Generador de dióxido de cloro de Shanghai

Resumen: La adición de productos químicos para el tratamiento del agua es un método comúnmente utilizado en el tratamiento del agua. Este artículo se centra en floculantes y biocidas, presenta su estado de desarrollo, limitaciones de uso y analiza las perspectivas de aplicación de varios productos químicos importantes.

1. Introducción

Los agentes de tratamiento de agua son productos químicos necesarios en el tratamiento de agua industrial, agua doméstica y aguas residuales. Al utilizar estos productos químicos, el agua puede cumplir ciertos requisitos de calidad. Sus principales funciones son controlar la formación de incrustaciones y lodos, reducir la espuma, reducir la corrosión de los materiales en contacto con el agua, eliminar sólidos en suspensión y sustancias tóxicas en el agua, desodorizar y decolorar, suavizar la calidad del agua, etc. En la actualidad, debido al rápido aumento del consumo de agua en varios países del mundo y a la promulgación de diversas normas de protección ambiental (leyes de purificación de agua) con requisitos cada vez más estrictos, la demanda de diversos tipos de productos químicos eficientes para el tratamiento del agua está creciendo rápidamente. En nuestro país, la contradicción con la crisis cada vez más grave de los recursos hídricos es que la capacidad de producción de productos químicos para el tratamiento del agua es muy baja y no se puede garantizar la calidad. Por lo tanto, es urgente acelerar el desarrollo de los productos químicos para el tratamiento del agua en mi país, de forma ambiental. Industria de materiales amigable.

Los productos químicos para el tratamiento del agua incluyen floculantes, inhibidores de corrosión, inhibidores de incrustaciones, biocidas, dispersantes, agentes de limpieza, agentes previos a la película, agentes antiespumantes, agentes decolorantes, agentes quelantes, captadores de oxígeno y resinas de intercambio iónico, etc. Este artículo presentará sistemáticamente floculantes y biocidas.

2. Floculante

La clave de la tecnología de floculación es la selección del floculante. Los floculantes se pueden dividir en floculantes inorgánicos, orgánicos y microbianos.

2.1. Floculantes inorgánicos

Los floculantes inorgánicos de bajo peso molecular incluyen cloruro de aluminio, sulfato de aluminio, sulfato férrico, cloruro férrico, etc. Su velocidad de agregación es lenta, los flóculos formados son pequeños y es altamente corrosivo. Hay grandes problemas en el proceso de tratamiento del agua y se reemplaza gradualmente por floculantes poliméricos inorgánicos.

El floculante de polímero inorgánico es un nuevo tipo de agente de tratamiento de agua desarrollado sobre la base de sales de aluminio y sales de hierro tradicionales. Es relativamente económico y tiene un buen efecto de purificación del agua.

El cloruro de polialuminio (PAC) tiene un buen rendimiento de coagulación, produce flores de alumbre grandes, dosis pequeñas, alta eficiencia, sedimentación rápida y es adecuado para una amplia gama de calidades de agua. Se utiliza principalmente para la purificación de agua potable y el suministro de agua industrial. Al mismo tiempo, también se puede utilizar para eliminar metales pesados ​​como hierro, manganeso, cromo y plomo contenidos en el agua, así como fluoruro y aceite en el agua, por lo que se puede utilizar para tratar una variedad de aguas residuales industriales.

El cloruro férrico de polialuminio (PAFC) es un nuevo tipo de purificador de agua de polímero inorgánico. La proporción de aluminio y hierro en el producto es ajustable para satisfacer las necesidades de diferentes calidades de agua. de aguas residuales en las industrias petroquímica, siderúrgica y del carbón. Los resultados muestran que el agente es de alta calidad y bajo precio. Es un agente de purificación de agua nuevo, eficiente y estable con amplias perspectivas de aplicación. A través de una comparación experimental, algunas personas han llegado a la conclusión de que el efecto de purificación del agua del PAFC es ligeramente mejor que el del PAC, pero el costo de la dosis del PAFC es mucho menor que el del PAC.

