多機能天然高分子系水処理剤
水処理剤，凝固剤を含む / 凝集剤，殺菌剤，およびスケール抑制剤，水処理の分野で重要な役割を果たします．でも，従来の水処理剤は通常、単一の機能しか持たない，その結果、高用量の多種多様な薬剤が得られます， 複雑なデバイス，実際のアプリケーションでの面倒な操作。したがって，凝集剤を含む多機能水処理剤を開発することは、科学的研究と実用化において非常に重要です。 / 凝集， 静菌 / 殺菌， スケール抑制．さらに， 天然ポリマーベースの水剤は、その重要な特性である高効率のために、最近、より多くの注目を集めています。，低価格，と環境への配慮．天然高分子をベースとした多機能水処理剤の開発は大きな意義があります．でも，天然高分子ベースの多機能水処理剤の現場運用データは非常に限られています，現場での運用経験があれば普及が期待されます．本稿では凝固剤について紹介する / 凝集剤， 殺菌剤，およびスケール防止剤とその適用メカニズム．構造活性相関に基づく，それらの多機能の実現と将来の開発について詳細に議論されています。
現在、世界は真水不足という深刻な問題に直面しています. 同時に, さまざまな種類の下水の排出量の増加により、水ストレスの状況が悪化している. 水処理剤はファインケミカル製品の重要なクラスです, 産業廃水および生活廃水の浄化と処理において重要な役割を果たします. 水処理剤の大規模な使用は、人間に大量のきれいな飲料水、工業用水、農業用水を提供するだけでなく、下水の環境への危険を大幅に軽減します。, 生態系のバランスを効果的に維持します.
具体的には, 水処理剤を使用して浮遊物質を除去できます, 水域の脱臭・脱色, 阻害/殺菌する, 水質を柔らかくする, スケールの形成を阻害する, 設備への原水のダメージを軽減, 等. したがって, その機能特性に応じて, 水処理剤は凝集剤・凝集剤に分けられる, 殺生物剤, スケール阻害剤, 腐食防止剤, および吸着剤, 等. 長年の研究実践の中で, さまざまな種類の水域の複雑な状況に直面して, 多くの場合、浄化要件を満たすためにさまざまな水処理剤を追加する必要があります。. でも, さまざまなエージェントを同時に追加すると、操作が難しくなるだけでなく、, 生産コストの増加. また、さまざまなエージェントが互いに干渉しやすい, 治療効果に影響を与える. 加えて, プロセスの使用における従来の化学剤は、必然的に水の残留物に発生します, 二次公害の原因, 水の安全性のリスクを高める.
したがって, 水処理剤の未来は両方の緑を持っている必要があります, 効率的, と多機能, その他の重要な機能. いわゆる多機能水処理剤とは、凝集・凝集のことを指します。, 阻害・殺菌, スケール抑制, 等. 水処理剤の2つ以上の機能で. この凝固 / 凝集機能が基本. 中国は多機能水処理剤の開発に多くの有用な仕事を行ってきました. 新しい効率的な多機能水処理剤材料の開発のためのベース材料としての天然ポリマーは、間違いなく非常に実用的な重要性を持っています.
凝固剤/凝集剤および殺生物剤に加えて, スケール防止剤も重要なクラスの水処理剤です. その主な役割は、水に溶けない無機塩を分散させることです, 金属機器が良好な熱伝達効果を維持するように、金属表面での沈殿とスケーリングを防止または妨害する. スケール防止剤にはいろいろな種類があります, 低分子スケールの阻害剤と高分子スケールの阻害剤に分けられます。.
スケール阻害のメカニズムには、一般に複合体形成と可溶化が含まれます, 分散, 格子歪み, および溶解制限効果. これらのメカニズムは、スケール抑制プロセスのいくつかの現象をよりよく説明できます。, しかし、それらは十分に包括的ではありません. 一般に, 複数の効果が相乗効果, 最終的なスケール抑制効果に共同で影響を与える.
従来の水処理剤には一般的に優れた性能という利点がありますが、, 低価格, 安定稼働, しかし、それらのほとんどには多くの安全上の問題があります, 必然的に二次汚染の体内で水残留物を使用した後. これは間違いなく、より環境に優しく効率的な材料に取って代わる緊急の必要性です。. 天然ポリマーは、天然動物由来の高分子です, 工場, および微生物資源, セルロースなど, スターチ, キトサン, 等々. それらは水に容易に分解することができます, 二酸化炭素, 等. 捨てられた後, 広く入手可能で無毒であるため、環境に優しい素材です。. 加えて, 天然高分子材料は再生可能な資源であることに言及する価値があります, 尽きることのないもの. 効率的で環境に優しい水処理剤を製造するための化学的または物理的方法による天然ポリマーの修飾は、間違いなく大きな経済的および社会的価値があります.
