阻垢殺菌常用藥劑的應用研究

王增科 余嶸 劉揚

摘 ? ? ?要： 結垢、腐蝕和細菌繁殖是循環冷卻水系統中的三個主要問題，這些問題的出現會給生產帶來很多不利影響。根據以往文獻報道，綜述了工業循環冷卻水化學藥劑的阻垢及殺菌技術進展，對阻垢劑和殺菌劑在應用過程中的改性、復配和合成阻垢殺菌共聚物三種主要方式進行總結，并進一步論述了藥劑中活性基團間的相互作用。探求循環冷卻水系統中的結垢、腐蝕、微生物繁殖等問題產生的規律，分析并總結解決問題的方法，為工業生產使用的相關水處理劑設計配方或合成藥劑提供借鑒。

關 ?鍵 ?詞：循環冷卻水;阻垢;殺菌;共聚物

中圖分類號：TQ 455 ? ? ? 文獻標識碼： A ? ? ? 文章編號： 1671-0460（2019）12-2930-04

Abstract： Fouling， corrosion and bacterial growth are three major problems in circulating cooling water systems， and these problems have many adverse influences on production. In this paper， based on the previous literature reports， the progress of scale inhibition and sterilization technology of industrial circulating cooling water was reviewed， the modification and compounding of scale inhibitors and fungicides were summarized as well as synthesizing scale inhibition bactericidal copolymers in the application process. The interaction between reactive groups in the agent was further discussed. The rules of scaling， corrosion and microbial reproduction in circulating cooling water systems were investigated， the methods to solve the problems were analyzed and summarized， which could provide reference for the design of relevant water treatment agent formulations or industrial production of synthetic agents.

Key words： Circulating cooling water; Scale inhibition; Sterilization; Copolymer

循環冷卻水主要用于生產過程中設備的冷卻降溫，但 循環水系統在運行過程中易發生腐蝕、結垢、微生物滋生繁殖等問題，甚至造成設備管道的腐蝕穿孔，危害極大[1，2]。結垢和腐蝕是相互關聯的，金屬離子和微生物粘結反應，在系統中產生結垢和腐蝕，腐蝕產物又促進細菌繁殖形成微生物污垢，從而造成設備及管道的損壞、生產的停頓，甚至更為嚴重的經濟損失。要解決冷卻水系統中的這些問題，必須進行綜合治理[3]。循環冷卻水水質穩定技術是當今水工業研究的一大熱點，并已取得了很大進展。水處理劑的開發及利用得到了廣泛研究，并有文獻報導，其中將阻垢和殺菌兩種功能復配或集成一體的阻垢殺菌技術逐漸的被人們重視[4，5]。

本文主要對阻垢、殺菌的應用進展及先進技術進行綜述。

1 ?冷卻水阻垢殺菌研究概況

在工業循環冷卻水中對腐蝕、結垢、微生物滋生繁殖等問題使用的殺菌劑和阻垢劑種類多樣、費用高。此外，有些水處理劑之間存在協同或抑制的相互作用，雖然有些單劑使用效果好，但結合使用就出現相互抑制，導致使用效率下降。早期，有文獻關于殺菌劑、阻垢劑的研究多局限于單劑性能的評價，由于研究手段不足，出現了殺菌劑和阻垢劑分別單獨使用效果好，兩者結合后效果很差的情形。隨著技術的進步，對殺菌和阻垢協同性能評價及相關配伍性、相溶性進行深入研究，減小了兩者結合后削弱彼此功能的缺陷，如劉芳[6]考察了在當循環冷卻水中十四烷基二甲基芐基氯化銨、聚天冬氨酸（PASP）與氨基三亞甲基膦酸（ATMP）和鋅鹽的質量濃度分別為40、20、80、2 mg/L時，其阻垢和殺菌率均可達到91%以上。四者也具有較好的協同效果，而且復配劑中使用聚天冬氨酸時，加入鋅鹽可以減少聚天冬氨酸的用量。這有利于在工業循環冷卻水質處理劑的科學使用藥劑，增加處理效果和減少費用。

2 ?阻垢殺菌作用研究進展

水處理劑中殺菌及阻垢功能組分可供選擇的阻垢劑和殺菌劑范圍較廣，阻垢劑從20世紀60年代的木質素磺酸、70年代的丙烯酸類聚合物阻垢劑到80年代多元羧酸共聚物，尤其是90年代以含磺酸、羧酸、膦酸和其他官能團單體的多元共聚物因其優良的阻垢性能引起普遍關注。從20世紀早期的無機物系列殺菌劑到60年代中期的有機化合物和含氯的酚系化合物，如有機汞化合物、有機錫化合物等。我國對工業殺菌劑的研究始于20世紀60年代，80年代初期廣泛應用。目前國內工業用殺菌劑已達將近百種，普遍應用于油田污水注水、石油化工、熱電、鋼鐵、醫藥等其他領域的循環冷卻水系統中[7]。在阻垢殺菌劑作用的研究應用過程中，比較突出的主要有三種方式：對一些高分子聚合物進行改性，以提升阻垢殺菌性能;對有機聚合物進行復配，增加阻垢殺菌的協同效果;以及合成新的共聚物充分發揮官能團的作用。

水處理劑往往是多種多樣復合使用的，以實現高效率和多功能。單一化學阻垢劑有許多缺點，如用量大，單一效果，易產生耐藥性[33]。為了增加水處理藥劑的多功能性，一些研究人員將研究集中在阻垢緩蝕劑之間的協同作用，但很少有研究關注阻垢劑和殺菌劑的化合物[34]。

對高分子聚合物進行改性使其增加殺菌性，目前已有對腐殖酸和PAM進行改性，其中趙鑫[9]改性的腐殖酸的阻垢殺菌具有協同作用;復配時有些殺菌劑會降解阻垢劑分子，從機理上來講有些殺菌劑帶的正離子會與阻垢劑中起阻垢作用的負離子產生靜電吸附，抑制阻垢活性使阻垢效果下降，但依然有些藥劑復配后能保持較好的阻垢效果甚至發生協同作用，如FangLiu[15]復配藥劑發生了協同作用，因此有些藥劑之間作用值得研究。

總之設計共聚物具有殺菌阻垢效果研究難度較大，就目前而言合成的阻垢殺菌劑效果不算太好且研究也較少，可能是由于阻垢殺菌帶正負電荷的官能團會相互吸附，減弱共聚物原有的阻垢殺菌效果。

4 ?處理阻垢殺菌劑的總結和展望

從20世紀90年代的改性天然高分子聚合物到如今的合成阻垢殺菌劑的文獻來看，雖然在一些文獻中能找到阻垢殺菌融合使兩者的效率會有影響，但并不大。而且在一些文獻還能發現阻垢殺菌發生協同作用，這可能是不同的藥劑中所帶的離子數量不同，相互作用增加了原功能作用。今后研發工作的重點是提升水處理劑的綜合性能，對合成阻垢劑設計之前應考慮使阻垢劑過氧化、季銨化等手段;復配時用已有造價較低及效率高的阻垢劑和殺菌劑進行研究，使阻垢殺菌功能能發生協同作用，以便使其能更好地適應新形勢下水處理劑的發展趨勢。

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