El sulfato férrico polimérico tiene buenos efectos de floculación y adsorción y se usa ampliamente en el tratamiento de agua cruda, agua potable, agua del grifo, agua industrial, aguas residuales industriales y aguas residuales domésticas. El sulfato de polialuminio (PAS) es el coagulante más utilizado y se utiliza principalmente para la purificación de agua potable y agua industrial.

El polisilicato está desarrollado a base de polisilicato y sales tradicionales de aluminio y sales de hierro. El ácido silícico altamente polimerizado junto con iones metálicos produce buenos efectos de coagulación. Al combinar la capacidad de neutralización eléctrica de los iones metálicos con la capacidad de adsorción y puente del ácido polisilícico, el producto compuesto tiene fuertes efectos de neutralización eléctrica y puente de adsorción, logrando mejores efectos de purificación del agua. Su rendimiento de floculación y desestabilización supera con creces el del ácido polisilícico y los iones polimetálicos, en comparación con el ácido polisilícico, no solo mejora la estabilidad sino que también aumenta la capacidad de neutralización eléctrica en comparación con los iones polimetálicos y fortalece el rendimiento del puente del marco de unión. Los floculantes de polímeros inorgánicos compuestos, representados por sulfato de silicato de aluminio polimerizado (PASS), cloruro de polisilicoaluminio (PASC) y floculantes de polímeros inorgánicos compuestos de ferrosilicio, se han utilizado con éxito en varios tipos de suministro de agua, aguas residuales industriales y aguas residuales urbanas. ahora se convierte en el floculante principal.

Sin embargo, el peso molecular relativo, el tamaño de las partículas y la capacidad de formación de puentes de floculación de los floculantes poliméricos inorgánicos siguen siendo mucho peores que los de los floculantes orgánicos, y existe el problema de la inestabilidad en futuras reacciones de hidrólisis.

2.2 Floculante de polímero orgánico

En comparación con los floculantes inorgánicos, los floculantes de polímero orgánico sintético usan menos cantidad, tienen una velocidad de floculación rápida y son resistentes al almacenamiento de sales y medios y al pH ambiental. la temperatura tiene poco impacto y la cantidad de lodo generado también es pequeña y las moléculas del floculante de polímero orgánico pueden transportar grupos electrófilos como -COO, -NH-, SO3, -OH, y pueden tener forma de cadena, cíclicos, etc. La estructura facilita la entrada de contaminantes al flóculo y tiene buenas propiedades de decoloración. Generalmente, la eliminación de color de los floculantes orgánicos es aproximadamente un 20% mayor que la de los floculantes inorgánicos. Actualmente, la poliacrilamida se usa ampliamente. Puede adaptarse a una variedad de objetos de floculación, con dosis bajas, alta eficiencia, menos generación de lodos y fácil posprocesamiento. A menudo se utiliza en combinación con otros floculantes inorgánicos, como el cloruro de aluminio.

Sin embargo, los monómeros o productos de hidrólisis y degradación de los floculantes de polímeros sintéticos suelen ser tóxicos. Por ejemplo, los monómeros de poliacrilamida (PAM) tienen efectos neurotóxicos, teratogénicos, cancerígenos y mutagénicos.

2.3 Floculante microbiano

El floculante microbiano es un nuevo tipo de agua segura, eficiente y naturalmente degradable que se obtiene mediante la extracción y purificación de microorganismos o sus secreciones mediante agentes de tratamiento, más de 17 especies. Hasta el momento se han encontrado numerosos microorganismos con propiedades floculantes, entre ellos mohos, bacterias, actinomicetos y levaduras. Se divide en:

(1) Floculantes que utilizan directamente células microbianas, como determinadas bacterias, mohos, actinomicetos y levaduras, que están presentes en grandes cantidades en el suelo, lodos activados y sedimentos;

(2) Floculantes que utilizan extractos de pared celular microbiana, como glucano, manano, proteína y N-acetilglucosamina de la pared celular de levadura;

(3) Utilizando floculante de metabolitos de células microbianas, los metabolitos secretados fuera de las células por las células microbianas son la cápsula celular y el moco. Además del agua, sus componentes principales son los polisacáridos y una pequeña cantidad de polipéptidos, proteínas, lípidos y sus complejos. Los polisacáridos se pueden utilizar hasta cierto punto como floculantes.

