水處理藥劑的發(fā)展趨勢

    按照可持續(xù)發(fā)展的要求，水處理技術(shù)的綠色化進(jìn)程將會加快，開發(fā)研制適合環(huán)境保護(hù)需求的低磷、非氮和可生物降解的多功能綠色水處理藥劑，將成為工業(yè)水處理領(lǐng)域中最主流的研究方向。

1．生產(chǎn)過程綠色化

綠色化學(xué)的思路是從根本上消除污染源，使廢物不再產(chǎn)生或得到控制，從源頭徹底控制污染。因此，在研制綠色水處理藥劑的生產(chǎn)工藝中，應(yīng)該努力實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的綠色化，在生產(chǎn)過程中控制污染物的產(chǎn)生。生產(chǎn)過程的綠色化，主要體現(xiàn)在采用可以減少或消除對人體健康或環(huán)境有害的原料、產(chǎn)物、副產(chǎn)物、溶劑、試劑等的使用或產(chǎn)生的化學(xué)工藝和方法。

    (1)分子結(jié)構(gòu)新設(shè)計。由于綠色水處理藥劑及其清潔化生產(chǎn)工藝還處在初步研究階段，為了節(jié)約探索時間，可以通過計算機(jī)模擬，進(jìn)行“虛擬”反應(yīng)，從而篩選最佳的原料和設(shè)計最優(yōu)的合成路線。

    目前，采用分子模擬進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)設(shè)計和“剪裁”及對用于工業(yè)生產(chǎn)的預(yù)期指標(biāo)進(jìn)行的研究，主要包括磷酸鹽類和聚合物類阻垢劑。通過生物降解性實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，增加聚羧酸阻垢劑分子結(jié)構(gòu)中羧基的數(shù)目、酯基支鏈以及向主鏈中插入氮、氧元素的方法，均可提高其生物降解性。雖然傳統(tǒng)的聚丙烯酸類阻垢劑效果好，但難以生物降解。聚環(huán)氧琥珀酸就是經(jīng)過計算機(jī)進(jìn)行分子設(shè)計和“剪裁”后，通過向分子鏈中插入氧原子，獲得了既有優(yōu)良阻垢性能又容易生物降解的產(chǎn)品。

    同樣的分子設(shè)計也應(yīng)用在了聚天冬氨酸上，通過向其側(cè)基上引入羥基、醚、羥烷基胺、羥基烷氧基烴、羧基、磺烷基、磷酸基等基團(tuán)，來提高聚合物的儲存穩(wěn)定性以及基體線形結(jié)構(gòu)，從而提高分子的生物可降解性。

    還可通過將甘氨酸等天然氨基酸與聚天冬氨酸共聚，使聚合物具有高度的生物一致性及可降解性。