新需求催熱全球脫鹽化學品開發(fā)

環(huán)境保護和經(jīng)濟發(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，2009年全球投產(chǎn)的脫鹽裝置不管從數(shù)量上還是從規(guī)模上都超過以往，脫鹽工廠總數(shù)超過14450個，也使相關化學品的消費水平達到歷史新高。美國BWA水處理添加劑公司總裁兼首席運營官保羅·圖爾因稱，近年來，全球脫鹽市場規(guī)模以10%～15%的年均速度增長，目前全球脫鹽工業(yè)所消耗的化學品總計達5億美元左右。隨著工藝技術的不斷進步，新的需求不斷涌現(xiàn)，加速了新產(chǎn)品的開發(fā)。

涉及化學品種類多

脫鹽已被證實是從海水、苦咸水和回用水中提取淡水最有效的方式。目前已通過商業(yè)認證的工藝主要有3種：蒸餾、反滲透、電滲析。據(jù)美國國際脫鹽協(xié)會統(tǒng)計，2009年海水淡化裝置占整個脫鹽行業(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7年以上。目前，從全球脫鹽裝置的產(chǎn)能來計，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處理化學品，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，此外還有清潔化學品。

GE電力和水處理業(yè)務部產(chǎn)品經(jīng)理馬奈·索里亞表示，在膜處理工藝中，化學品添加劑還可用來復原并延長膜壽命，保持系統(tǒng)的性能，縮短停工期并保護膜免受氧化劑侵蝕。殺菌劑也是脫鹽工藝的關鍵，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題。常用的殺菌劑有二氧化氯以及其他一些有機物和非氧化化合物。

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

現(xiàn)代工藝節(jié)能降耗

隨著技術的進步，一些化學品的消耗量將減少。如為防止結垢，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用防垢劑。對于膜工藝脫鹽來講，大多選用有機磷酸鹽或聚丙烯酸酯類產(chǎn)品作為專用防垢劑；對于熱法脫鹽工藝，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結合，從而防止其沉淀。

此外，以前水處理廠常用絮凝劑如高相對分子質量的聚丙烯酰胺對系統(tǒng)進行預處理，而現(xiàn)在系統(tǒng)對預處理的要求更高，通常在入水口處連接輔助設備，再配套一系列有機凝聚劑，不僅預處理效果更佳，同時減少了相關化學品的消耗。

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

經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，目前，膜材料的制造已經(jīng)以薄膜復合聚酰胺化學技術代替了之前的醋酸纖維素技術。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成的復合膜材料性能更優(yōu)。該領域的領先供應商如陶氏水處理業(yè)務部和美國海德能公司目前還在繼續(xù)研發(fā)相關化學技術，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，減輕膜材料結垢現(xiàn)象從而延長膜壽命。

前沿技術研發(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。陶氏化學正在資助美國弗吉尼亞理工大學和得克薩斯大學奧斯汀分校開發(fā)抗氧化反滲透膜；加州大學洛杉磯分校的科學家則正試圖將一種聚酰胺反滲透膜進行等離子體處理以便創(chuàng)建可接枝聚合物鏈的活性中心，進而形成一種帶電荷的“刷子層”以防止工作中結垢的發(fā)生；麻省理工學院的研究人員則利用離子濃級差化原理開發(fā)了一種在移動式泵脫鹽廠擁有應用潛力的微流體設備，同樣也能防止結垢的發(fā)生；澳大利亞的西澳大學結合碳納米管技術的膜材料在遠遠低于常規(guī)反滲透膜的工作壓力下，只讓水透過而將鹽阻擋在另一邊。

另一方面，人們對于滲透技術的研究還在繼續(xù)。如美國耶魯大學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，而將鹽等雜質留在另一端，隨后通過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。

來源：中國化工報 作者：王秀蘭

　　版權及免責聲明：凡本網(wǎng)所屬版權作品，轉載時須獲得授權并注明來源“中國產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟信息網(wǎng)”，違者本網(wǎng)將保留追究其相關法律責任的權力。凡轉載文章，不代表本網(wǎng)觀點和立場。版權事宜請聯(lián)系：010-65363056。

延伸閱讀