Agentes de tratamiento de agua multifuncionales a base de polímeros naturales
Agentes de tratamiento de agua，incluyendo coagulantes / floculantes，agentes bactericidas，e inhibidores de incrustaciones，juegan un papel importante en el campo del tratamiento del agua. Sin embargo，Los agentes de tratamiento de agua tradicionales generalmente tienen una sola función.，que dan como resultado una amplia variedad de agentes con altas dosis， dispositivos complicados，y operaciones exigentes en aplicaciones reales. De este modo，es de gran importancia en la investigación científica y aplicaciones prácticas para desarrollar agentes de tratamiento de agua multifuncionales que contengan coagulación / floculación， bacteriostasis / esterilización， e inhibición de escala. Es más， Recientemente se ha prestado mucha más atención a los agentes de agua a base de polímeros naturales debido a sus características vitales de alta eficiencia.，bajo costo，y respeto al medio ambiente. Es muy importante desarrollar agentes de tratamiento de agua multifuncionales a base de polímeros naturales. Sin embargo，los datos de operación de campo en agentes de tratamiento de agua multifuncionales basados en polímeros naturales son muy limitados，y su uso generalizado espera la experiencia de operación de campo. Este artículo presenta los coagulantes / floculantes， agentes bactericidas，e inhibidores de incrustaciones, así como sus mecanismos de aplicación. Sobre la base de la relación estructura-actividad.，la realización de sus múltiples funciones y el desarrollo futuro se han discutido en detalle.
El mundo se enfrenta actualmente a un grave problema de escasez de agua dulce. Al mismo tiempo, el aumento del número de vertidos de aguas residuales de diversa índole ha agudizado la situación de estrés hídrico. El agente de tratamiento de agua es una clase importante de productos químicos finos, en la depuración y tratamiento de aguas residuales industriales y domésticas tiene un papel importante. El uso a gran escala de agentes de tratamiento de agua no solo proporciona una gran cantidad de agua potable limpia y agua industrial y agrícola para los seres humanos, sino que alivia en gran medida los peligros ambientales de las aguas residuales., pero también mantiene efectivamente el equilibrio del ecosistema.
Específicamente, Los agentes de tratamiento de agua se pueden utilizar para eliminar los sólidos en suspensión., desodorizar y decolorar cuerpos de agua, inhibir/esterilizar, suavizar la calidad del agua, inhibir la formación de incrustaciones, y reducir el daño del agua cruda al equipo, etc.. Por lo tanto, según sus características funcionales, los agentes de tratamiento de agua se pueden dividir en coagulantes/floculantes, biocidas, inhibidores de escala, inhibidores de corrosión, y adsorbentes, etc.. En los años de práctica de la investigación, ante la compleja situación de varios tipos de cuerpos de agua, las personas a menudo necesitan agregar una variedad de agentes de tratamiento de agua para cumplir con los requisitos de purificación. Sin embargo, la adición simultánea de una variedad de agentes no solo aumenta la dificultad de operación, aumento de los costos de producción. Y una variedad de agentes también son fáciles de formar interferencias entre sí., afectando el efecto del tratamiento. Además, los agentes químicos tradicionales en el uso del proceso inevitablemente ocurrirán en el residuo de agua, causando contaminación secundaria, aumentando el riesgo de seguridad del agua.
Por lo tanto, el futuro de los agentes de tratamiento de agua debe tener tanto verde, eficiente, y multifuncional, y otras características importantes. El llamado agente de tratamiento de agua multifuncional se refiere a la coagulación/floculación, inhibición/esterilización, inhibición de escala, etc.. en dos o más funciones del agente de tratamiento de agua. Esta coagulación / la función de floculación es fundamental. China ha llevado a cabo una gran cantidad de trabajo útil en el desarrollo de agentes multifuncionales para el tratamiento del agua.. Los polímeros naturales como material base para el desarrollo de nuevos materiales eficientes y multifuncionales para el tratamiento del agua son, sin duda, de gran importancia práctica..
Además de coagulantes/floculantes y biocidas, los inhibidores de incrustaciones también son una clase importante de agentes de tratamiento de agua. Su función principal es dispersar las sales inorgánicas insolubles en agua., para prevenir o interferir con su precipitación y descamación en la superficie metálica para que el equipo metálico mantenga un buen efecto de transferencia de calor. Hay muchos tipos de inhibidores de incrustaciones., que se pueden dividir en inhibidores de pequeña escala molecular e inhibidores de alta escala molecular.
El mecanismo de inhibición de incrustaciones generalmente incluye complejación y solubilización., dispersión, distorsión de red, y efecto limitante de la solubilidad. Estos mecanismos pueden explicar mejor algunos de los fenómenos en el proceso de inhibición de incrustaciones., pero no son lo suficientemente completos. In general, múltiples efectos son sinérgicos, que afectan conjuntamente el efecto de inhibición de la escala final.
Aunque los agentes de tratamiento de agua tradicionales generalmente tienen las ventajas de un buen desempeño, bajo costo, y operación estable, pero la mayoría de ellos tienen muchos riesgos de seguridad, inevitablemente después del uso de residuos de agua en el cuerpo de contaminación secundaria. Esta es sin duda una necesidad urgente de materiales más ecológicos y eficientes para reemplazar. Los polímeros naturales son macromoléculas de animales naturales., planta, y recursos microbianos, como la celulosa, almidón, quitosano, y así. Se pueden descomponer fácilmente en el agua., dióxido de carbono, etc.. después de ser descartado, y son materiales ecológicos porque están ampliamente disponibles y no son tóxicos. Además, cabe mencionar que los materiales poliméricos naturales son recursos renovables, que puede ser inagotable. La modificación de polímeros naturales por métodos químicos o físicos para producir agentes de tratamiento de agua eficientes y respetuosos con el medio ambiente es, sin duda, de gran valor económico y social..