天然高分子鎖は化学修飾に適した官能基が豊富にあるため, 以上、各種天然高分子水処理剤とそのメカニズムの紹介より, さまざまな官能基を化学的に導入して、用途に応じて天然高分子材料の水処理特性を達成および拡張できることがわかります. 次, 天然高分子材料に適したいくつかの一般的な化学修飾方法を簡単に紹介します, エーテル化など, アミノ化, エステル化, アシル化, グラフト共重合, 酸化, とマンニッヒ反応, 等.
一般的に言えば, 凝固・凝集, 殺菌, とスケール抑制が作用機序にあるか、大きな違いがある. 例えば, 分子量でいうと, 電気的中和に加えて凝集剤, ブリッジングの役割も強調します, ネットキャプチャー, これは一般に、薬剤の分子量を増加させることによって達成できます。; そして殺菌効果のために, 殺菌剤の小さい分子量はより強い活性を持っているようです, 細胞膜を細胞に破壊しやすくする 効果的に細胞を殺す; およびスケール抑制用
スケール抑制用, また、低分子量スケール阻害剤は、高分子量スケール阻害剤よりも優れた性能を示す傾向があります。.
でも, 長期研究により、凝固剤/凝集剤が, 殺生物剤, スケール抑制剤にはまだ多くの共通の特徴があります, 特に特徴的な官能基. 第四級アンモニウム殺生物剤および強力なカチオン性凝集剤には、多数の第四級アンモニウム基が含まれています, 水域内のほとんどのバクテリアとコロイド粒子の負電荷により、優れた殺菌効果と電気中和凝固効果があります. さまざまな凝集剤が、培養廃水中の藻類細菌共生生物に対して良好な凝集効果を有することがわかっています。, クロレラの除去率は 90%-98%. クロレラが到達できる最高の凝集率 90%-98%, クロレラの最高の凝集率は 80%. 有機高分子スケール抑制剤およびアニオン凝集剤 有機高分子スケール抑制剤およびアニオン凝集剤は、多くの場合、アニオン官能基を含みます, カルボン酸基など, スルホン酸基, 等, スケール阻害と凝集の両方の可能性があるように.
要約すれば, 活性官能基の類似性は、多機能水処理剤の開発に重要な基礎を提供します, そしてこれらの活性官能基, など これらの活性官能基, 四級アンモニウム基など, カルボン酸基, スルホン酸基, 等, ポリマー鎖に簡単に導入できます, 多機能の天然高分子水処理剤の調製が完全に可能です. 一方で, 異なる機能を達成するために必要な分子量分布は異なりますが、, それらは重なり合っており、完全に独立しているわけではありません. 研究の発展とともに, いくつかの大きな分子量スケールの阻害剤と殺生物剤が徐々に発見されています, 凝集機能も持つ. 加えて, 異なる分子量組成の同じ薬剤を介して, 異なる分子量組成を持つ同じ薬剤の使用 (あれは, 薬剤の各成分の分子量が異なります) 単分子量水処理剤の欠点を補える, 多機能化を実現しながら
現在のところ, 天然高分子水処理剤の多機能化研究はまだ初期段階, 体系的かつ包括的とはほど遠い. これは両方とも特定の客観的要因です, 実際の水条件の複雑さなど, 水処理剤の分子構造 (分子量など, 官能基, 等) 凝集について, 阻害・殺菌, 実際の水の状況の複雑さなど、いくつかの客観的な要因があります。, 水処理剤の分子構造 (例えば, 分子量, 特徴的な官能基, 等) 凝集について, 阻害・殺菌, およびスケール抑制, 等, また、水処理のメカニズムが十分に深く理解されていないことにも理由があります。. 形 6 凝集の効果を示します - 阻害・殺菌 - スケール抑制関係. 今後、環境に優しく効率的な水処理剤の研究開発が急務であることから, 天然ポリマー自体には幅広いソースがあります, 低毒性, 劣化しやすい, 活性官能基が豊富.
これらの利点を活かし、多機能天然高分子を開発できれば, 天然高分子を効果的に開発できます. これをフル活用できれば, 多機能天然ポリマー水処理剤の開発は、従来の水処理剤機能の制限と潜在的な水域の二次汚染を効果的に克服し、回避することができます. したがって, 多機能天然高分子水処理剤は開発の余地が大きいといえる.
