一、水處理劑的應(yīng)用領(lǐng)域
它的應(yīng)用領(lǐng)域涉及工業(yè)用水、市政/飲用水處理、污水廢水處理以及海水淡化。
在工業(yè)用水領(lǐng)域中，主要是應(yīng)用于工業(yè)循環(huán)水處理和工業(yè)鍋爐水處理。工業(yè)循環(huán)水處理使用的藥劑主要有阻垢劑、緩蝕劑、殺菌滅藻劑、清洗劑、預(yù)膜劑等。工業(yè)鍋爐水處理的常用方法有鍋外水處理和鍋內(nèi)水處理，使用的藥劑主要有：緩蝕阻垢劑、除氧劑、給水降堿劑、離子交換劑、再生劑、軟化劑、堿度調(diào)節(jié)劑、清垢劑等。
市政/飲用水處理涉及到的水處理藥劑一般有：殺菌滅藻劑、絮凝劑、緩蝕劑等。
污水處理涉及到的水處理藥劑一般有絮凝劑、污泥脫水劑、消泡劑、螯合劑、脫色劑等。
海水淡化的主流技術(shù)包括蒸餾法和膜法。膜在運(yùn)用中很容易被堵塞，所以需要在水中添加阻垢緩釋劑、清潔劑、絮凝劑、阻垢分散劑等藥劑。而蒸餾法容易產(chǎn)生鍋垢從而降低蒸發(fā)效率，可以向原水中加入聚磷酸鹽、有機(jī)磷酸，膦基聚羧酸等進(jìn)行水質(zhì)軟化，對(duì)鈣，鎂離子以及其他金屬離子螯合作用使其不易沉淀，阻止水垢的形成。
二、水處理藥劑的種類
水處理劑包括絮凝劑、緩蝕劑、阻垢劑、殺生劑、渙散劑、清洗劑、預(yù)膜劑、消泡劑、脫色劑、螯合劑、除氧劑及離子交流樹脂等。
1、關(guān)于絮凝劑
關(guān)于絮凝劑展開來講又是長(zhǎng)篇大論，說多了不容易記住，所以總結(jié)3點(diǎn)，第一點(diǎn)是絮凝劑在污水處理領(lǐng)域中主要是用來強(qiáng)化固液分離的。第二點(diǎn)是可以使用投加助凝劑的方法來加強(qiáng)絮凝效果。第三點(diǎn)就是絮凝劑是最便宜而又高效的除磷方法。
2、關(guān)于助凝劑
總結(jié)2點(diǎn)，第一點(diǎn)是助凝劑的作用是調(diào)節(jié)或改善混凝條件;第二點(diǎn)是它可以加大礬花粒度、密度和結(jié)實(shí)性。
3、緩蝕阻垢劑
緩蝕阻垢劑顧名思義就是緩解鍋爐等循環(huán)用水設(shè)備結(jié)垢、腐蝕的一種水處理藥劑。該藥劑由堿性物質(zhì)和有機(jī)復(fù)配而成，加入了緩蝕劑，防止受熱面被腐蝕。藥劑中的堿性物質(zhì)，在鍋爐內(nèi)通過化學(xué)反應(yīng)，與水中的鈣、鎂鹽類物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)生成水渣，沉淀后通過排污功能排出鍋爐外，降低水中鈣、鎂離子濃度，使鍋爐內(nèi)不生成水垢。
4、清洗劑
清洗劑是一種能溶解滲透液的揮發(fā)性溶劑，用于去除被檢工件表面上多余的滲透液。有些清洗劑特別設(shè)計(jì)專用于清除金屬氫氧化物、碳酸鈣和其他類似的附著在聚酰胺、聚砜和薄膜組分膜表面的垢。在清洗劑使用前要檢查清洗罐，管路和保安過濾器以及安裝新的濾芯。
5、殺菌劑
殺菌劑主要是消滅細(xì)菌、微生物等有害細(xì)菌的一種藥劑。在國(guó)際上，通常是作為防治各類病原微生物的藥劑總稱。
常見技術(shù)：
1)殺菌、消毒：水的消毒方法可分為化學(xué)和物理的兩種。物理消毒方法有加熱法、紫外線法、超聲波等法;化學(xué)方法有加氯法、臭氧法、重金屬離子法以及其他氧化劑法等。
2)磁化：利用磁場(chǎng)效應(yīng)對(duì)于水的處理作用，稱為水的磁化處理。
3)精密過濾技術(shù): 用特殊材料制成的微孔濾芯、濾膜，利用其均一孔徑，來截留水中的微粒、細(xì)菌等，使其不能通過濾芯、濾膜而被去除截留。精密過濾能夠過濾微米級(jí)(μm)或納米級(jí)(nm)的微粒和細(xì)菌。在水的深度處理中應(yīng)用也十分廣泛。
4)超過濾技術(shù): 超過濾是一種薄膜分離技術(shù)。就是在一定壓力下(壓力為0.07-0.7Mpa，最高不超過1.05Mpa)，水在膜面上流動(dòng)，水與溶解鹽在和其他電解質(zhì)是微小的顆粒，能夠滲透超濾膜，而分子量大的顆粒和膠體物質(zhì)就被超濾膜所阻擋，從而使水中的部分微粒得到分離的技術(shù)。超濾膜的孔徑是由一定分子量的物質(zhì)進(jìn)行截留試驗(yàn)測(cè)定的，并以分子量的數(shù)值來表示的。
