杂的水质条件，遵循高效低毒、对环境影响最低的原则，杀菌剂的适用性需通过大量试验数据和现场应用来确定;

　　性价比的提高;

　　不同行业杀菌剂的相互借鉴。

　　6、缓蚀剂的创新与发展

　　缓蚀剂的应用创新

　　缓蚀剂的配伍应用创新

　　无机缓蚀剂：锌盐、钼酸盐、钨酸盐、铬酸盐、硼酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐、碳酸盐等;

　　有机缓蚀剂：有机膦酸、酒石酸钠等;

　　聚合缓蚀剂：PESA、PASP、POCA等;

　　上述缓蚀剂的整合配伍创新，协同增效，持续优化。

　　理论创新

　　相对其它水处理剂，缓蚀剂长期没有更新，产品开发和基础理论研究几乎处于停滞状态，所以是否有必要从缓蚀机理、产品结构方面做深入研究?

　　新型高效缓蚀剂的开发

　　高效、高性价比缓蚀剂的开发

　　解决性能价格比的问题，就缓蚀剂的现状看，是否有必要开发高效高性价比的产品?

　　还是现有产品已经够用?

　　环境友好的发展方向

　　低磷、无磷缓蚀剂的开发;

　　是否有更加绿色环保的缓蚀剂?

　　7、絮凝剂的创新与发展

　　基础研究

　　对于基础理论研究、产品质量水平的提升、结构与性能的关系，此方面的人才投入不可忽略。

　　产品开发

　　要持续不断地创新，包括新型高效絮凝剂混凝剂产品的开发和已有产品质量的提升，开发环境友好型絮凝剂产品。

　　应用创新

　　产品应用技术是行业发展不可或缺的组成部分，同循环水一样，针对更加复杂的污水水质，絮凝剂的选择和使用更为关键。

　　资源整合

　　絮凝剂种类繁多，且层级差别更大，多种药剂搅合在一起更为复杂，甚至还存在大量的普遍性的掺假现象，需要对各类产品分门别类，划分三六九等，以适应不同用户的需求。

　　(二)：工业化生产的创新与发展

　　1、水处理剂的生产现状

　　生产分布

　　国外除几家生产聚合物单剂的厂家外，其余基本上集中在复配型产品和技术服务上。

　　国内主要集中在山东、江苏、河南。

　　技术水平

　　经过四十余年的发展，尤其是近十年的发展，水处理剂的生产技术水平得到大幅度提升，但仍未能实现全面革新，多数还是停留在过渡状态，甚至还有相当一部分依然延续传统的人工操作。

　　发展规模

　　循环水处理剂规模近200万吨，其中有机膦类占比50%左右，聚合物类15%左右。

　　无机混凝剂300万吨左右，水溶性高分子絮凝剂百余万吨。

　　产品层次

　　产品层次良莠不齐，虽有提升，还是整体质量不高，中低端产品过多，甚至一度出现恶意竞争，搅乱市场的存在。

　　2、生产技术创新

　　制造工艺的不断创新

　　任何技术都是有时效性的，都不是一成不变的，尤其是面对环保压力的与日俱增，对水处理剂的制造工艺做大胆创新，且持续不断，良性循环，包括使用原料、工艺合成路线的选择、工艺操作方式的优化创新等。

　　生产方式的创新

　　建议对传统生产模式进行全面革新，转变观念，充分借鉴利用其它行业先进生产方式，全面提升产品质量，改善化工生产现场环境，提高化工生产安全性。

　　智能化制造技术

　　对水处理剂的生产融入更多的科技因素，小行业、大作为，加强研发投入，采用先进控制技术和生产设备，逐步实现水处理剂的规模化、自动化、信息化、智能化生产模式，推广普及。

