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詳談破乳劑、pH調整劑、氧化還原劑、消毒劑的作用

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發表時間：2017-08-11 10:57

破乳劑：有時也稱脫穩劑，主要用于對含有乳化油的含油廢水氣浮前的預處理，其品種包括上述的部分絮凝劑和助凝劑。

在浮選過程中，有時為了提高藥劑（例如捕收劑）的分散和浮選效果，需先加乳化劑，對藥劑加以乳化處理；有的選礦藥劑本身易于乳化，而礦漿中的乳化泡沫會影響后步工序，造成精礦溢流損失或尾礦廢水對河川的污染。為此，在上述情況下需添加破乳劑加以處理。

使用破乳劑時需先調整乳濁液的pH值，對于強堿、強酸乳濁液一般需將pH值調至1～10的范圍。在石油、化工、毛紡和機械加工等行業的含油乳濁液的廢水處理中，除了用物理破乳方法（如加熱法、膜分離法、電場破乳法）以外，也常用破乳劑進行化學處理。普遍使用的破乳劑是由多種組分構成的高分散性的混合物。對水包油型乳濁液的破乳通常用帶有H+、Al3+、Fe3+等陽離子的無機物作破乳劑，如無機酸、硫酸鐵等；而對油包水型乳濁液的破乳，一般用陰離子型和非離子型表面活性劑或兩者的混合物作為破乳劑。

由于一些固體難溶于水，當這些固體一種或幾種大量存在于水溶液中，在水力或者外在動力的攪動下，這些固體可以以乳化的狀態存在于水中，形成乳濁液。理論上講這種體系是不穩定的，但如果存在一些表面活性劑（土壤顆粒等）的情況下，使得乳化狀態很嚴重，甚至兩相難于分離，最典型的是在油水分離中的油水混合物以及在污水處理中的水油混合物，在此兩相中形成比較穩定的油包水或者水包油結構，其理論基礎是“雙電層結構”。

在此情況下，投入一些藥劑，以破壞穩定的雙電層結構，以及穩定乳化體系，從而達到兩相分離的目的。使用的這些為了達到破壞乳化作用的藥劑稱之為破乳劑。

破乳劑有何優點？

1、油水分離速度快，2分鐘實現分離。

2、不含金屬離子，避免二次污染。

3、絮凝物大幅減少，降低后續污泥處理量。

4、低溫可以正常使用。

破乳劑的應用范圍

能有效破除水包油型乳化液，縮短油水分離時間。能與水混溶，且在較寬的pH值范圍內有效。廣泛用于油田含聚污水，烯烴廠、煉油廠、鋼鐵廠和發電廠等含油污水處理。

消泡劑：主要用于消除曝氣或攪拌過程中出現的大量泡沫。

功效性能：

1. 表面張力低，活性高，消泡力強。

2. 耐熱高溫無變化，揮發性低。

3. 化學穩定性好，具有化學惰性，不與其它物質發生反映，能在苛刻的條件下使用。

4. 無生理毒性，對使用體系沒有復作用。

5. 兼具消、抑泡作用，抑泡時間可達48小時以上。

消泡劑的種類有哪些？

消泡劑的效果與發泡液的種類有關，即有的消泡劑對某些發泡液效果顯著，而對其它發泡液效果不明顯，甚至沒有作用。常用的消泡劑按成分不同可分為硅（樹脂）類、表面活性劑類、鏈烷烴類和礦物油類。

（1）硅（樹脂）類：硅樹脂消泡劑又稱乳劑型消泡劑，使用方法是將硅樹脂用乳化劑（表面活性劑）乳化分散在水中后投加到廢水中。二氧化硅細粉是另一種消泡效果較好的硅類消泡劑。

（2）表面活性劑類：此類消泡劑其實是乳化劑，即利用表面活性劑的分散作用，使形成泡沫的物質在水中保持穩定的乳化狀態分散，從而避免生成泡沫。

（3）鏈烷烴類：鏈烷烴類消泡劑是用乳化劑把鏈烷烴蠟或其衍生物乳化分散后制成的消泡劑，其用途與表面活性劑類的乳化型消泡劑類似。

（4）礦物油類：以礦物油為主要消泡成分。為了改善效果，有時混合金屬皂、硅油、二氧化硅等物質一起使用。此外，為使礦物油容易擴散到發泡液表面，或者使金屬皂等均勻分散在礦物油中，有時還可投加各種表面活性劑。