5)臭氧：是一種在常溫下呈藍(lán)色、有特殊的魚腥味的氣體，分子式為O3。臭氧具有極強(qiáng)的氧化性。臭氧可是細(xì)菌、真菌等菌體的蛋白質(zhì)氧化、變性，使電解質(zhì)失去作用，可殺滅細(xì)菌繁殖體和芽胞、病毒、真菌等，并可破壞肉毒桿菌菌毒素，可以清除和殺滅空氣中、水中、食物中的有毒物質(zhì)和細(xì)菌，可除異味，廣泛應(yīng)用于食品生產(chǎn)的消毒、滅菌等工序中。
臭氧在消毒、滅菌過程中僅產(chǎn)生無毒的氧化物，多余的臭氧最終還原為氧，在被消毒物品上不存在殘留物，可直接用于食品的消毒滅菌。
6)離子交換: 所謂離子交換，就是水中的離子和離子交換樹脂上的離子，所進(jìn)行的等電荷反應(yīng)。用H+型陽離子交換樹脂HR和水中Na+交換反應(yīng)過程為例：HR+Na+=Na++H+。從上式可知：在離子交換反應(yīng)中，水中的陽離子(如Na)被轉(zhuǎn)移到樹脂上去了，而離子交換樹脂上的一個(gè)可交換的H轉(zhuǎn)入水中。Na從水中轉(zhuǎn)移到樹脂上的過程是離子的置換過程。而樹脂上的H交換到水中的過程稱游離過程。因此，由于游離和置換過程的結(jié)果，使得Na和H互換位置，這一變化，就稱為離子交換。
7)紫外線:汞燈在點(diǎn)燃時(shí)，能夠放射出波長(zhǎng)為1400nm-4900nm的紫外線(1nm=10-10m)，這種光線能穿透細(xì)菌的細(xì)胞壁，殺死微生物，達(dá)到消毒殺菌目的。紫外線波長(zhǎng)在2600nm左右效果最好。
紫外線消毒主要應(yīng)用于處理量小的飲用水方面。它的特點(diǎn)是：殺生能力強(qiáng)，接觸時(shí)間短;設(shè)備簡(jiǎn)單，操作管理方便，處理后的水無色、無味、無中毒的危害;不會(huì)增加像氯氣殺毒時(shí)出現(xiàn)的氯離子。
8)吸附凈水技術(shù): 主要指活性炭等具有吸附能力的物質(zhì)吸附技術(shù)。這里只就活性炭的一些特點(diǎn)，做簡(jiǎn)要介紹：活性炭廣泛應(yīng)用于生活飲用水及食品工業(yè)、化工、電力等工業(yè)用水的凈化、脫氫、除油和去臭等。通常，能夠去除63%-86%膠體物質(zhì);50%左右的鐵;以及47%-60%的有機(jī)物質(zhì)。
三、常見水處理藥劑
1、聚合氯化鋁
聚合氯化鋁是一種無機(jī)高分子混凝劑，由于氫氧根離子的架橋作用和多價(jià)陰離子的聚合作用而生產(chǎn)的分子量較大、電荷較高的無機(jī)高分子水處理藥劑。
特點(diǎn)：
1)絮凝體成型快，活性好，過濾性好。
2)不需加堿性助劑，如遇潮解，其效果不變。
3)適應(yīng)PH值寬，適應(yīng)性強(qiáng)，用途廣泛。
4)處理過的水中鹽份少。
5)能除去重金屬及放射性物質(zhì)對(duì)水的污染。
6)有效成份高，便于儲(chǔ)存，運(yùn)輸。
作用：
1)水中膠體物質(zhì)的強(qiáng)烈電中和作用。
2)水解產(chǎn)物對(duì)水中懸浮物的優(yōu)良架橋吸附作用。
3)對(duì)溶解性物質(zhì)的選擇性吸附作用。
用途：
1)城市給排水凈化：河流水、水庫水、地下水。
2)工業(yè)給水凈化。
3)城市污水處理。
4)工業(yè)廢水和廢渣中有用物質(zhì)的回收、促進(jìn)洗煤廢水中煤粉的沉降、淀粉制造業(yè)中淀粉的回收。
5)各種工業(yè)廢水處理：印染廢水、皮革廢水、含氟廢水、重金屬廢水、含油廢水、造紙廢水、洗煤廢水、礦山廢水、釀造廢水、冶金廢水、肉類加工廢水、污水處理。
6)造紙施膠
7)糖液精制
8)鑄造成型
9)布匹防皺
10)催化劑載體
11)醫(yī)藥精制
12)水泥速凝
13)化妝品原料
2、聚合硫酸鐵
聚合硫酸鐵形態(tài)性狀是淡黃色無定型粉狀固體，極易溶于水，10%(重量)的水溶液為紅棕色透明溶液，吸濕性。聚合硫酸鐵廣泛應(yīng)用于飲用水、工業(yè)用水、各種工業(yè)廢水、城市污水、污泥脫水等的凈化處理。
