Многофункциональные реагенты для очистки воды на основе природных полимеров
Агенты для обработки воды，в том числе коагулянты / флокулянты，бактерицидные агенты，и ингибиторы образования накипи，играют важную роль в области очистки воды. Однако，традиционные средства для обработки воды обычно выполняют только одну функцию，что приводит к большому разнообразию агентов с высокими дозами， сложные устройства，и суетливые операции в реальных приложениях. Таким образом，Большое значение в научных исследованиях и практическом применении имеет разработка многофункциональных средств водоподготовки, содержащих коагулянты. / флокуляция， бактериостаз / стерилизация， и ингибирование образования накипи. Более того， водным агентам на основе природных полимеров в последнее время уделяется гораздо больше внимания в связи с их жизненно важными характеристиками высокой эффективности.，бюджетный，и экологичность． Большое значение имеет разработка многофункциональных реагентов для обработки воды на основе природных полимеров. Однако，Данные по эксплуатации многофункциональных реагентов для обработки воды на основе природных полимеров очень ограничены.，и их широкое использование ожидает опыта эксплуатации в полевых условиях. В этой статье представлены коагулянты / флокулянты， бактерицидные агенты，и ингибиторы образования накипи, а также механизмы их применения. На основе связи структура-деятельность，реализация их многочисленных функций и будущее развитие были подробно обсуждены.
В настоящее время мир сталкивается с серьезной проблемой нехватки пресной воды.. В то же время, увеличение количества разного рода сбросов сточных вод усугубило ситуацию с водным дефицитом. Средство для очистки воды является важным классом тонких химических продуктов., в очистке и обработке промышленных сточных вод и бытовых сточных вод играет важную роль. Широкомасштабное использование реагентов для очистки воды не только обеспечивает большое количество чистой питьевой воды, а также промышленной и сельскохозяйственной воды для людей, значительно снижает опасность сточных вод для окружающей среды., но и эффективно поддерживает баланс экосистемы.
Конкретно, можно использовать реагенты для очистки воды для удаления взвешенных твердых частиц, дезодорировать и обесцвечивать водоемы, ингибировать / стерилизовать, смягчить качество воды, препятствуют образованию накипи, и уменьшить повреждение оборудования сырой водой, так далее. Следовательно, по своим функциональным характеристикам, агенты для обработки воды можно разделить на коагулянты/флокулянты, биоциды, ингибиторы образования накипи, ингибиторы коррозии, и адсорбенты, так далее. За годы исследовательской практики, в условиях сложного положения различных типов водоемов, людям часто необходимо добавлять различные агенты для очистки воды, чтобы удовлетворить требования к очистке. Однако, одновременное добавление различных агентов не только усложняет операцию, увеличение производственных затрат. И различные агенты также легко создают помехи друг другу., влияет на лечебный эффект. Кроме того, традиционные химические реагенты при использовании процесса неизбежно попадут в водный остаток, вызывает вторичное загрязнение, повышение риска безопасности на воде.
Следовательно, будущее средств для очистки воды должно иметь как зеленый, эффективный, и многофункциональный, и другие важные особенности. Так называемый многофункциональный реагент для очистки воды относится к коагуляции/флокуляции., ингибирование/стерилизация, ингибирование образования накипи, так далее. в двух или более функциях водоочистного агента. Это коагуляция / функция флокуляции является фундаментальной. В Китае проведена большая полезная работа по разработке многофункциональных средств очистки воды.. Природные полимеры как базовый материал для разработки новых эффективных многофункциональных материалов для водоподготовки, несомненно, имеют большое практическое значение..
В дополнение к коагулянтам/флокулянтам и биоцидам, Ингибиторы образования накипи также являются важным классом средств для очистки воды.. Его основная роль заключается в диспергировании нерастворимых неорганических солей в воде., для предотвращения или предотвращения его осаждения и образования накипи на поверхности металла, чтобы металлическое оборудование сохраняло хороший эффект теплопередачи. Существует много видов ингибиторов образования накипи., которые можно разделить на низкомолекулярные ингибиторы отложений и высокомолекулярные ингибиторы отложений.
Механизм ингибирования отложений обычно включает комплексообразование и солюбилизацию., рассеивание, искажение решетки, и эффект ограничения растворимости. Эти механизмы могут лучше объяснить некоторые явления в процессе ингибирования образования накипи., но они недостаточно полны. В общем, множественные эффекты синергичны, которые совместно влияют на окончательный эффект ингибирования образования накипи.
Хотя традиционные средства для очистки воды обычно имеют преимущества хорошей производительности., бюджетный, и стабильная работа, но большинство из них имеют много опасностей безопасности, неизбежно после употребления воды остатки в организме вторичных загрязнений. Это, несомненно, острая необходимость в более экологичных и эффективных материалах для замены. Природные полимеры – это макромолекулы природного животного происхождения., завод, и микробные ресурсы, например, целлюлоза, крахмал, хитозан, и так далее. Они легко разлагаются в воде, углекислый газ, так далее. после отказа, и являются экологически чистыми материалами, потому что они широко доступны и нетоксичны. Кроме того, стоит отметить, что натуральные полимерные материалы являются возобновляемыми ресурсами, который может быть неисчерпаемым. Модификация природных полимеров химическими или физическими методами для получения эффективных и экологически безопасных реагентов для очистки воды, несомненно, имеет большое экономическое и социальное значение..