消泡劑的應用范圍

水處理工藝設計，消泡速度快、抑泡持久，應用于制藥、造紙、皮革、印染、城市污水生物法處理工藝和化學清洗等多種發泡體系。本品使用環保型配方，產品無毒無害、不影響細菌繁殖。也可用于石油鉆井液泥漿體系消泡。

pH調整劑：用于將酸性廢水和堿性廢水的pH值調整為中性。

將含酸廢水pH值調高時，以堿或堿性氧化物為中和劑，而將堿性廢水pH值調低時則以酸或酸性氧化物做中和劑。調整酸性廢水pH值時經常采用的中和劑有石灰、石灰石、白云石、氫氧化鈉、碳酸鈉等，調整堿性廢水pH值時一般采用硫酸、鹽酸。

在對含酸廢水進行中和時，還可以就近使用一些堿性工業廢渣，比如化學軟水站排出的碳酸鈣廢渣、有機化工廠或乙炔發生站排放的電石廢渣（主要成分為氫氧化鈣）、鋼廠或電石廠篩下的廢石灰、熱電廠的爐灰渣和硼酸廠的硼泥等。

在對堿性廢水進行處理時，也可以使用煙道氣利用其中的CO2、SO2等酸性氣體對廢水中的堿進行中和。

當廢水的pH值過大或過小時，為減少pH值調整時所需的溶藥池和藥劑池容積及實現pH值調整的自動化控制，可以使用40%NaOH和98%H2SO4分別作為含酸廢水和含堿廢水的pH值調整劑。同時可以避免使用石灰類堿劑所帶來的污泥問題，減少二次污染的機會。

氧化還原劑：用于含有氧化性物質或還原性物質的工業廢水的處理。

氧化還原電位不同的兩種物質都可以相對地成為氧化劑或還原劑，但在廢水處理實踐中能夠使用的氧化劑或還原劑必須滿足以下要求：

①對廢水中希望去除的污染物質有良好的氧化或還原作用，

②反應后生成的物質應當無害以避免二次污染，

③價格便宜、來源可靠，

④能在常溫下快速反應、不需要加熱，

⑤反應時所需的pH值最好在中性，不能太高或太低。

水處理中常用的氧化劑

①在接受電子后還原變成帶負電荷離子的中性原子，如O2、Cl2、O3等；

②帶正電荷的原子，接受電子后還原成帶負電荷的離子，比如在堿性條件下，漂白粉、次氯酸鈉等藥劑中的次氯酸根ClO-中的Cl+和二氧化氯中的Cl4+接受電子還原成Cl- ；

③帶高價正電荷的原子在接受電子后還原成帶低價正電荷的原子，例如三氯化鐵中的Fe3+和高錳酸鉀中的Mn7+在接受電子后還原成Fe2+和Mn2+。

水處理中常用的還原劑

①在給出電子后被氧化成帶正電荷的中性原子，例如鐵屑、鋅粉等；

②帶負電荷的原子在給出電子后被氧化成帶正電荷的原子，例如硼氫化鈉中的硼元素為負5價，在堿性條件下可以將汞離子還原成金屬汞，同時自身被氧化成正三價；

③金屬或非金屬的帶正電的原子，在給出電子后被氧化成帶有更高正電荷的原子。例如硫酸亞鐵、氯化亞鐵中的二價鐵離子Fe2+在給出一個電子后被氧化成三價鐵離子Fe3+；二氧化硫SO2和亞硫酸鹽SO32-中的四價硫在給出兩個電子后，被氧化成六價硫，形成SO42-。

消毒劑：用于在廢水處理后排放或回用前的消毒處理。

廢水經一級或二級處理后，水質改善，細菌含量也大幅度減少，但其絕對值仍很可觀，并有存在病原菌的可能。因此，廢水排入水體前應進行消毒處理。

目前，用氯化法消毒能產生有害物質，影響人體健康已廣為人知，這是因為氯與水中有機物作用，同時有氧化和取代作用，氧化作用可以促使去除有機物，而取代作用則是氯與有機物結合，形成了有致突變或致癌活性的鹵化物。

美國規定三鹵甲烷(THMS)的最大濃度為100μg/L，德國、加拿大、日本也分別規定為25μg/L、350μg/L、100μg/L，我國1985年版《生活飲用水衛生標準》中也規定了氯仿的上限為60μg/L。