Hasta el momento, el floculante microbiano con mejor efecto de floculación encontrado es Nocardia erythropinum NOC-1. Puede utilizarse para el tratamiento de aguas residuales ganaderas, la sedimentación de lodos expandidos y la decoloración de aguas residuales coloreadas, como aguas residuales de pulpa (licor negro) y aguas residuales de pigmentos, con efectos notables.

Aunque se ha informado con frecuencia sobre investigaciones sobre floculantes microbianos, la mayoría de ellas se encuentran en la etapa de investigación de laboratorio y no han avanzado hacia una aplicación industrial. Mi país comenzó relativamente tarde en esta área y la investigación actual se limita a la detección de cepas.

El Instituto de Biología de Chengdu aisló y analizó inicialmente 6 cepas de bacterias microbianas productoras de floculantes y utilizó sus sobrenadantes centrífugos de fermentación para tratar licor negro de fabricación de papel, aguas residuales de cuero, aguas residuales de tintes azoicos, aguas residuales de tintes de azufre y aguas residuales de galvanoplastia La prueba de floculación realizada en aguas residuales de tableros de impresión en color, aguas residuales petroquímicas, aguas residuales de acuñación, agua azul y negra, tinta de carbón, etc. muestra que el efecto de separación sólido-líquido de las aguas residuales es bueno, la tasa de eliminación de DQO es 55% -98. %, sólidos suspendidos, color, La tasa de eliminación de turbidez es superior al 90%.

El Departamento de Ciencias Ambientales de la Universidad de Shanghai separó el lodo de retorno y el lodo del fondo de la planta de tratamiento de aguas residuales y examinó 3 cepas de bacterias productoras de floculantes. El líquido de cultivo producido por esta cepa puede mejorar la eliminación de turbidez. La tasa de suspensión del suelo alcanza más del 99%, la tasa de eliminación de DQO de las aguas residuales de tintes básicos es de aproximadamente el 70% y la tasa de eliminación de croma es de aproximadamente el 92%.

En la actualidad, los floculantes se están desarrollando para ser baratos, prácticos, no tóxicos y eficientes. Los floculantes de polímeros orgánicos reemplazarán gradualmente a los floculantes inorgánicos ampliamente utilizados actualmente. Por otro lado, los floculantes microbianos tienen las características de estabilidad, seguridad, alta eficiencia y bajo consumo. Es una de las tecnologías de floculación más prometedoras en la actualidad. Por lo tanto, el desarrollo futuro no solo debe desarrollar nuevos floculantes microbianos baratos y eficientes, sino también estudiar el uso de floculantes microbianos en combinación con otros floculantes. Las pruebas existentes han demostrado que los dos pueden complementarse cuando se usan juntos, lo que no sólo puede mejorar la eficiencia de la floculación, sino también reducir la dosis.

3. Biocidas

Los biocidas se utilizan en sistemas de agua de refrigeración en circulación para matar microorganismos (bacterias y algas) para evitar que se multipliquen y causen daños a los equipos metálicos en el sistema de agua de refrigeración. Se producen corrosión y accidentes que afectan el funcionamiento normal de los productos químicos para el tratamiento del agua. Según el mecanismo biocida se dividen en biocidas oxidantes y biocidas no oxidantes.

3.1 Biocidas oxidantes

El cloro es un biocida oxidante fuerte con fuerte poder bactericida, de bajo precio y sencillo uso. Es uno de los biocidas más utilizados en la actualidad. Pero no es adecuado para el tratamiento de aguas alcalinas. Además, puede reaccionar con la materia orgánica del agua para formar trihalometanos cancerígenos, lo que limita su aplicación. Por tanto, el bromo, el ozono y el dióxido de cloro han atraído sucesivamente la atención de la gente.

Los principales biocidas bromados incluyen bromuro de sodio, bromuro de hidantoína, bromo activo, bromuro de propionamida, etc. El bromuro de propionamida es un tipo de biocida oxidante desarrollado en los últimos años, entre los que destaca la 2,2-dibromo-3-propionamida como un biocida de amplio espectro muy eficaz. A medida que aumentan el valor del pH y la temperatura del agua de refrigeración, su vida media se acorta rápidamente y causa menos contaminación ambiental.

