綠色水處理劑使用現(xiàn)狀
綠色水處理劑又稱環(huán)境友好水處理劑，是指其生產(chǎn)過程清潔化，使用過程不影響人體健康和環(huán)境，并可以生物降解為對環(huán)境無害的水處理劑。綠色水處理劑可表現(xiàn)在阻垢劑、緩蝕劑、絮凝劑上，其中阻垢劑已基本實現(xiàn)“綠色化”并投人應用。阻垢劑：在所有的水處理劑中，阻垢劑的“綠色化”進展較快。阻垢劑主要通過螯合金屬，吸附分散微晶和晶格畸變作用從而阻止水中致垢鹽類在設備表面沉積。高聚物阻垢劑的研究顯得極為活躍，可分為丙烯酸類、馬來酸類、馬來酸/丙烯酸類、磺酸類和含磷類聚合物阻垢劑等。
目前國內(nèi)主要用的聚羧酸類阻垢劑雖具有低劑量效應、毒性小、價廉且阻垢效果好等優(yōu)點，但由于其在水中易形成聚丙烯酸鈣，當Ca2 濃度高時效果更差且生物降解性差，因此已經(jīng)逐漸被能夠生物降解的綠色阻垢劑聚天冬氨酸等代替。聚天冬氨酸型水處理劑主要包括聚天冬氨酸及其鈉鹽和酯，是以從自然界中提取且制備過程清潔無污染的天冬氨酸或馬來酸酐為原料制成，其特點是具有生物降解性和較高的阻垢性及對鈣的高容忍度�；粲钅热撕铣傻南鄬Ψ肿淤|(zhì)量為4000的聚天冬氨酸具有優(yōu)良的阻垢性能，當投加O．2mg/L時X~CaCO3的阻垢率可達88%，而當阻垢率達到100%時藥劑濃度僅為2．0mg/L，且對CaCO3的容忍度高，可用于高溫、高鈣離子濃度水系統(tǒng)的阻垢，并且可完全降解為對環(huán)境無害的終產(chǎn)物。
熊蓉春等開發(fā)出一種無磷、非氮和可生物降解的綠色阻垢劑一聚環(huán)氧琥珀酸。這是一種綠色水溶性聚合物，可生物降解性好，對鈣、鎂、鐵等離子的螯合力強，用量小，阻垢性能優(yōu)異，可廣泛用于鍋爐水、冷卻水、污水處理及海水淡化和膜分離等。魏剛等的實驗結(jié)果表明，聚天冬氨酸、聚環(huán)氧琥珀酸均為易降解的阻垢劑。雖然聚天冬氨酸在原來合成關鍵步驟天冬氨酸熱縮聚反應中使用磷系催化劑，可能會產(chǎn)生“二次污染”，但通過改進工藝，已經(jīng)得到了一套完善的清潔化生產(chǎn)工藝流程。
因此，在水處理劑的“綠色化”進程中，阻垢劑的發(fā)展無疑已經(jīng)走在了較前列。
緩蝕劑：緩蝕劑主要有無機和有機緩蝕劑兩大類。緩蝕劑的發(fā)展從較初的鉻酸鹽、聚磷酸鹽到現(xiàn)在的全有機系列有機膦酸鹽．從高磷、含金屬的配方到低磷、全有機配方，從單一配方到復合配方，正朝著多品種、高效率、低毒性等方向發(fā)展。有機膦酸類是陰極型緩蝕劑，其共聚物同時含有磷酰基和羧基，兼具阻垢、分散、緩蝕功能，無毒，不會造成“二次污染”，不需加酸調(diào)節(jié)pH值，藥劑不易水解，耐高溫且操作簡化安全。
絮凝劑：絮凝劑是水處理劑中用量較大的一種藥劑，可分為無機、高分子、復合型等種類，其中高分子絮凝劑又分為合成與天然兩大類。一般而言，合成高分子絮凝劑易于通過分子設計和合成手段“剪裁”分子結(jié)構(gòu)，從而可以根據(jù)應用需求靈活地調(diào)控其性能，但其在處理后的水溶液中的殘留物很難被生物降解，從而導致“二次污染”。因此絮凝劑的“綠色化”應主要著眼于天然高分子絮凝劑上。根據(jù)來源，天然高分子絮凝劑可分為三大類：多糖類、甲殼素類以及微生物絮凝劑類。
①多糖類
多糖類物質(zhì)因為剪切穩(wěn)定性、生物可降解性以及其接枝產(chǎn)物比直鏈合成聚合物~flPAM具有更大的空間位阻的特性而成為研究熱門，同時由于其原料易得一可取自農(nóng)、林產(chǎn)品如淀粉、纖維素、木質(zhì)素、單寧等而具有良好的經(jīng)濟性。
