纯水处理药剂

在纯水处理（尤其是制备纯水、超纯水的过程）中，药剂的使用贯穿预处理、脱盐、精处理等多个环节，主要用于去除悬浮物、胶体、离子、微生物及控制结垢腐蚀等。以下是纯水处理中常用的药剂分类及应用：

一、预处理阶段药剂

1. 混凝剂与助凝剂

作用：去除水中悬浮物、胶体杂质，降低浊度，改善后续处理效果。

常用药剂：混凝剂：聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铁（PFS）、硫酸铝、氯化铁（用于高浊度水）。

助凝剂：聚丙烯酰胺（PAM，分阴离子、阳离子、非离子型），增强絮体强度和沉降速度。

应用场景：原水预处理（如地表水、地下水进入膜系统前的初步净化）。

2. 杀菌灭藻剂

作用：抑制或杀灭微生物，防止后续设备（如超滤膜、反渗透膜）受微生物污染（生物黏泥）。

常用药剂：氧化性杀菌剂：次氯酸钠（NaClO）、二氧化氯（ClO₂）、臭氧（O₃）。

非氧化性杀菌剂：异噻唑啉酮、季铵盐类（如十二烷基二甲基苄基氯化铵）。

注意：若后续有反渗透膜（RO 膜），需控制余氯量（ < 0.1ppm），或在膜前投加还原剂（如亚硫酸氢钠）去除余氯，避免膜氧化损坏。

二、脱盐阶段药剂

1. 阻垢分散剂

作用：抑制无机盐（如碳酸钙、硫酸钙、硅酸镁）在膜表面或管道内结垢，提高脱盐系统（RO、NF）运行稳定性。

常用药剂：有机膦酸盐类：ATMP（氨基三甲叉膦酸）、HEDP（羟基乙叉二膦酸）。

聚羧酸类：PAA（聚丙烯酸）、PMA（聚马来酸）。

复合配方：含膦羧酸、聚醚等成分，适应高硬度、高硅水质。

投加点：反渗透膜进水前，需与水质（钙镁离子浓度、pH）匹配。

2. 还原剂

作用：去除水中残留的氧化性物质（如余氯、臭氧），保护反渗透膜（聚酰胺材质易被氧化）。

常用药剂：亚硫酸氢钠（NaHSO₃）、硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃）。

反应式：\(\text{NaHSO}_3 + \text{ClO}^- \rightarrow \text{NaHSO}_4 + \text{Cl}^-\)

3. pH 调节剂

作用：调节水质 pH，优化脱盐效率（如 RO 膜适宜 pH 为 4~10），或促进某些反应（如碳酸盐溶解）。

常用药剂：酸性调节剂：盐酸（HCl）、硫酸（H₂SO₄）。

碱性调节剂：氢氧化钠（NaOH）、碳酸钠（Na₂CO₃）。

三、精处理阶段药剂

1. 离子交换树脂再生剂

作用：恢复失效离子交换树脂的交换能力（如混床树脂去除痕量离子后需再生）。

常用药剂：阳离子树脂再生：盐酸（HCl）、硫酸（H₂SO₄）（将树脂上的 Ca²⁺、Mg²⁺等置换为 H⁺）。

阴离子树脂再生：氢氧化钠（NaOH）（将树脂上的 Cl⁻、SO₄²⁻等置换为 OH⁻）。

2. 除氧剂

作用：去除纯水中的溶解氧（DO），防止后续设备（如锅炉、管道）发生氧腐蚀。

常用药剂：亚硫酸钠（Na₂SO₃）：与氧气反应生成硫酸钠，适用于中低压系统。

联氨（N₂H₄）：高温下分解为氮气和水，适用于高压锅炉水（需注意毒性，逐步被低毒药剂替代）。

新型除氧剂：乙醛肟、二甲基酮肟（安全性更高，适用于高纯度水系统）。

四、特殊用途药剂

1. 重金属捕集剂

作用：若原水含重金属（如 Fe²⁺、Cu²⁺），投加螯合型药剂（如 DTCR，二硫代氨基甲酸盐）使其生成不溶性沉淀，避免污染树脂或膜。

2. 消泡剂

作用：抑制水处理过程中泡沫产生（如在混凝、曝气环节），常用聚醚类或硅类消泡剂。

五、纯水处理药剂选择原则

水质适配性：根据原水水质（硬度、碱度、有机物含量、离子组成）选择药剂类型及配方。

系统兼容性：避免药剂与设备材质（如不锈钢、塑料）或后续处理工艺（如膜、树脂）冲突（如强氧化剂损伤膜）。

环保与安全：优先选择低毒、易降解药剂（如食品级 PAM），控制残留量（如饮用水标准中次氯酸钠残留需 < 0.5ppm）。

经济性：结合药剂成本、投加量及处理效果综合评估（如阻垢剂过量投加导致膜污染）。

典型应用场景举例

电子行业超纯水：预处理（PAC+PAM）→ 杀菌（臭氧）→ RO（阻垢剂 + 还原剂）→ 混床（树脂再生用酸碱）→ 终端抛光（除氧剂 + 紫外线杀菌）。

电厂锅炉补给水：预处理（混凝 + 杀菌）→ 反渗透（阻垢剂）→ 离子交换（再生酸碱）→ 除氧（联氨 / 乙醛肟）→ 精密过滤。

通过合理搭配药剂，可有效去除水中杂质，满足不同行业对纯水（电导率 < 10μS/cm）或超纯水（电导率 < 0.1μS/cm）的严格要求。