Dado que las cadenas de polímeros naturales son ricas en grupos funcionales adecuados para la modificación química, de la introducción anterior de varios agentes de tratamiento de agua de polímeros naturales y sus mecanismos, podemos ver que se pueden introducir químicamente diferentes grupos funcionales para lograr y expandir las propiedades de tratamiento de agua de los materiales poliméricos naturales de acuerdo con sus propósitos de aplicación. próximo, se presentan brevemente algunos métodos de modificación química comunes adecuados para materiales poliméricos naturales, como la eterificación, aminación, esterificación, acilación, copolimerización por injerto, oxidación, y reacción de Mannich, etc..
Generalmente hablando, coagulación/floculación, esterilización, y la inhibición de escala están en el mecanismo de acción o hay diferencias importantes. Por ejemplo, en términos de peso molecular, floculantes además de la neutralización eléctrica, pero también enfatizar el papel de tender puentes, captura neta, que generalmente se puede lograr aumentando el peso molecular del agente; y por el efecto de esterilización, un peso molecular pequeño del bactericida parece tener una actividad más fuerte, más fácil de destruir la membrana celular en la célula mata eficazmente las células; y para la inhibición de la escala
Para la inhibición de la escala, los inhibidores de escala de peso molecular pequeño también tienden a mostrar un mejor rendimiento que los inhibidores de escala de peso molecular grande.
Sin embargo, estudios a largo plazo han encontrado que los coagulantes/floculantes, biocidas, y los inhibidores de incrustaciones todavía tienen muchas características comunes, especialmente los grupos funcionales característicos. Los biocidas de amonio cuaternario y los floculantes catiónicos fuertes contienen una gran cantidad de grupos de amonio cuaternario., que tienen buenos efectos de coagulación bactericidas y electro-neutralizantes debido a la carga negativa de la mayoría de las bacterias y partículas coloidales en el cuerpo de agua. Se encuentra que una variedad de floculantes tienen un buen efecto de floculación en simbiontes de algas y bacterias en aguas residuales de cultivo., y la tasa de eliminación de Chlorella puede alcanzar 90%-98%. La mejor tasa de floculación de Chlorella puede alcanzar 90%-98%, y la mejor tasa de floculación de Chlorella puede alcanzar más de 80%. Inhibidores de incrustaciones de polímeros orgánicos y floculantes aniónicos Los inhibidores de incrustaciones de polímeros orgánicos y floculantes aniónicos a menudo contienen grupos funcionales aniónicos, como grupos de ácido carboxílico, grupos de ácido sulfónico, etc., para que tengan la posibilidad tanto de inhibición de incrustaciones como de floculación.
En resumen, la similitud de los grupos funcionales activos proporciona una base importante para el desarrollo de agentes multifuncionales para el tratamiento del agua, y estos grupos funcionales activos, tales como Estos grupos funcionales activos, como grupos de amonio cuaternario, grupos de ácido carboxílico, grupos de ácido sulfónico, etc., se puede introducir fácilmente en la cadena del polímero, y la preparación de agentes de tratamiento de agua poliméricos naturales multifuncionales es totalmente posible. Por otra parte, aunque las distribuciones de peso molecular requeridas para lograr diferentes funciones son diferentes, se superponen y no son completamente independientes. Con el desarrollo de la investigación, Poco a poco se encuentran algunos inhibidores y biocidas de gran peso molecular., que también tienen funciones de floculación. Además, a través del mismo agente con diferente composición de peso molecular, el uso del mismo agente con diferente composición de peso molecular (eso es, el peso molecular de cada componente del agente es diferente) puede compensar los defectos de un agente de tratamiento de agua de un solo peso molecular, mientras realiza la multifuncionalización
Actualmente, la investigación sobre la multifuncionalización de agentes de tratamiento de agua de polímeros naturales todavía está en su etapa inicial, lejos de ser sistemático y completo. Esto es tanto ciertos factores objetivos, como la complejidad de las condiciones reales del agua, agente de tratamiento de agua estructura molecular (como el peso molecular, grupos funcionales, etc.) sobre la floculación, inhibición/esterilización, e inhibición de Hay algunos factores objetivos como la complejidad de las condiciones reales del agua, la estructura molecular del agente de tratamiento de agua (p.ej., peso molecular, grupos funcionales característicos, etc.) sobre la floculación, inhibición/esterilización, y la inhibición de la escala, etc., y también hay razones por las que el mecanismo de tratamiento del agua no es lo suficientemente profundo. Figura 6 muestra el efecto de la floculación - inhibición/esterilización - relación de inhibición de escala. Dada la necesidad urgente de investigación y desarrollo de agentes de tratamiento de agua ecológicos y eficientes en el futuro, y los propios polímeros naturales tienen una amplia gama de fuentes, baja toxicidad, son fáciles de degradar, rico en grupos funcionales activos.
Si podemos aprovechar al máximo estas ventajas y desarrollar polímeros naturales multifuncionales, podemos desarrollar efectivamente polímeros naturales. Si esto se puede utilizar completamente, el desarrollo de agentes de tratamiento de agua de polímeros naturales multifuncionales puede superar y evitar de manera efectiva las limitaciones de la función del agente de tratamiento de agua tradicional y la posible contaminación secundaria de los cuerpos de agua. Por lo tanto, se puede decir que el agente de tratamiento de agua de polímero natural multifuncional tiene un amplio espacio para el desarrollo.