要實現(xiàn)絮凝功能，多糖類物質(zhì)一般都需要經(jīng)過改性以改善其溶解性和增加其絮凝能力。在眾多的天然改性高分子絮凝劑中，淀粉改性絮凝劑的研究和開發(fā)尤為引人注目。淀粉分子結(jié)構(gòu)中帶有羥基，通過對這些羥基的酯化、醚化、氧化、交聯(lián)等反應，可對淀粉改性；淀粉還能與丙烯腈、丙烯酸、丙烯酰胺等人工合成高分子單體進行接枝共聚反應，從而使共聚物兼具天然高分子和人工合成高分子的優(yōu)點。
由于淀粉具有來源廣泛、價格低廉、降解徹底、環(huán)境友好的特點，因此具有較好的發(fā)展前景。我國近十年來在改性淀粉絮凝劑研究方面取得了一定的進展，通過淀粉官能團的化學轉(zhuǎn)化和接枝共聚反應，開發(fā)出了一系列無毒、低成本而又具有良好絮凝效果的淀粉絮凝劑并開始應用于高礦化度含油廢水的處理上并取得了良好的效果。但是，在生產(chǎn)過程中由于改性所使用的產(chǎn)品大部分為有機溶劑，會對環(huán)境帶來新的污染，對人體健康也會造成一定的影響，因此淀粉類絮凝劑的清潔化生產(chǎn)工藝顯得更為重要。
②甲殼素類
甲殼素是自然界中含量僅次于纖維素的第二大天然有機高分子化合物，它是許多甲殼類動物外殼的主要成分，也存在于某些植物，如菌、藻類的細胞壁中，質(zhì)量含量一般為30% ～60%，是一種十分豐富的自然資源。
由于這類物質(zhì)分子中含有酰胺基及氨基、羥基，因此具有絮凝吸附等功能，其較大優(yōu)勢體現(xiàn)在對食品加工廢水的處理中。殼聚糖是甲殼素脫乙�；漠a(chǎn)物，它可使各種食品加工廢水中的固體懸浮物減少70%～98%。近年的研究還發(fā)現(xiàn)，其對重金屬離子具有很強的去除能力。但由于其游離的氨基可接受質(zhì)子和鹽，故在酸性水溶液中可溶解而流失，使其應用受到限制，因此一般對其進行改性使用。
通過改性使它兼具有電中和絮凝和吸附絮凝的雙重作用，并借助高分子鏈的吸附和架橋作用而產(chǎn)生絮凝沉降，用于除去水體中的無機懸浮固體、處理蔬菜及罐頭生產(chǎn)廢水、回收蛋白質(zhì)以及污泥脫水等；它還可有效地去除廢水中的有機農(nóng)藥、多氯聯(lián)苯及廢水中的石油等污染物。近年來甲殼素及殼聚糖的應用研究已有相當部分進入了實用階段并逐步實現(xiàn)了商品化。
③微生物絮凝劑
微生物絮凝劑是指利用生物技術通過微生物的發(fā)酵、抽提、精制而得到的一類絮凝劑，是一種無毒的生物高分子化合物，包括機能性蛋白質(zhì)和機能性多糖類物質(zhì)，絮凝劑真正的生理意義并不在于使微生物產(chǎn)生絮凝，而是在于構(gòu)成微生物的多糖莢膜。微生物的絮凝性是一種伴生性狀。其絮凝性主要由位于染色體上和染色體外的絮凝遺傳基因決定這些絮凝基因是由多個基因控制的，絮凝基因經(jīng)過修飾和校正基因的修正后，才可有效表達絮凝能力。
微生物絮凝劑可廣泛應用于給水、畜產(chǎn)、焦化、建材、染料、紙漿廢水處理和消除膨脹污泥等方面。目前研究較為深入的有醬油曲霉、擬青霉屬微生物、紅平紅球菌等。我國目前已在利用廢棄物產(chǎn)生微生物絮凝劑的開發(fā)與應用方面取得了一些進展。利用混合菌株產(chǎn)生的生物絮凝劑易被微生物降解，克服了常規(guī)的無機絮凝劑和有機絮凝劑對人體有害和易產(chǎn)生“二次污染”缺點，且具有高效、無毒、絮凝對象廣泛、除濁脫色效果獨特等優(yōu)點，但培養(yǎng)液的溫度、pH對絮凝劑產(chǎn)生菌的產(chǎn)率和活性有很大影響，不同金屬離子對微生物絮凝劑的活性具有抑制或促進作用。