Agents de traitement de l'eau à base de polymères naturels multifonctionnels
Agents de traitement de l'eau，y compris les coagulants / floculants，agents bactéricides，et inhibiteurs de tartre，jouer un rôle important dans le domaine du traitement de l'eau． Cependant，les agents de traitement de l'eau traditionnels n'ont généralement qu'une seule fonction，qui se traduisent par une grande variété d'agents à fortes doses， appareils compliqués，et opérations délicates dans des applications réelles． Ainsi，il est d'une grande importance dans la recherche scientifique et les applications pratiques de développer des agents de traitement de l'eau multifonctionnels contenant de la coagulation / floculation， bactériostase / stérilisation， et inhibition du tartre． En outre， les agents de l'eau à base de polymères naturels ont récemment fait l'objet de beaucoup plus d'attention en raison de leurs caractéristiques vitales de haute efficacité，faible coût，et respect de l'environnement． Il est très important de développer des agents de traitement de l'eau multifonctionnels à base de polymères naturels. Cependant，les données d'exploitation sur le terrain des agents de traitement de l'eau multifonctionnels à base de polymères naturels sont très limitées，et leur utilisation généralisée attend l'expérience des opérations sur le terrain． Cet article présente les coagulants / floculants， agents bactéricides，et inhibiteurs de tartre ainsi que leurs mécanismes d'application． Sur la base de la relation structure-activité，la réalisation de leurs multiples fonctions et le développement futur ont été discutés en détail.
Le monde est actuellement confronté à un grave problème de pénurie d'eau douce. À la fois, l'augmentation du nombre de différents types de rejets d'eaux usées a aggravé la situation de stress hydrique. L'agent de traitement de l'eau est une classe importante de produits chimiques fins, dans l'épuration et le traitement des eaux usées industrielles et domestiques a un rôle important. L'utilisation à grande échelle d'agents de traitement de l'eau fournit non seulement une grande quantité d'eau potable propre et d'eau industrielle et agricole pour les êtres humains, atténue considérablement les risques environnementaux des eaux usées, mais aussi maintient efficacement l'équilibre de l'écosystème.
Spécifiquement, des agents de traitement de l'eau peuvent être utilisés pour éliminer les solides en suspension, désodorise et décolore les plans d'eau, inhiber/stériliser, adoucir la qualité de l'eau, inhiber la formation de tartre, et réduire les dommages causés par l'eau brute à l'équipement, etc. Par conséquent, selon ses caractéristiques fonctionnelles, les agents de traitement de l'eau peuvent être divisés en coagulants/floculants, biocides, inhibiteurs de tartre, inhibiteurs de corrosion, et adsorbants, etc. Dans les années de pratique de la recherche, face à la situation complexe des différents types de masses d'eau, les gens ont souvent besoin d'ajouter une variété d'agents de traitement de l'eau pour répondre aux exigences de purification. Cependant, l'ajout simultané d'une variété d'agents augmente non seulement la difficulté de fonctionnement, augmentation des coûts de production. Et une variété d'agents sont également faciles à former des interférences entre eux, affectant l'effet du traitement. en outre, les agents chimiques traditionnels dans l'utilisation du procédé se produiront inévitablement dans les résidus d'eau, causant une pollution secondaire, augmentant le risque de salubrité de l'eau.
Par conséquent, l'avenir des agents de traitement de l'eau devrait avoir à la fois des, efficace, et multifonctionnel, et d'autres caractéristiques importantes. L'agent de traitement de l'eau dit multifonctionnel fait référence à la coagulation/floculation, inhibition/stérilisation, inhibition du tartre, etc. dans deux ou plusieurs fonctions de l'agent de traitement de l'eau. Cette coagulation / la fonction de floculation est fondamentale. La Chine a réalisé de nombreux travaux utiles dans le développement d'agents multifonctionnels de traitement de l'eau. Les polymères naturels comme matériau de base pour le développement de nouveaux matériaux d'agents de traitement de l'eau multifonctionnels efficaces sont sans aucun doute d'une grande importance pratique.
