王刚
摘 要：水处理药剂是为保证生活用水、工业用水以及废水处理达到一定的质量要求所必需的化学试剂，其首要作用是抑制污泥与水垢的形成，减少泡沫，削减腐蚀，脱色除异味，去除杂质、悬浮物以及有毒有害物质等。水处理药剂种类多样，文章将以阻垢剂与缓蚀剂为例，对其研究现状与发展趋势进行探究。
关键词：水处理药剂;种类;现状;发展
按照使用目的以及作用不同，常用水处理主要有阻垢剂、缓蚀剂、水处理杀菌剂、絮凝剂、清洗剂、粘泥剥离剂、混凝剂、分散剂等。本文将简述阻垢剂、缓蚀剂的分类与作用，并对其研究现状与发展趋势进行展望。
1 阻垢剂
1.1 分类与特点
阻垢剂是指分散水中难溶性无机盐、干扰或阻止难溶性无机盐在金属表面结垢、沉淀，并有效维护金属设备的良好传热效果的一类药剂。根据研究历程与作用功能的不同，大致可分为天然聚合物阻垢剂、共聚物阻垢剂、含磷聚合物阻垢剂、绿色新型阻垢剂4类。
天然聚合物阻垢剂属于天然高分子化合物，比如单宁、纤维素、木质素、淀粉、壳聚糖、腐植酸等，主要用于干扰Ca、Mg等盐垢晶体的生长。该类阻垢剂在工业上的应用最早，且来源较为广泛，但使用劑量大、成本高。
含磷类聚合物阻垢剂又可细分为无机含磷类聚合物阻垢剂与有机含磷类聚合物阻垢剂两类。前者包含三聚磷酸钠、六偏磷酸钠等，可与多种结垢金属离子螯和，但易水解生成H3PO4，促进藻类生长，导致水体富营养化。因此，建议用复合磷酸盐取代单纯的聚磷酸盐用于水处理阻垢剂。后者包含羟基乙叉二膦酸、乙二胺四乙酸二钠、氨基三甲叉磷酸等，螯合能力强，不易水解，且具有一定缓蚀性，但不适用于高温、高碱溶剂，同时，本身容易造成水体污染，易于结垢。
共聚物阻垢剂，其重要单体为丙烯酸，在引发剂的共同作用下，与一种或多种有机单体分子发生共聚合反应，以干扰无机结晶晶体的正常排序，从而达到防垢的目的。常见的共聚物阻垢剂有丙烯酸类共聚物、马来酸酐类聚合物、磺酸类共聚物等，其毒性低、活性强，但生物可降解性不高。
绿色新型阻垢剂，主要有PASP（聚天冬氨酸）与PESA（聚环氧琥珀酸钠）。该类阻垢剂活性高，螯合能力强，具有良好的阻垢性，且绿色环保、无磷无害、可生物降解。
1.2 阻垢剂的研究现状和发展方向
在20世纪90年代，我国阻垢剂研究以含磷聚合物阻垢剂为主，之后，AA/MA/AMPS三元共聚物、MA/AMPS/AMPP三元共聚物、MA/AMPS/AA/POCA共聚物以及膦基-羧基-磺酸基共聚物相继问世，水处理阻垢剂的阻垢效果以及分散性逐渐优化改良。但是在实际应用过程中，由于水中P元素超标，导致水体富营养化，低磷或无磷、非氮、可降解的阻垢剂成为水处理领域的重点研究课题。大量研究数据表明，复合配方阻垢剂的阻垢、防垢效果要明显好于单一组成药剂，如任桂兰等合成出来的MAH/AA/NTMP共聚物，通过一步合成技术，避免有毒有害物质污染水体。该类阻垢剂具有良好的阻垢性、耐高温性、缓蚀性、稳定性、环保性等，可在高碱、高硬溶剂中使用，以弥补氮川三甲叉膦酸阻垢剂的缺陷。
阻垢剂发展历史从天然有机物到无机聚磷酸盐，再到全有机配方聚合物。随着环保建设的不断深入，低磷、无磷等高效、环境友好型的阻垢剂将是主流发展趋势。
2 缓蚀剂
2.1 种类与特点
缓蚀剂又称腐蚀抑制剂，是指延缓或者防止材料腐蚀的复合物以及化学物。主要适用于中性、酸性以及气体介质中。缓蚀剂的分类方法多样，比如按照化学成分，可分为无机缓蚀剂、有机缓蚀剂、聚合物类缓蚀剂;按照控制部位，可分为阳极型缓蚀剂、阴极型缓蚀剂、混合型缓蚀剂。
无机缓蚀剂主要包括聚锌盐、磷酸盐、亚硝酸盐、钨酸盐、钼酸盐、硅酸盐等，有机缓蚀剂主要包括膦羧酸、膦酸盐、琉基苯并噻唑、苯并三唑、磺化木质素等含氮氧的杂环化合物，聚合物类缓蚀剂主要有POCA、聚乙烯类、聚天冬氨酸等低聚物的高分子化学物。不同化学成分组成的缓蚀剂，具有不同性质。例如，膦羧酸缓蚀剂主要适用于低硬、低碱性介质;锌盐因其膜松软，适用于冷却水系统的防腐处理。
阳极型缓蚀剂大多数属于无机强氧化剂，如钼酸盐、亚硝酸盐、钒酸盐、铬酸盐、钨酸盐、硼酸盐等。该类缓蚀剂对于浓度的要求较高，一旦剂量不够，阳极无法全部钝化，极易导致点蚀现象;阴极型缓蚀剂主要作用为抑制电化学阴极反应，如锌的磷酸盐、碳酸盐以及氢氧化物，钙的磷酸盐、碳酸盐等，其缓蚀作用机理并不复杂，只需向介质中添加可溶性磷酸盐或者锌盐即可;混合型缓蚀剂是指含硫、含氮、含羟基的、表面具有活性的一种缓蚀剂，如巯基苯并噻唑、苯并三唑、十六烷胺，可在阴极与阳极成膜，发挥缓蚀作用。
2.2 缓蚀剂的研究现状及发展方向
随着科技的飞速发展，有机合成技术不断优化升级，研发人员相继合成诸多低聚物以及缩聚物等类型缓蚀剂，具有良好的缓蚀效果，且毒性低，在工业制造领域（汽车零部件、机密刀具以及机械内腔等）得以广泛应用。
新时代背景下，绿色环保、复配协同作用是缓蚀剂的重要发展方向。相关研发人员应注重从植物、海洋生物、医药、工农业副产品、医药等中提取加工新型缓蚀剂的有效成分，坚持选择价格低廉、原料易得的原则，对环境友好型腐蚀剂进行改性或复配，并利用先进化学理念与相关技术，合成高效、环保、多功能基的低毒或无毒的低聚型缓蚀剂。
3 结语
随着经济发展、人口密集化、水资源紧缺问题突出，各类水净化法相继出台，对于水处理效果提出更高的要求。和与日俱增的用水量相比，我国水处理药剂的产能与质量监管效果并不理想，因此，深入分析水处理药剂种类与作用，加强水处理药剂等环保产业链高质量发展迫在眉睫，具有重要的现实意义。
[参考文献]
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