有鑒于此，廢水消毒一是要控制恰當的投劑量，二是采用其他消毒劑代替，如二氧化氯、臭氧、紫外線輻射等，以減少有害物質的生成。

各種消毒劑的優缺點和適用條件見表8--2。參考此表，可以初步確定應該使用的消毒劑。

消毒劑的種類和特點

常用的消毒劑有次氯酸類、二氧化氯、臭氧、紫外線輻射等。次氯酸類消毒劑有液氯、漂白粉、漂粉精、氯片、次氯酸鈉等形態，主要是通過HOCl起消毒作用。

次氯酸類消毒劑的弱點是容易和水中的有機物生成氯代烴，而氯代烴已被確認為是對人體健康極為不利的，同時處理過的水會有一些令人不快的氣味。

次氯酸類消毒劑粉塵和放出的氯氣對人的呼吸道、眼睛及皮膚都有強烈的刺激作用，如果不慎濺入眼睛或觸及皮膚，要立即用大量清水沖洗。存放環境要陰涼、通風和干燥，遠離熱源和火種，不能與有機物、酸類及還原劑共儲混運，運輸過程中要防止雨淋和日光曝曬，裝卸時動作要輕，避免碰撞和滾動。

次氯酸類消毒劑消毒時往往發生的是取代反應，這也是使用次氯酸類消毒劑會產生氯代烴的根本原因，而臭氧和二氧化氯消毒時發生的是純氧化反應，因而可以破壞有機物的結構，在殺菌的同時還可以提高廢水的可生化性（BOD5/CODCr值），去除水中的部分CODCr。

二氧化氯消毒與臭氧或紫外線消毒相比，前者一次性投資低，運行費用高（大約0.1元/m3）；后者一次性投資高，運行費用低（大約0.02元/m3）。

臭氧消毒和紫外線消毒可以在很短的時間內達到消毒的效果，經過臭氧消毒和紫外線消毒的二沉池出水或回用水細菌總數和總大腸菌群等微生物指標可以達到要求，但他們的缺點是瞬時反應，無法保持效果，抵抗管道內微生物的滋生和繁殖，因此在回用水系統使用這兩種方法消毒時，往往需要在其出水中再投加0.05～0.1mg/L二氧化氯或0.3～0.5mg/L的氯，以保持管網末梢有足夠的余氯量。

氯的物化性質

氯在常壓下是黃綠色氣體，在0oC和一個大氣壓時的密度為3.2mg/mL，即約為空氣的2.5倍重，具有強烈的刺激性。一般采用電解食鹽水溶液的方法制取氯氣，然后將氯氣加壓冷卻制得液氯，液氯極易氣化，沸點是-34.5℃。

加壓后的液氯成為黃綠色透明液體，1kg液氯氣化后體積可以變為300L。氯性質很活潑，能溶于水，溶解度隨水溫的升高而降低。氯是具有強烈刺激性的窒息氣體，對人的呼吸系統、眼部及皮膚都能產生傷害，空氣中最高允許濃度為1mL/m3。

雖不自燃，但可以助燃，在日光下與其他易燃氣體混合時會發生燃燒和爆炸，可以和大多數物質起反應。

氯是一種強氧化劑，具有殺菌能力強、價格低廉、來源方便的優點，是水處理行業應用歷史最為悠久的消毒劑。

氯消毒的機理是依靠水解生成的次氯酸HOCl向微生物的細胞壁內擴散，與細胞的蛋白質反應生成化學穩定性極好的N-Cl鍵。另外，氯能氧化微生物的某些活性物質，抑制并殺死微生物。

如何防止氯中毒？

雖然空氣中最高允許濃度為1mL/m3，但長期在低于此值的環境中工作，也會導致慢性中毒，表現為患慢性支氣管炎、慢性胃腸炎、牙齦炎、口腔炎、皮膚搔癢癥等疾病。

短時間暴露在高氯環境中，會導致急性中毒。輕度急性中毒表現為喉干胸悶、脈搏加快等癥狀，重度急性中毒表現為支氣管痙攣和水腫，甚至出現昏迷或休克。為防止出現氯中毒的措施可總結如下：

（1）經常接觸氯氣的工作人員對氯味的敏感程度會有所降低，常常會在聞不到氯味的時候，人就已經受到氯的傷害。因此操作人員的值班室要和加氯間分開設置，并在加氯間安裝監測及警報裝置，隨時對其中的氯濃度進行檢測。

