水处理药剂行业技术水平及技术特点

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1、行业的技术特点

（1）水处理药剂产品品种多，生产工序链条长，化学反应和分离操作复杂，各工序的技术特点和操作方法不同，因此要求生产人员具备较高的操作技能。

（2）水处理药剂行业技术相对密集，生产过程涉及较多专利技术和专有技术，其中隐含着大量的技术诀窍和技术秘密。

（3）水处理药剂行业技术水平的差异主要体现为不同企业的装备水平、工艺路线、工艺控制能力等方面的差异，不同企业所采用的工艺路线及技术水平不尽相同，因此各生产商产品的质量、成本等方面具有一定差异。

2、生产工艺的发展

水处理药剂生产方式经历了从间歇式生产方式向连续化生产方式的演进过程。

（1）间歇式生产方式

间歇式生产也称为单釜式操作，是指间歇性投料，生产完毕后，将釜内物料放出，再投下一釜进行生产。单釜式生产是传统精细化工行业主要的生产方式，需有清洗、投料、生产、卸料等工序，生产周期长、物料暴露率高、危险性高，原材料消耗高，收率低，每釜产品质量有差别，总体产品质量不稳定。同时，工人生产劳动强度大、物料转移过程繁杂，容易对环境产生污染，即使采取节能减排措施，效果仍然有限。提高产量则需要投入多套设备，几条生产线同时运行，投资金额多，占地面积大，管理难度加大，对安全生产、质量控制、资源综合利用等都带来压力。

（2）连续化生产方式

连续化生产是指连续进料，连续出料，按照大化工产品的模式生产精细化工产品，把大化工的理念运用到精细化学品生产中，投资少，占地面积小，产能大，反应时间短，稳定性好、自动化程度高，反应效率大大提高，而且产品质量稳定、可控，不安全因素可控，减少了间歇生产的跑冒滴漏，污染物排放降低，实现了精细化工生产的连续化、成套化、自动化、规模化，达到高效、清洁、安全生产。

连续化生产的主要特点：以全封闭式生产系统替代开放式生产系统；在封闭系统中完成产品的连续化合成、物料的连续循环、回收利用、生产废水零排放；多效、梯级能源利用方案的设计，单位产能可大幅降低能耗水平；单套连续化生产设备产能提升，投资成本降低。

3、水处理药剂的研究发展方向

水处理药剂及配方产品的优劣取决于在用户既定的预算资金投入下满足需求，而不在于是否选用了最新的产品，这在业内已逐步形成共识。水处理药剂在近十多年中，只有局部性的突破，新产品由于价格较高，只有在特定场合才会用到。

有机膦类水处理剂在水处理药剂领域处于基础性地位，属于主导产品。目前，有机膦类水处理剂效果稳定、性价比高、可与其他聚合物配合使用等优点，地位难以替代，因而具有良好的市场发展空间。国家发改委颁布的《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南》（2011年本）和工信部颁布的《环保装备“十二五”发展规划》均将高效低磷缓蚀阻垢剂作为重点发展的产业化产品。

有机膦类水处理剂与聚合物类水处理剂功能定位不同，高分子量聚合物如聚丙烯酸胺作为絮凝剂，主要用于污水处理，也可用于油田开采的增稠剂、驱油剂。

有机膦类水处理剂与低分子聚合物水处理剂的作用机理不同。有机膦类水处理剂主要通过螯合作用，阻止碳酸钙结晶的形成，低分子聚合物水处理剂主要通过分散作用，阻止碳酸钙晶体变大。单单使用低分子量聚合物进行水处理，成本高，用量大，易造成环境污染，如果将有机膦类水处理剂与低分子量聚合物复配组成缓蚀阻垢剂，可以协同增效，减少单剂用量，提升使用效果。

随着工业水处理及环境保护要求的不断提高，我国的水处理药剂的品种将不断丰富，性能也将不断提高。工业水处理领域中，开发研制适合环境保护需求的无磷或低磷、非氮和可生物降解的绿色水处理剂将成为最主流的研究方向。今后水处理药剂的研究将从以下几个方面开展：

（1）研制开发新型多功能绿色水处理药剂。加强水处理药剂的合成、结构与性能之间关系的基础研究，当设计更安全高效的水处理药剂时，可生物降解性应该首先考虑。传统的聚丙烯酸类阻垢剂性能良好但难以生物降解，通过生物降解性实验研究发现，增加聚羧酸阻垢剂分子结构中羧基的数目、酯基支链以及向主链中插入氮、氧元素的方法均可提高其可生物降解性。另外，对于膦酸盐类和聚合物类阻垢剂，也可以通过计算机模拟进行分子结构重新设计，获得性能优异的绿色水处理药剂。

（2）原子经济性反应的研究开发。原子经济性反应是把原料分子中的原子最大限度地结合到目标分子中，不产生副产物或废物，达到废物的零排放。以聚天冬氨酸的合成为例，以磷酸为催化剂，可以制得相对分子量高的线性聚天冬氨酸，但存在副产物的分离和排放问题。若能不采用磷酸催化剂，通过改变反应条件，制得相同分子量的聚天冬氨酸，并无副产物生成，就实现了原子经济性合成。

（3）改进水处理药剂生产工艺。从绿色理念出发重视生产过程中对人和环境的影响，改进水处理药剂的生产工艺，如采用稳定的催化剂、采用无毒溶剂等。阻垢剂对金属离子往往有很强的螯合力，在其合成过程中有可能与金属催化剂反应生成螯合物，增加分离过程和废物排放。若能采用不与阻垢剂反应的稳定催化剂，可缩短工艺流程，实现洁净生产。

（4）加强新型药剂与现有药剂之间的复配研究在开发新型绿色阻垢剂的同时，进行药剂之间的复配研究，发挥它们的协同作用，以达到更好效果。因复合配方不仅能发挥出比单一药剂更显著的阻垢缓蚀性能，而且属于低磷水处理配方，为环境所接受，有着广泛的应用前景。

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