Поскольку природные полимерные цепи богаты функциональными группами, пригодными для химической модификации, из вышеизложенного введение различных природных полимерных реагентов для очистки воды и их механизмов, мы видим, что различные функциональные группы могут быть введены химическим путем для достижения и расширения водоочистных свойств природных полимерных материалов в соответствии с целями их применения.. Следующий, кратко представлены некоторые распространенные методы химической модификации, подходящие для природных полимерных материалов., например, этерификация, аминирование, этерификация, ацилирование, привитая сополимеризация, окисление, и реакция Манниха, так далее.
Вообще говоря, коагуляция/флокуляция, стерилизация, и ингибирование накипи заключаются в механизме действия или есть существенные отличия. Например, по молекулярной массе, флокулянты в дополнение к электрической нейтрализации, но также подчеркивают роль связующего звена, чистый захват, что обычно может быть достигнуто за счет увеличения молекулярной массы агента; и для эффекта стерилизации, малая молекулярная масса бактерицида, по-видимому, обладает более сильной активностью, легче разрушить клеточную мембрану в клетку, эффективно убить клетки; и для подавления накипи
Для подавления образования накипи, ингибиторы с малым молекулярным весом также имеют тенденцию демонстрировать лучшую эффективность, чем ингибиторы с большим молекулярным весом..
Однако, долгосрочные исследования показали, что коагулянты/флокулянты, биоциды, и ингибиторы образования накипи по-прежнему имеют много общих черт, особенно характерные функциональные группы. Четвертичные аммониевые биоциды и сильные катионные флокулянты содержат большое количество четвертичных аммониевых групп., обладающие хорошим бактерицидным и электронейтрализующим коагуляционным действием за счет отрицательного заряда большинства бактерий и коллоидных частиц в водоеме. Установлено, что различные флокулянты оказывают хорошее флокуляционное действие на водорослево-бактериальные симбионты культурных сточных вод., а скорость удаления хлореллы может достигать 90%-98%. Лучшая скорость флокуляции хлореллы может достигать 90%-98%, и лучшая скорость флокуляции хлореллы может достигать более 80%. Органические полимерные ингибиторы образования накипи и анионные флокулянты Органические полимерные ингибиторы образования накипи и анионные флокулянты часто содержат анионные функциональные группы., такие как карбоксильные группы, сульфокислотные группы, и т.п., так что они имеют возможность как ингибирования образования накипи, так и флокуляции.
В итоге, сходство активных функциональных групп обеспечивает важную основу для разработки многофункциональных средств очистки воды, и эти активные функциональные группы, такие как Эти активные функциональные группы, такие как четвертичные аммониевые группы, карбоксильные группы, сульфокислотные группы, и т.п., легко встраивается в полимерную цепь, и вполне возможно изготовление многофункциональных природных полимерных средств водоподготовки.. С другой стороны, хотя распределения молекулярной массы, необходимые для достижения различных функций, различны, они пересекаются и не являются полностью независимыми. С развитием исследований, постепенно обнаруживаются некоторые ингибиторы и биоциды с большим молекулярным весом., которые также имеют функции флокуляции. Кроме того, через один и тот же агент с разным молекулярным составом, использование одного и того же агента с разным молекулярным составом (то есть, молекулярная масса каждого компонента агента различна) может компенсировать недостатки реагента для обработки воды с одной молекулярной массой, в то время как реализовать многофункциональность
В настоящий момент, исследования по многофункциональности природных полимерных водоочистных средств все еще находятся в начальной стадии., далеки от систематического и всеобъемлющего. Это как определенные объективные факторы, такие как сложность реальных условий воды, Молекулярная структура агента для очистки воды (например, молекулярная масса, функциональные группы, и т.п.) на флокуляцию, ингибирование/стерилизация, и угнетение Есть некоторые объективные факторы, такие как сложность фактических условий воды, молекулярная структура реагента для очистки воды (например, молекулярный вес, характерные функциональные группы, и т.п.) на флокуляцию, ингибирование/стерилизация, и ингибирование образования накипи, и т.п., а так же есть причины что механизм очистки воды недостаточно глубокий. Фигура 6 показывает эффект флокуляции - ингибирование/стерилизация - взаимосвязь ингибирования образования накипи. Учитывая острую потребность в исследованиях и разработках экологически чистых и эффективных средств для очистки воды в будущем., а сами природные полимеры имеют широкий спектр источников, низкая токсичность, легко деградировать, богат активными функциональными группами.
Если мы сможем в полной мере использовать эти преимущества и разработать многофункциональные природные полимеры, мы можем эффективно разрабатывать природные полимеры. Если это можно полностью использовать, разработка многофункциональных природных полимерных реагентов для очистки воды может эффективно преодолевать и избегать ограничений функции традиционных реагентов для очистки воды и потенциального вторичного загрязнения водоемов.. Следовательно, можно сказать, что многофункциональное природное полимерное средство для очистки воды имеет широкое поле для развития.