En plus des coagulants/floculants et des biocides, les inhibiteurs de tartre sont également une classe importante d'agents de traitement de l'eau. Son rôle principal est de disperser les sels inorganiques insolubles dans l'eau, pour empêcher ou interférer avec sa précipitation et son entartrage sur la surface métallique afin que l'équipement métallique conserve un bon effet de transfert de chaleur. Il existe de nombreux types d'inhibiteurs de tartre, qui peuvent être divisés en inhibiteurs de tartre à petites molécules et en inhibiteurs de tartre à haute molécule.
Le mécanisme d'inhibition du tartre comprend généralement la complexation et la solubilisation, dispersion, distorsion du réseau, et effet limitant la solubilité. Ces mécanismes peuvent mieux expliquer certains des phénomènes du processus d'inhibition du tartre, mais ils ne sont pas assez complets. In general, les effets multiples sont synergiques, qui affectent conjointement l'effet final d'inhibition du tartre.
Bien que les agents de traitement de l'eau traditionnels présentent généralement les avantages d'une bonne performance, faible coût, et fonctionnement stable, mais la plupart d'entre eux présentent de nombreux risques pour la sécurité, inévitablement après l'utilisation des résidus d'eau dans le corps de la pollution secondaire. Il s'agit sans aucun doute d'un besoin urgent de matériaux plus écologiques et efficaces pour remplacer. Les polymères naturels sont des macromolécules d'origine animale, plante, et ressources microbiennes, comme la cellulose, amidon, chitosane, and so on. Ils peuvent être facilement décomposés dans l'eau, gaz carbonique, etc. après avoir été jeté, et sont des matériaux respectueux de l'environnement car ils sont largement disponibles et non toxiques. en outre, il convient de mentionner que les matériaux polymères naturels sont des ressources renouvelables, qui peut être inépuisable. La modification de polymères naturels par des méthodes chimiques ou physiques pour produire des agents de traitement de l'eau efficaces et respectueux de l'environnement est sans aucun doute d'une grande valeur économique et sociale..
Étant donné que les chaînes de polymères naturels sont riches en groupes fonctionnels adaptés à la modification chimique, à partir de l'introduction ci-dessus de divers agents de traitement de l'eau polymères naturels et de leurs mécanismes, nous pouvons voir que différents groupes fonctionnels peuvent être introduits chimiquement pour obtenir et étendre les propriétés de traitement de l'eau des matériaux polymères naturels en fonction de leurs objectifs d'application. Prochain, quelques méthodes courantes de modification chimique adaptées aux matériaux polymères naturels sont brièvement introduites, comme l'éthérification, amination, estérification, acylation, copolymérisation par greffage, oxydation, et réaction de Mannich, etc.
Generally speaking, coagulation/floculation, stérilisation, et l'inhibition du tartre sont dans le mécanisme d'action ou il existe des différences majeures. Par exemple, en termes de poids moléculaire, floculants en plus de la neutralisation électrique, mais aussi souligner le rôle de passerelle, capture nette, qui peut généralement être obtenu en augmentant le poids moléculaire de l'agent; et pour l'effet de stérilisation, un petit poids moléculaire du bactéricide semble avoir une activité plus forte, plus facile de détruire la membrane cellulaire dans la cellule tue efficacement les cellules; et pour l'inhibition du tartre
Pour l'inhibition du tartre, les inhibiteurs de petite échelle de poids moléculaire ont également tendance à montrer de meilleures performances que les inhibiteurs de grande échelle de poids moléculaire.