聚合硫酸鐵與其他無機(jī)絮凝劑相比具有以下特點(diǎn)：
1)新型、優(yōu)質(zhì)、高效鐵鹽類無機(jī)高分子絮凝劑;
2)混凝性能優(yōu)良，礬花密實(shí)，沉降速度快;
3)凈水效果優(yōu)良，水質(zhì)好，不含鋁、氯及重金屬離子等有害物質(zhì)，亦無鐵離子的水相轉(zhuǎn)移，無毒，無害，安全可靠;
4)除濁、脫色、脫油、脫水、除菌、除臭、除藻、去除水中COD、BOD及重金屬離子等功效顯著;
5)適應(yīng)水體PH值范圍寬為4-11，最佳PH值范圍為6-9，凈化后原水的PH值與總堿度變化幅度小，對(duì)處理設(shè)備腐蝕性小;
6)對(duì)微污染、含藻類、低溫低濁原水凈化處理效果顯著，對(duì)高濁度原水凈化效果尤佳;
7)投藥量少，成本低廉，處理費(fèi)用可節(jié)省20%-50%。
3、聚丙烯酰胺
聚丙烯酰胺(PAM)為水溶性高分子聚合物，不溶于大多數(shù)有機(jī)溶劑，具有良好的絮凝性，可以降低液體之間的磨擦阻力，按離子特性分可分為非離子、陰離子、陽離子和兩性型四種類型。
陽離子聚丙烯酰胺使用注意事項(xiàng)：
1)絮團(tuán)的大小：絮團(tuán)太小會(huì)影響排水的速度，絮團(tuán)太大會(huì)使絮團(tuán)約束較多水而降低泥餅干度。經(jīng)過選擇聚丙烯酰胺的分子量能夠調(diào)整絮團(tuán)的大小。
2)污泥特性：第一點(diǎn)理解污泥的來源，特性以及成分，所占比重。依據(jù)性質(zhì)的不同，污泥可分為有機(jī)和無機(jī)污泥兩種。陽離子聚丙烯酰胺用于處置有機(jī)污泥，相對(duì)的陰離子聚丙烯酰胺絮凝劑用于無機(jī)污泥，堿性很強(qiáng)時(shí)用陰離子聚丙烯酰胺，而酸性很強(qiáng)時(shí)不宜用陰離子聚丙烯酰胺，固含量高時(shí)污泥通常聚丙烯酰胺的用量也大。
3)絮團(tuán)強(qiáng)度：絮團(tuán)在剪切作用下應(yīng)堅(jiān)持穩(wěn)定而不破碎。進(jìn)步聚丙烯酰胺分子量或者選擇適宜的分子構(gòu)造有助于進(jìn)步絮團(tuán)穩(wěn)定性。
4)聚丙烯酰胺的離子度：針對(duì)脫水的污泥，可用不同離子度的絮凝劑經(jīng)過先做小試停止挑選，選出最佳適宜的聚丙烯酰胺，這樣即能夠獲得最佳絮凝劑效果，又可使加藥量最少，節(jié)約本錢。
5)聚丙烯酰胺的溶解：溶解良好才干發(fā)充沛發(fā)揮絮凝作用。有時(shí)需求加快溶解速度，這時(shí)可思索進(jìn)步聚丙烯酰胺溶液的濃度。
應(yīng)用范圍：
1)在造紙過程中作助留劑，補(bǔ)強(qiáng)劑。
2)水處理中作助凝劑、絮凝劑、污泥脫水劑。
3)石油鉆采中作降水劑，驅(qū)油劑。
4)PAM還廣泛應(yīng)用于增稠、穩(wěn)定膠體、減阻、粘結(jié)、成膜、生物醫(yī)學(xué)材料等方面。
4、無機(jī)絮凝劑硫酸鋁
適用的pH值范圍與原水的硬度有關(guān)，處理軟水時(shí)，適宜pH值為5～6.6，處理中硬水時(shí)，適宜pH值為6.6～7.2，處理高硬水，適宜pH值為7.2～7.8。硫酸鋁適用的水溫范圍是20oC～40oC，低于10oC時(shí)混凝效果很差。硫酸鋁的腐蝕性較小、使用方便，但水解反應(yīng)慢，需要消耗一定的堿量。
5、無機(jī)絮凝劑三氯化鐵
是另一種常用的無機(jī)低分子凝聚劑，產(chǎn)品有固體的黑褐色結(jié)晶體，也有較高濃度的液體。其具有易溶于水，礬花大而重，沉淀性能好，對(duì)溫度、水質(zhì)及pH的適應(yīng)范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。三氯化鐵的適用pH值范圍是9～11，形成的絮體密度大，容易沉淀，低溫或高濁度時(shí)效果仍很好。固體三氯化鐵具有強(qiáng)烈的吸水性，腐蝕性較強(qiáng)，易腐蝕設(shè)備，對(duì)溶解和投加設(shè)備的防腐要求較高，具有刺激性氣味，操作條件較差。