　　3、新与旧：创新驱动发展

　　——连续化智能化生产技术的优势

　　(三)：现场应用的创新与发展

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　　粗犷式转为精益式

　　目标分类

　　对水处理剂产品及使用的组分做严格筛选，确保适用，避免“一锅煮”、“怎么都可以”的状态，做详细分类。

　　智能控制

　　对现场水质变化做出统计和特定应用试验，更新加药方式，可采用先进自控加药设备，在线监测，但要确保环境不受影响。同时综合物理、化学、生化等手段进行智能控制。

　　持续改进

　　针对愈来愈复杂的水质，对所用的水处理剂做持续不断的改进优化，对应用技术做出持续改善。

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　　一对一定制服务的深入发展

　　随着水处理剂研发、制造、应用服务技术的不段提高，随着全球环境污染问题的日益严峻，迫使各行业不得不花精力用在最大限度降低对环境的不利影响上。这就使得水处理剂在经历零散专供转为规模化标准化供应、弱化定制的方式之后，将逐渐回归到产品定制的状态，根据不同需求利用标准化单剂产品组装成适用的专有产品，是一种发展的必然趋势。

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　　在线监测智能化控制

　　在线监测

　　含磷药剂较宜实现，而无磷药剂通常采用荧光示踪技术，追踪和监测效果好，但同时带来致命的问题——对环境的伤害，基本可以划归为永不降解的范畴，因此，这方面急需要突破性的创新，比如有出现的直接检测的方式。

　　远程控制

　　计算机管理—监测和分析技术上的进步，如3D TRASAR技术，为水处理的计算机系统管理提供了良好的基础，实现远程控制，使得水处理服务工作更加科学。

　　全过程智能化

　　这是水处理剂在线监测发展的必然趋势，需要多资源整合，由基础理论研究学者、水处理剂制备技术人员、水处理剂应用专家、计算机专家、自动控制系统专家共同努力逐步实现。

　　(四)：产业链的创新与发展

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　　分工协作及产品分级分档

　　分工协作

　　(1)术业有专攻，行业分工模式已初步形成，需进一步明确、巩固与加强，促进水处理行业良性发展;

　　(2)基础理论研究、产品开发、水处理剂生产制造、水处理技术服务，分工不分家，相互之间沟通交流，同心协力，加强合作，共同进步;

　　(3)邀请水处理剂原材料供应商及科研人员、下游用户共同解决水处理剂应用过程中出现的问题，整体提升水处理剂产品质量。

　　产品分级

　　(1)依据水处理剂存在的初衷(减轻各行业对环境的负面影响)进行资源整合，充分利用各渠道的原材料资源、技术资源和工程设备资源，制备不同档次不同性能的水处理剂产品;

　　(2)根据市场需求、各应用领域特点、各生产企业特点，结合产品的质量、性能和价格，对诸多水处理剂产品进行分级分档划分，满足各行业各层次用户需求的同时，让水处理行业健康发展，良性循环，而不是恶性竞争，扰乱市场;

　　(3)产品分级分档，避免鱼龙混杂，势在必行。通过行业协会牵头协调，承担不同职能的企业各取所需，最大化有效利用，由“独善其身”转变为“兼济天下”。

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　　产品定制化及水处理剂上下游关系

　　——水处理剂关联产品综合利用及产品的应用拓展

　　产品定制化重新回归

　　随着科学技术的不断进步，更重要的是环境污染治理的日趋严峻，各种水质愈来愈复杂化和处理程度的深入和严格，水处理剂产品定制的重新回归已成必然趋势，标准化产品只适合单剂。

　　水处理剂上下游联系

　　水处理剂发展到任何时候均需要与其上下游保持密切的联系，同进同退，只有上游原材料的研发和制备技术提高了，只有下游用户密切配合并寻求辅助资源，水处理方可长青长虹。

　　水处理剂关联产品综合利用

　　水处理剂本身也是化工产品，自身的研究和生产更是保持绿色环保在第一位;因此，水处理剂生产过程中相关联的联副产品、三废等，更加需要寻求符合可持续发展的综合利用解决方式。

　　水处理剂产品应用拓展

　　水处理剂在承担各行业产生的水资源处理再利用的重要角色的同时，它们也是重要的化工助剂，广泛应用在多行业领域，这在许多公开资料中均有述及，同时也有许多未知的应用待开发研究。

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