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科

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技

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进

È

展

绿 色 水 处 理 剂 的 研 究 进 展

刘中华, 朱红军, 王锦堂

( 南京工业大学理学院, 江苏 南京 210009)

摘要: 介绍了绿色水处理剂的概念, 对近年来水处理领域在天 然高分 子绿色 水处理 和人工 合成的绿 色水处 理剂产
品的研究及发展状况进 行了详细的分类讨论, 并提出今后水处理剂的发展趋 势是高效、低毒、无污染 的、多功 能、生

物降解、多元聚合、

绿色的生产过 程。

关键词: 绿色化学; 生物降解; 水处理剂; 高 分子; 阻垢; 缓蚀; 絮凝
中图分类号: TQ085

+

. 4

文献标识码: A

文章编号: 1002- 1116( 2005) 03- 0022- 04

我国是 水资源短 缺严重 的国家之 一, 目前有一百

多个城市严重 缺水, 已造成很大的经济损失和严重的
社会环境问题。工业用 水占 城市用 水的 70% ~ 80% ,
其中的冷 却水 又占 工 业用 水量 的 82% 以上。为此节
约冷却水成为工业用水的首要目标。节约 冷却水的主

要办法是采取循环冷却水并提高浓缩 倍数。但是循环

冷却水在运行 的过程 中, 会有沉积物沉积在换热器及
其他管道内表面。针对这个问题主要采取 投加水处理

剂来达到水质控制的目的。

但是, 含磷含氮和不易生物降解的水处理剂在使

用过程中易 给环 境造 成

  二次污染 !的危险性已引起

人们的重视。随着环境法规日趋严格和人 们环保意识

日益提高, 对环境保护的需要塑造绿色水处理剂, 磷也
已列入限 制 排放 之 列。例 如德 国 已要 求 磷的 排 放小

于、等于 1 mg∀ L

- 1

。在此 形势下, 低磷及无磷绿色水

处理剂的开发 和应用 就日益 成为 国内外 关注 的焦点。

近几年

  绿色水处理剂 !的概念被提出, 所谓绿色水处

理剂是指其制 造过程 是清洁 的, 在使用过程中对人体
健康和环境没 有毒性, 并可以生物降解为对环境无害
的水处理剂。研制具有高阻垢性能、良好 生物降解性、

无毒性、非磷无氮的新型绿色水处理 剂是 21世纪水处
理剂的发展方向。

1 天然高分子绿色水处理剂

1. 1 木质素及其衍生物

早在 1954年, 美国人 Erich Adler和 M auritz H ag

g lund Erik Karl就对木质素进行了研究, 随 后数十年发

展迅速

[ 1~ 3]

。木质素是存在 于植物纤 维中的 一种芳香

族高分子化合 物, 分子中含有醚键、碳碳双键、苯甲醇
羟基、酚羟基、羰基和苯环等。这些官能团 可进一步发

生烷基化、羟甲基化、酯化、酰化等反应, 这些基团中氧
原子上的未共 用电子 对能 与金属 离子形 成配 位键, 生
成木素的金属 配合 物, 从而抑制结垢。木质素经化学
处理后得阳离 子表面 活性 剂, 用其处理染料废水获得
良好的絮 凝 效果。 楼宏 铭 等人 以 木质 素 磺酸 钠 为原

料, 通过预氧化, 接枝共聚和螯合反应制备了无磷绿色
阻垢剂 GCL2, 50 m g∀ L

- 1

的 GCL2对碳酸钙的静态阻

垢率为 45. 2% , 50 m g∀ L

- 1

的 GCL2对碳钢的缓蚀率

为 99. 1%

[ 4]

。

1. 2 淀粉及其衍生物

淀粉的资源十 分丰 富, 自然界中含淀粉的天然碳

水化合物 年产量 达 5 000亿 t。淀粉分子具有很多羟
基, 通过这些羟基的酯化、醚化、氧化、交联等反应, 能
改变淀粉的性 质, 工业上便是利用这些化学反应生产
改性淀粉。淀粉还能与丙烯腈、丙烯酸、丙 烯酰胺等人

工合成高分子 单体起 接枝 共聚反 应, 淀粉分子链上接
有人工合成高 分子链, 使共聚物具有天然高分子和人
工合成高分子两者的性质。在改性淀粉产 品中改性淀

粉絮凝剂具有 天然改 性有 机高分 子絮凝 剂的 特点, 其
中包括无毒、可以完全被生物分解, 在自然界形成良性

第 33卷第 3 期

2005 年 6 月

江 苏 化 工

Jiangsu Ch em ical Indu stry

V o.l 33 N o. 3

Jun. 2005

收稿日期: 2005- 03- 20

作者简介: 刘中华 ( 1973- ), 男 , 江苏高淳 人, 硕士研究 生, 师从朱 红军教授 (博 导 ), 研究 方向: 精细有 机合成。电 话:

13813048432, E- m a i:l china_ lau@ 163. com。