Cependant, des études à long terme ont montré que les coagulants/floculants, biocides, et les inhibiteurs de tartre ont encore de nombreuses caractéristiques communes, en particulier les groupes fonctionnels caractéristiques. Les biocides d'ammonium quaternaire et les floculants cationiques forts contiennent un grand nombre de groupes d'ammonium quaternaire, qui ont de bons effets de coagulation bactéricides et électro-neutralisants en raison de la charge négative de la plupart des bactéries et des particules colloïdales dans la masse d'eau. Il a été constaté qu'une variété de floculants ont un bon effet de floculation sur les symbiotes algues-bactéries dans les eaux usées de culture, et le taux d'élimination de Chlorella peut atteindre 90%-98%. Le meilleur taux de floculation de Chlorelle peut atteindre 90%-98%, et le meilleur taux de floculation de Chlorella peut atteindre plus de 80%. Inhibiteurs de tartre polymères organiques et floculants anioniques Les inhibiteurs de tartre polymères organiques et floculants anioniques contiennent souvent des groupes fonctionnels anioniques, tels que les groupes acide carboxylique, groupes acide sulfonique, etc., afin qu'ils aient la possibilité à la fois d'inhiber le tartre et de floculer.
En résumé, la similitude des groupes fonctionnels actifs fournit une base importante pour le développement d'agents multifonctionnels de traitement de l'eau, et ces groupes fonctionnels actifs, tels que Ces groupes fonctionnels actifs, tels que les groupes ammonium quaternaire, groupes d'acide carboxylique, groupes acide sulfonique, etc., peut être facilement introduit dans la chaîne polymère, et la préparation d'agents polymères naturels multifonctionnels de traitement de l'eau est tout à fait possible. D'autre part, bien que les distributions de poids moléculaire nécessaires pour réaliser différentes fonctions soient différentes, ils se chevauchent et ne sont pas totalement indépendants. Avec le développement de la recherche, certains inhibiteurs et biocides à grande échelle de poids moléculaire sont progressivement trouvés, qui ont aussi des fonctions de floculation. en outre, par le même agent avec une composition de masse moléculaire différente, l'utilisation du même agent avec une composition de masse moléculaire différente (C'est, le poids moléculaire de chaque composant de l'agent est différent) peut compenser les défauts d'un agent de traitement de l'eau de poids moléculaire unique, tout en réalisant la multifonctionnalisation
Maintenant, les recherches sur la multifonctionnalisation des agents polymères naturels de traitement de l'eau en sont encore à leurs débuts, loin d'être systématique et exhaustif. Il s'agit à la fois de certains facteurs objectifs, comme la complexité des conditions réelles de l'eau, structure moléculaire de l'agent de traitement de l'eau (comme le poids moléculaire, groupes fonctionnels, etc.) sur la floculation, inhibition/stérilisation, et l'inhibition de Il existe certains facteurs objectifs tels que la complexité des conditions réelles de l'eau, la structure moléculaire de l'agent de traitement de l'eau (par exemple., masse moléculaire, groupes fonctionnels caractéristiques, etc.) sur la floculation, inhibition/stérilisation, et inhibition du tartre, etc., et il y a aussi des raisons pour lesquelles le mécanisme de traitement de l'eau n'est pas assez profond. Chiffre 6 montre l'effet de la floculation - inhibition/stérilisation - relation d'inhibition de l'échelle. Compte tenu du besoin urgent de recherche et de développement d'agents de traitement de l'eau verts et efficaces à l'avenir, et les polymères naturels eux-mêmes ont un large éventail de sources, faible toxicité, sont faciles à dégrader, riche en groupes fonctionnels actifs.
Si nous pouvons tirer pleinement parti de ces avantages et développer des polymères naturels multifonctionnels, nous pouvons développer efficacement des polymères naturels. Si cela peut être pleinement utilisé, le développement d'agents de traitement de l'eau à base de polymères naturels multifonctionnels permet de surmonter et d'éviter efficacement les limitations de la fonction d'agent de traitement de l'eau traditionnel et la pollution secondaire potentielle des masses d'eau. Par conséquent, on peut dire que l'agent de traitement de l'eau polymère naturel multifonctionnel a un large espace de développement.
