新型循环冷却水用杀菌剂
由于循环冷却水系统具有的特殊生态环境,导致微生物在其中很容易繁殖。微生物的生长繁殖会 引起微生物腐蚀,污垢和黏泥增多,轻者降低了冷却塔和换热器的传热效率,重者导致管道堵塞。在实际运行系统中最为直接有效的方法是投加杀菌剂控制系统中的微生物。
1 常用杀菌剂及其缺点
1. 1 氯剂
氯剂是循环冷却水中较早使用的一类杀菌剂。主要包括:氯气,次氯酸,次氯酸钠等,是氧化型杀菌剂.这类药剂具有不产生残酸,速效,相对价廉,使用方便等优点.但是,氯类杀菌剂易与水中的有机物生成致癌物三卤甲烷,限制了它的应用,从而为溴、臭氧和过氧化物敞开了大门.溴类杀菌剂主要有:溴化海因和溴化钠。
1. 2 醛类
醛类主要有多聚甲醛,乙二醛,戊二醛及丙烯醛 等。醛类杀菌剂使用pH 范围宽,耐较高温度,是杀 硫酸盐还原菌的特效药剂,但易与氨,胺类化合物发 生反应而失去活性。
1. 3 季铵盐
季铵盐除具有广谱高效的杀菌性能外,还有对菌藻污泥的剥离作用。此外,季铵盐还有化学性质 稳定和使用方便,不受pH 值变化的影响,但是,季 铵盐类杀菌剂的价格较高,如果长期单独使用会产 生抗药性,并易起泡沫。另外,此类杀菌剂在水硬度 较高的情况下使用会降低杀菌效力。为了克服其缺 点,国外又先后开发了一些新的品种如:双烷基季铵 盐,双季铵盐,聚季铵盐等。
2 新型杀菌剂
2. 1 异噻唑啉酮
异噻唑啉酮杀菌剂主要有两种成分,分别是5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮。Ruseska等指出,在他们检验过的杀菌剂中,只有异噻唑啉酮能穿过生物膜而不失效,可以杀灭固着菌。
美国罗姆- 哈斯公司是较早合成异噻唑啉酮的公司。其专利中的合成方法是环化一个有如下结构的二硫代二酰胺:
式中R ,R′是氢或低碳烷基。Y是除羟烷基、烯 基、炔基以外的其他烃基。环化反应可由卤化剂和 二硫代二酰胺反应来完成,需在惰性溶剂中进行。 反应温度0～100 ℃。反应物经中和等处理即可得异噻唑啉酮。
2. 2 双季铵盐类
双季铵盐类是由脂肪叔胺和二卤代化合物或环氧化合物反应生成的含有两个季胺官能团的杀菌剂。最常用的为:
其中R′为C12～18的烷基,R″为C1～4烷基。这是 一个不对称结构的双季铵盐。它的特点是杀菌效率高。克服了微生物对单季铵盐类的抗菌性,杀菌持 续时间长。72h后杀菌率在99%以上,目前在工业 循环冷却水中应用广泛。
2. 3 季钅磷盐
季钅磷盐类杀菌剂具有高效、广谱、强的表面活性、强的黏泥剥离清洗效果、低的发泡性、低剂量、低 毒、无环境污染、好的配伍性、宽广的pH 值使用范围和好的化学稳定性等优点。季钅磷盐是新一代的 高效广谱杀菌剂,具有如下结构:
季钅磷盐与季铵盐相比,杀菌性很高。单长链和双长链的季钅磷盐与季铵盐的杀菌效果比较:浓度 为280μmol/L的单十四烷基的季钅磷盐在30min 内可以杀死所有的细菌,浓度为28μmol/L的单十四季钅 磷盐在60min 内杀死所有的细菌,而浓度为28μmol/ L的单十四烷基的季铵盐在足够长的时间内只能杀死 99.9%的细菌。浓度为2. 8μmol/L的双十烷基的季钅磷盐在30min内杀死所有的细菌,而同浓度的双十 烷基的季铵盐足够长的时间也不能杀死所有的细菌。
2. 4 稳定性ClO2
二氧化氯(ClO2)是一种强氧化剂,其微生物杀菌效力是氯气的2.5倍,它不仅能杀死微生物,而且 能分解残留的细胞组织,具有持续的杀菌力,且不会生成致癌的三氯甲烷,二氧化氯与氯不同,它不与氨 及大多数胺反应,同时杀菌作用不受氨存在的影响。因此二氧化氯可在含氨量较高的合成氨厂冷却水系 统中应用。此外,二氧化氯的杀菌效果与pH 无关。而氯气在高pH 值下杀菌效果下降。因此,碱性方 案的循环冷却水中使用二氧化氯比氯气有效得多。但由于二氧化氯的不稳定性及高浓度时的易爆性, 因此二氧化氯需现场制备,就地使用。目前国内很多单位都以各种方法合成了稳定性二氧化氯杀菌剂 (二氧化氯稳定水溶液,固体二氧化氯,凝胶状固体二氧化氯),使二氧化氯得到了广泛的应用。
2. 5 季锍盐
用具有一个或两个长烷基链的亚砜进行烷基化,可转化成具有表面活性剂的氧化硫表面活性剂, 这是迄今为止的杀菌率和水溶性最好的杀菌剂之一,有好的应用前景。
反应式如下:
2. 6 臭氧和过氧化物
目前,国外已将臭氧广泛应用于冷却水处理中,使用结果表明,采用臭氧处理的系统,可在高浓缩倍 数下,甚至在零排污下运行,处理成本低于传统的化学处理法。
近些年来过氧化物作为工业水处理的杀菌剂,引起人们的注意。使用过氧化氢不会形成有害的分解产物。但可被过氧化物酶分解。过氧醋酸克服了过氧化氢的缺点。由于具有快速,广谱,高效的杀菌 性,分解产物无毒,对环境友好等优点,展示了良好的应用前景。
3 循环冷却水处理杀菌剂的发展趋势
工业水处理剂用的杀菌灭藻剂是今后相当长时 间控制水中微生物危害的最有效手段。杀菌剂的发 展趋势:开发高效,低毒,速效,广谱,稳定性强,无副 作用的药剂;开发一剂多用的多功能水处理剂;开发 有针对性的特效杀菌剂。