新需求催熱全球脫鹽化學(xué)品開(kāi)發(fā)

環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的挑戰(zhàn)促使全球脫鹽事業(yè)蓬勃發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2009年全球投產(chǎn)的脫鹽裝置不管從數(shù)量上還是從規(guī)模上都超過(guò)以往，脫鹽工廠(chǎng)總數(shù)超過(guò)14450個(gè)，也使相關(guān)化學(xué)品的消費(fèi)水平達(dá)到歷史新高。美國(guó)BWA水處理添加劑公司總裁兼首席運(yùn)營(yíng)官保羅·圖爾因稱(chēng)，近年來(lái)，全球脫鹽市場(chǎng)規(guī)模以10%～15%的年均速度增長(zhǎng)，目前全球脫鹽工業(yè)所消耗的化學(xué)品總計(jì)達(dá)5億美元左右。隨著工藝技術(shù)的不斷進(jìn)步，新的需求不斷涌現(xiàn)，加速了新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。

涉及化學(xué)品種類(lèi)多

脫鹽已被證實(shí)是從海水、苦咸水和回用水中提取淡水最有效的方式。目前已通過(guò)商業(yè)認(rèn)證的工藝主要有3種：蒸餾、反滲透、電滲析。據(jù)美國(guó)國(guó)際脫鹽協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2009年海水淡化裝置占整個(gè)脫鹽行業(yè)產(chǎn)能的62%。2007～2009年，全球海水淡化裝置產(chǎn)能提升了近30%，最大的海水淡化裝置建在中東地區(qū)。

熱法脫鹽裝置主要是利用蒸餾方法從鹽和污染物中蒸餾出潔凈的水。該法耗能較多，但可以大量利用低品級(jí)熱源從而減少能源成本。反滲透膜法工藝需要消耗電能，反滲透膜本身成本也較高，一般壽命可達(dá)7年以上。目前，從全球脫鹽裝置的產(chǎn)能來(lái)計(jì)，熱處理工藝占34%（絕大部分在中東地區(qū)），膜法工藝占61%～62%，此外，電滲析法占3.2%，混合法占0.7%，電極法占0.3%。

不管是含鹽水脫鹽還是海水脫鹽都要用到預(yù)處理化學(xué)品，包括pH值調(diào)節(jié)劑、凝聚劑和絮凝劑、沉淀控制劑（防垢劑、分散劑）、殺菌劑等。在后處理階段，同樣也要用到一些化學(xué)品，包括氯氣、抗腐蝕添加劑及再礦化化合物，此外還有清潔化學(xué)品。

GE電力和水處理業(yè)務(wù)部產(chǎn)品經(jīng)理馬奈·索里亞表示，在膜處理工藝中，化學(xué)品添加劑還可用來(lái)復(fù)原并延長(zhǎng)膜壽命，保持系統(tǒng)的性能，縮短停工期并保護(hù)膜免受氧化劑侵蝕。殺菌劑也是脫鹽工藝的關(guān)鍵，能夠防止系統(tǒng)產(chǎn)生生物淤積，這是膜法脫鹽必須要解決的問(wèn)題。常用的殺菌劑有二氧化氯以及其他一些有機(jī)物和非氧化化合物。

處理后的水有時(shí)還需進(jìn)行再礦化處理，為此要注入二氧化碳和氫氧化鈣以形成碳酸鈣，之后再進(jìn)行氯化及氟化。近期在悉尼投產(chǎn)的一個(gè)反滲透膜法水處理廠(chǎng)，按其最大設(shè)計(jì)產(chǎn)能運(yùn)行的話(huà)，每天約需注入16噸二氧化碳。

現(xiàn)代工藝節(jié)能降耗

隨著技術(shù)的進(jìn)步，一些化學(xué)品的消耗量將減少。如為防止結(jié)垢，以前常用鹽酸或硫酸調(diào)節(jié)待處理水的pH值，而現(xiàn)代工藝更多地選擇專(zhuān)用防垢劑。對(duì)于膜工藝脫鹽來(lái)講，大多選用有機(jī)磷酸鹽或聚丙烯酸酯類(lèi)產(chǎn)品作為專(zhuān)用防垢劑；對(duì)于熱法脫鹽工藝，則多選用陰離子順丁烯聚合物，這些水溶性化合物可以與雜質(zhì)結(jié)合，從而防止其沉淀。

此外，以前水處理廠(chǎng)常用絮凝劑如高相對(duì)分子質(zhì)量的聚丙烯酰胺對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)處理，而現(xiàn)在系統(tǒng)對(duì)預(yù)處理的要求更高，通常在入水口處連接輔助設(shè)備，再配套一系列有機(jī)凝聚劑，不僅預(yù)處理效果更佳，同時(shí)減少了相關(guān)化學(xué)品的消耗。

一些提供水處理添加劑的公司如BWA、GE以及荷蘭的Thermphos-Dequest等提供專(zhuān)用軟件包，便于客戶(hù)選擇最有效的防垢化學(xué)解決方案并根據(jù)系統(tǒng)操作條件選擇最佳用量。

經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，目前，膜材料的制造已經(jīng)以薄膜復(fù)合聚酰胺化學(xué)技術(shù)代替了之前的醋酸纖維素技術(shù)。由聚酯、聚砜、聚醚砜或者聚丙烯腈作為中間層材料與頂層的聚酰胺相連接構(gòu)成的復(fù)合膜材料性能更優(yōu)。該領(lǐng)域的領(lǐng)先供應(yīng)商如陶氏水處理業(yè)務(wù)部和美國(guó)海德能公司目前還在繼續(xù)研發(fā)相關(guān)化學(xué)技術(shù)，以便在低壓及較低能耗水平下提高脫鹽及固體廢棄物的效率，減輕膜材料結(jié)垢現(xiàn)象從而延長(zhǎng)膜壽命。

前沿技術(shù)研發(fā)活躍

目前，還有一些研究小組正在探索一些可替代的膜技術(shù)。陶氏化學(xué)正在資助美國(guó)弗吉尼亞理工大學(xué)和得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校開(kāi)發(fā)抗氧化反滲透膜；加州大學(xué)洛杉磯分校的科學(xué)家則正試圖將一種聚酰胺反滲透膜進(jìn)行等離子體處理以便創(chuàng)建可接枝聚合物鏈的活性中心，進(jìn)而形成一種帶電荷的“刷子層”以防止工作中結(jié)垢的發(fā)生；麻省理工學(xué)院的研究人員則利用離子濃級(jí)差化原理開(kāi)發(fā)了一種在移動(dòng)式泵脫鹽廠(chǎng)擁有應(yīng)用潛力的微流體設(shè)備，同樣也能防止結(jié)垢的發(fā)生；澳大利亞的西澳大學(xué)結(jié)合碳納米管技術(shù)的膜材料在遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于常規(guī)反滲透膜的工作壓力下，只讓水透過(guò)而將鹽阻擋在另一邊。

另一方面，人們對(duì)于滲透技術(shù)的研究還在繼續(xù)。如美國(guó)耶魯大學(xué)的研究人員利用溶解在水中的二氧化碳和氨氣的滲透壓將水引向膜的一邊，而將鹽等雜質(zhì)留在另一端，隨后通過(guò)加熱和再生手段將水中的二氧化碳和氨氣去除，從而得到純凈水。

來(lái)源：中國(guó)化工報(bào) 作者：王秀蘭

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