El ozono tiene una excelente actividad bactericida, un fuerte efecto de eliminación de lodo y también tiene efectos de inhibición de la corrosión y las incrustaciones. Cuando se utiliza para tratar el agua de refrigeración en circulación, su factor de concentración puede alcanzar de 30 a 50. Sin embargo, debido al alto costo, aún no se ha adoptado ampliamente.

El dióxido de cloro tiene una gran capacidad para atraer y penetrar las paredes celulares. Tiene un buen efecto sobre las principales bacterias dañinas presentes en el agua de refrigeración, como las bacterias heterótrofas, las bacterias del hierro, las bacterias reductoras de sulfato, etc. . Se caracteriza por una dosis baja, alta eficacia, rapidez y larga duración del efecto. Por ejemplo, 2 mg/L de dióxido de cloro pueden matar casi el 100% de los microorganismos después de 30 segundos; en agua con un pH de 8,6 y un recuento de bacterias viables de 710.000/ml, 0,5 mg/L de dióxido de cloro pueden matar 12 horas. La tasa de esterilización de bacterias heterótrofas se mantiene por encima del 99%. Además, no se ve afectado por el pH y no reacciona con el amoníaco, las aminas orgánicas y los fenoles en el agua; no solo mata los microorganismos, sino que también descompone las estructuras celulares residuales y tiene efectos esporicidas y virucidas; es adecuado para aplicaciones alcalinas; tratamiento, sin amenaza para el medio ambiente. En nuestro país su promoción y aplicación anteriormente estaban limitadas debido a su inestabilidad. En los últimos años, algunos fabricantes han producido en masa dióxido de cloro estable. Una empresa de Nanjing también ha lanzado un generador químico de dióxido de cloro con un diseño único, fácil operación, seguridad y confiabilidad. Reemplazar el cloro con dióxido de cloro como biocida en el agua de refrigeración circulante industrial tiene muchas ventajas, especialmente para los sistemas de agua de refrigeración de plantas de amoníaco, plantas químicas y refinerías. Debido al alto contenido de materia orgánica y amoníaco en el sistema, se elimina una gran cantidad de. Se requiere cloro, el valor del pH es alcalino y reemplazar el cloro con dióxido de cloro puede lograr mejores beneficios económicos y ambientales.

3.2 Biocidas no oxidantes

Existen muchos tipos de biocidas no oxidantes, que se utilizaban anteriormente y que poco a poco se van abandonando debido a su alta toxicidad y fácil contaminación de las masas de agua. . Las aminas orgánicas también se utilizan raramente.

El ditiocianometano es un biocida de sulfuro orgánico anterior. Es muy eficaz para inhibir algas, hongos y bacterias, especialmente las bacterias reductoras de sulfato. Pero no es adecuado para su uso en sistemas de agua de refrigeración alcalina.

Las isotiazolinonas son una clase más nueva de biocidas de sulfuro orgánico. Este tipo de biocida actúa rompiendo los enlaces entre las bacterias y las proteínas de las algas. En una concentración de 0,5 mg/L, puede inhibir eficazmente las algas, los hongos y las bacterias en el sistema de agua de refrigeración. Tiene un amplio espectro, alta eficiencia y acción. tiene las ventajas de un largo tiempo (la dosis de 0,5 mg/L sigue siendo efectiva después de 5 semanas de uso), baja toxicidad, amplio rango de pH, buena compatibilidad y miscibilidad, no produce espuma y puede prevenir la formación de limo. Ha sido ampliamente utilizado en el tratamiento de agua de refrigeración en el extranjero.

Los biocidas de sales de amonio cuaternario son de bajo coste, baja toxicidad y tienen propiedades inhibidoras de la corrosión. Por lo tanto, se ha utilizado ampliamente, pero todavía existen problemas como el fácil desarrollo de resistencia a los medicamentos, el aumento del costo, la formación de ampollas y el agravamiento de la corrosión durante el uso. En vista de esto, dos sales de dialquilamonio cuaternario recientemente sintetizadas, el bromuro de cetil octil dimetil amonio (168) y el bromuro de cetil decil dimetil amonio (1610), cambiaron el amonio cuaternario. Debido a la actividad superficial y la estabilidad molecular de la sal, produce menos espuma. y mejora su actividad letal.