（2）加氯間要靠近加氯點，兩者間距不超過30m。加氯間建筑要堅固防火、耐凍保溫、通風良好、大門外開，并與其他工作間嚴格分開、沒有任何直接連通。由于氯比空氣重，因此當氯氣在室內泄漏后，會將空氣排擠出去，在封閉的室內下部積聚并逐漸向上擴散。所以加氯間的底部必須安裝強制排風設施，進氣孔要設在高處。

（3）加氯間門外要備用檢修工具、防毒面具和搶救器具等，照明和通風設備的開關也要設在室外，在進入加氯間之前，先進行通風。通向加氯間的壓力水管必須保證不間斷供水，并保持水壓穩定，同時還要有應對突然停水的措施。加氯間內要設置堿液池，并定時檢驗，保證堿液隨時有效。當發現氯瓶有嚴重泄漏時，戴好防毒面具，然后將氯瓶迅速移入堿液池中。

（4）當發現現場有人急性氯中毒后，要設法迅速將中毒者轉移到具有新鮮空氣的地方，對呼吸困難者，應當讓其吸氧，嚴禁進行人工呼吸，可以用2%的碳酸氫鈉溶液為其洗眼、鼻、口等部位，還可以讓其吸入霧化的5%碳酸氫鈉溶液。

使用液氯時的注意事項

液氯是目前國內外應用最廣的消毒劑，除消毒外還有氧化作用。液氯通常在鋼瓶中貯存和運輸，使用時，液氯轉變成氯氣加入水中。

⑴氯瓶內壓力一般為0.6～0.8MPa，所以不能在太陽下曝曬或靠近爐火或其他高溫熱源，以免氣化時壓力過高發生爆炸。液氯和干燥的氯氣對銅、鐵和鋼等金屬沒有腐蝕性，但遇水或受潮時，化學活性增強，能腐蝕大多數金屬。因此貯氯鋼瓶必須保持0.05～0.1MPa的余壓，不能全部用空，以免進水。

⑵液氯變成氯氣要吸收熱量，1kg液氯變成1kg氯氣約需要289kJ熱量。在氣溫較低時，氯瓶從空氣中吸收的熱量有限，液氯氣化的數量受到限制時，需要對氯瓶進行加熱。但切不可用明火、蒸汽直接加熱氯瓶，也不宜使氯瓶溫度升高太多或太快，一般可使用15～25℃的溫水連續淋灑氯瓶的方法對氯瓶加溫。

⑶要經常用10%氨水檢查加氯機與氯瓶的連接處是否泄漏，如果發現加氯機的氯氣管出現堵塞現象，切不可用水沖洗，可以用鋼絲疏通，再用打氣筒或壓縮空氣將雜物吹掉。

⑷開啟前要檢查氯瓶的放置位置是否正確，一定要保證出口朝上，即放出來的是氯氣而不是液氯。開氯瓶總閥時，要先緩慢開半圈，隨即用10%氨水檢查是否漏氣，一切正常后再逐漸打開。如果閥門難以開啟，不能用榔頭敲擊，也不能長板手硬扳，以防將閥桿擰斷。

使用次氯酸鈉注意事項

固態次氯酸鈉NaClO為白色粉末，具有刺激性氣味，在空氣中極不穩定，受熱后迅速分解。商品固態次氯酸鈉的有效氯一般為10%～12%，常用制備方法是液堿氯化法，即在30%以下的氫氧化鈉溶液中通入氯氣進行反應。商品固態次氯酸鈉使用方便，但消毒效果比氯差，費用也高于氯消毒。

由于次氯酸鈉容易因陽光、溫度的作用而分解，一般用次氯酸鈉發生器就地制備后立即投加。利用鈦陽極電解食鹽水(沿海地區可用海水作為鹽溶液)，得到的次氯酸鈉溶液是淡黃色透明液體，含有效氯6g/L～11g/L。一般每生產1kg有效氯，食鹽消耗量約3～4.5kg，耗電量5～10kWh，通常其消耗比使用漂白粉消毒還要低。

次氯酸鈉固體或溶液都不宜久存，而且必須在避光低溫環境下存放。電解生產次氯酸鈉溶液最好是使用多少，隨時生產多少。氣溫低于30℃時，每天損失有效氯0.1～0.15mg/L，如果氣溫超過30℃，每天損失有效氯可達0.3～0.7mg/L。因此，如果為了具有一定儲備量以備用，一般夏天儲存時間不超過一天，冬天不超過7d。