El glutaraldehído tiene un efecto de esterilización y eliminación de algas de amplio espectro y alta eficiencia, y también tiene un cierto efecto exfoliante sobre la baba biológica. Union Carbide Company de los Estados Unidos ha producido una serie de biocidas para el tratamiento del agua con glutaraldehído A515, A525, A530, etc. Las pruebas han demostrado que el A515 tiene efectos biocidas obvios sobre las bacterias heterótrofas, etc., y la eficacia dura mucho tiempo, y la tasa bactericida sigue ahí después de 72 horas. Más del 90% es adecuado para el tratamiento de agua alcalina y tiene buena compatibilidad con agentes a base de fósforo. En los últimos años, una empresa de Wuhan ha lanzado una serie de glutaraldehído para su uso en sistemas de circulación de agua de refrigeración, con resultados evidentes. En la concentración recomendada para enfriar agua, el glutaraldehído casi no tiene toxicidad y su propia solución acuosa se biodegradará. Con el fortalecimiento de la conciencia social sobre la protección del medio ambiente, los biocidas de glutaraldehído tendrán grandes perspectivas de desarrollo.

En el desarrollo de nuevos biocidas, además de factores como el precio, la toxicidad, la seguridad de uso, la estabilidad durante el almacenamiento, la resistencia microbiana, etc., también se debe considerar el efecto sinérgico de la combinación de biocidas. Al mismo tiempo, no sólo puede mejorar la capacidad de matar, sino también reducir la dosis del medicamento.

4. Dirección de desarrollo de productos químicos para el tratamiento del agua

4.1 Desarrollo de productos químicos especiales para el tratamiento del agua

Para satisfacer las necesidades de diferentes sistemas de aguas residuales (como la fabricación de papel). aguas residuales, aguas residuales de impresión y teñido, aguas residuales de procesamiento de alimentos, etc.) son muy específicas, y la investigación y el desarrollo de variedades para un determinado tipo de sustancias químicas es imperativo.

4.2 Desarrollo de agentes de tratamiento de agua multifuncionales

Los agentes de tratamiento de agua multifuncionales son un aspecto importante de la investigación de agentes de tratamiento de agua. La aparición de este nuevo tipo de tecnología de tratamiento de agua abrirá nuevas áreas. del tratamiento del agua La gama de producción y aplicación de los agentes tiene un papel importante en la promoción del desarrollo del tratamiento químico del agua industrial.

La investigación en esta área incluye principalmente: inhibidor de corrosión-inhibidor de incrustaciones, inhibidor de floculación-corrosión, floculación-bactericida, floculación-bactericida-inhibidor de corrosión, floculación-inhibidor de incrustaciones de corrosión, etc.

4.3 Desarrollo de agentes de tratamiento de agua ecológicos

En el desarrollo ecológico de agentes de tratamiento de agua, las direcciones son no tóxicas, inofensivas y fáciles de biodegradar. El agente de tratamiento de agua verde más típico es el ácido poliaspártico inhibidor de incrustaciones dispersas (PASP) desarrollado en el país y en el extranjero en los últimos años. PASP es un biopolímero sintético. Tiene buena biocompatibilidad y biodegradabilidad. Los estudios toxicológicos han revelado que el ácido poliaspártico (PASP) no tiene efectos tóxicos, sensibilizantes o mutagénicos.

4.4 Desarrollo de productos químicos rentables para el tratamiento del agua

En la actualidad, el precio de los productos químicos de alto rendimiento es generalmente alto. Se pueden desarrollar productos de alto rendimiento buscándolos de forma económica y sencilla. materias primas disponibles Al fortalecer la investigación sobre la tecnología de compuestos, es decir, agregar auxiliares baratos, reducir la dosis real de productos farmacéuticos y mantener la eficiencia de la purificación del agua, se logra el propósito de reducir los costos.