使用漂白粉的注意事項

漂白粉CaCl2?Ca(ClO)2?2H2O為白色粉末，有氯的氣味，含有效氯20%～25%。漂白粉易吸潮，性質極不穩定，日光照射、受熱均能使其變質而降低有效氯成分。

與有機物、易燃液體混合能發熱自燃，受高熱會發生爆炸。氯片是用漂粉精3Ca(OCl)2?2Ca(OH)2?2H2O加工成的片劑，含有效氯60%～70%。氯片和漂粉精穩定性比漂白粉高，可以在常溫下儲存200d以上不分解。兩者的消毒作用與氯相同，以有效氯計的加氯量、接觸時間等參數可以參照液氯。

使用漂白粉作消毒劑，需配成溶液加注，而且一般需設混合池。每包50kg的漂白粉先加400～500kg水攪拌成10%～15%溶液，再加水調成1%～2%濃度的溶液。混合池通常有隔板式與鼓風式兩種。用氯片消毒時，廢水流入特制的氯片消毒器，浸潤溶解氯片，并與之混合，然后再進接觸池。

二氧化氯的物化性質

二氧化氯（ClO2）是一種黃綠色氣體，性質極不穩定，與氯一樣的刺激性氣味，毒性比氯要大，相對密度為2.4。二氧化氯在常溫下即能壓縮成液體，并很容易揮發。

二氧化氯很容易爆炸，溫度升高、暴露在光線下或與某些有機物接觸摩擦，都可能發生爆炸，而且液體二氧化氯比氣體二氧化氯更易爆炸。在空氣中的體積濃度超過10%時或水中二氧化氯濃度超過30%就會發生爆炸。

二氧化氯易溶于水，在水中的溶解度是氯的5倍，但ClO2不和水起化學反應，在水中極易揮發，在光線照射下容易發生光化學分解。貯存在敞開容器中的ClO2水溶液，ClO2含量會下降很快。因此，二氧化氯不宜貯存，最好現場制取和使用。

市場上銷售的商品穩定二氧化氯溶液，多為無色或略帶黃綠色透明液體，二氧化氯含量一般在2%左右，而且要加入一定量的特制穩定劑（如碳酸鈉、硼酸鈉及過氯化物的水溶液或二乙烯三胺五亞甲基膦酸等），但運輸和儲存時仍要注意避開高溫和強光。因此，采用二氧化氯消毒時，最好在現場邊生產邊使用。二氧化氯殺菌后生成無毒物質，對環境水體沒有污染。

使用二氧化氯注意事項

⑴在水處理中，二氧化氯的投加量一般為0.1～1.5mg/L，具體投加量隨原水性質和投加用途而定。當僅作為消毒劑時，投加范圍是0.1～1.3mg/L；當兼用作除嗅劑時，投加范圍是0.6～1.3mg/L；當兼用作氧化劑去除鐵、錳和有機物時，投加范圍是1～1.5mg/L。

⑵二氧化氯是一種強氧化劑，其輸送和存儲都要使用防腐蝕、抗氧化的惰性材料，要避免與還原劑接觸，以免引起爆炸。

⑶采用現場制備二氧化氯的方法時，要防止二氧化氯在空氣中的積聚濃度過高而引起爆炸，一般要配備收集和中和二氧化氯制取過程中析出或泄漏氣體的措施。

⑷在工作區和成品儲藏室內，要有通風裝置和監測及警報裝置，門外配備防護用品。

⑸穩定二氧化氯溶液本身沒有毒性，活化后才能釋放出二氧化氯，因此活化時要控制好反應強度，以免產生的二氧化氯在空氣中的積聚濃度過高而引起爆炸。

⑹二氧化氯溶液要采用深色塑料桶密閉包裝，儲存于陰涼通風處，避免陽光直射和與空氣接觸，運輸時要注意避開高溫和強光環境，并盡量平穩。

二氧化氯的制備方法

二氧化氯的制備方法有很多種，在水處理行業中，一般用氯、鹽酸或稀硫酸與亞氯酸鈉或氯酸鈉反應的辦法生產，還有使用次氯酸鈉酸化后與亞氯酸鈉合成二氧化氯的。反應式分別如下：

2NaClO3+2NaCl+2H2SO4→2ClO2+Cl2+2Na2SO4+2H2O

Cl2+2NaClO2→2ClO2+2NaCl

5NaClO2+4HCl→4ClO2+5NaCl+2H2O