随着目前社会快速发展，环境污染日益加重，各类污染给人类造成了很严重的社会问题。人们环保意识日益提高，对各类环境污染的治理提出了越来越高的要求，环境法规日趋严格，各种缓蚀剂被禁用，各种磷系配方易滋养菌藻，目前已被限制排放。同时生活和工业污水处理后产生的剩余活性污泥又成了新的急待解决的环境问题。于是利用从污水处理后剩余活性污泥制备“绿色水处理剂”的概念应运而生。
1 绿色缓蚀剂简介
绿色缓蚀剂定义：一种以适当浓度和形式存在于工程环境(介质)中，可防止或减缓材料腐蚀，且这个过程本身对环境无毒、无害，它本身制备或提取过程中也对环境影响较小，甚至是没有影响的化学物质或化合物。
工业及生活污水的成熟处理技术，已得到广泛推广和应用，也取得了非常好的污水处理效果，使目前大部分生活及生产污水得到处理，并进行二次利用。但是在处理生活及生产污水的过程中，也添加了很多化学和生物制剂用来加快水处理细菌的生长，由此也产生了大量的剩余活性污泥。同时也由于化学和生物制剂的添加，致使活性污泥本身成分复杂，其相应处理过程也给社会目前的处理技术提出了很高要求。现阶段对剩余活性污泥的处理主要有：农用肥田、填埋、焚烧处置、排海等方法，但是由于其本身成分的复杂，上述处理方式或多或少都会给环境和人类身体健康造成有害影响，且这些影响不是短时间内可消除的[1]。所以对活性污泥的合理处理意义重大。
用剩余活性污泥为原料，发掘活性污泥成分复杂的特性，采用各种有效方式提取其中有效成分作为新的工业用缓蚀剂，实现多余活性污泥有效成分的重复利用，可降低污水处理中产生的活性污泥对环境和人类身体健康造成的有害影响，起到环境保护作用。同时生产出来的缓蚀剂可应用在其它工业生产方面。作为一种新型绿色缓蚀剂，相较于传统化学缓蚀剂，新型绿色缓蚀剂有极好的环境保护特性，非常符合当前“节能环保”的方针政策，有广阔的发展前景。
2 绿色缓蚀剂的制备
2.1 剩余活性污泥的处理
如表1所示，污水处理厂处理后的剩余活性污泥含水量仍然很高，约为88.22%;而在去水分析后剩余活性污泥中主要的成分为有机物，含量约为67.33%。这些有机物主要由蛋白质、糖、脂、氨基酸等物质组成。
表1 剩余活性污泥水含量及有机物含量测定
烘干前
g烘干后
g马沸炉灼烧后
g含水量
%各种有机物含量
%
101.3511.773.6588.2267.33
102.3713.564.2087.0166.9
100.1213.014.0187.9565.61
2.2 由活性污泥的提取物中制取绿色缓蚀剂的流程图解
由活性污泥的提取物中制取绿色缓蚀剂的流程图如图1所示。
图1 由活性污泥的提取物中提取绿色缓蚀剂的流程图
2.3 绿色缓蚀剂提取总结
在制备绿色缓蚀剂时，先对剩余活性污泥进行加热，温度控制为70 ℃左右，加热后进行酸解，盐酸浓度为19%～21%。当制备条件满足上述要求时，绿色缓蚀成分可提取到较多的量，而在15.88%左右HCl浓度，温度75 ℃左右下，提取到的绿色缓蚀剂具有最佳缓蚀效果。综上所述，对剩余活性污泥在73 ℃左右的温度，21%左右的HCl浓度下进行高温酸解，在得到较多提取物的同时也能使得到的绿色缓蚀剂有较好的缓蚀效果，且提取效率最高。
3 绿色缓蚀剂的性能
3.1 绿色缓蚀剂的作用机理
绿色缓蚀剂应用在金属表面时，缓蚀剂中极性基团可在金属表面形成一层疏水性的膜，这层膜可有效阻碍腐蚀反应，从而腐蚀速度减小。另一方面，缓蚀剂中含有电负性高的O2-、N3-、P5-、S2-等离子[2]，这些离子与水构成的基团可吸附于整个金属表面，从而改变了金属表面的性质，使金属表面状态趋于平稳，减少腐蚀反应。
3.2 绿色缓蚀剂在不同浓度下的缓蚀效率
将在21%的HCl 71℃条件下提取的绿色缓蚀剂，分别按照浓度依次为0.2%、0.4%、0.8%、1.2%和1.6%的配比于75 ℃时20%的HCl溶液环境中进行挂片失重试验，得到各个绿色缓蚀剂浓度的缓蚀率如表2所示。
表2 绿色缓蚀剂加入量对缓蚀效率影响 百分率
绿色缓蚀剂浓度缓蚀效率
0.267.58
0.470.12
0.887.26
1.291.26
1.688.05
如表2所示，除了最后一组浓度加大而缓蚀率没有明显改变以外，其它组缓蚀率均呈现增大趋势。提取到的缓蚀剂浓度在0.2%的环境下有67.58%的缓蚀效率，说明经由以上工艺制备的缓蚀剂具有明显缓蚀效果。当缓蚀剂浓度达到1.2%后，缓蚀率的增加达到饱和趋势;而当浓度达到1.6%时，缓蚀效率开始下降，可能是由于缓蚀剂在酸液环境中自身浓度过高，接近或超过饱和状态，容易在挂片表面上沉淀，减弱缓蚀效果。所以可确定提取的缓蚀剂使用浓度为1.2%左右为佳。
3.3 绿色缓蚀剂与化学缓蚀剂的复配
通过上述工艺提取的缓蚀剂本身可达到较好缓蚀效果，但就目前的生产工况来说仍无法和化学缓蚀剂的作用相提并论。所以用化学缓蚀剂与提取到的绿色缓蚀剂进行深层复配，寻求能与制备出的缓蚀剂起到很好复配效果的化学缓蚀剂，是目前研究的重点方向，深层的复配可在很大程度上改善绿色缓蚀剂的缓蚀程度，使两种缓释剂在相互不影响的情况下同时发挥巨大作用。复配的缓蚀剂具有绿色缓蚀剂的减少环境污染的特性，其缓蚀效果也可达到或接近纯化学缓蚀剂的效果。
4 绿色缓蚀剂的综合应用
利用剩余活性污泥为原料制造易生物降解的缓蚀剂，扩大缓蚀剂应用领域，减缓生产设备的腐蚀，可更好地为经济的可持续发展服务;同时使用各行各业副产品、农副产品提取缓蚀剂组分，对其进行复配或改性处理研制缓蚀剂，可达到资源重复、高效利用的目的。当今时代，在学术研究和工业化生产的各个领域中，绿色化学概念已深入人心，绿色化学在环境保护和污染防治方面具有极好的效果，人们对绿色化学的研究也取得了一定成绩。对绿色化学的推行可有效降低或减少有毒化学物质的使用，从而营造出一个优良的环境友好型社会。
5 结语
绿色化学技术在缓蚀剂研究中的应用，可有效减少或消除有毒缓蚀剂的使用。随着当前环保形势的严峻，民众环护意识的提高，各种化学性能良好且对环境不构成破坏作用的绿色缓蚀剂逐渐出现在化工生产的各个领域，其良好的环保作用也越来越受到重视。因此，绿色和环境友好型必定是未来缓蚀剂发展的方向。在绿色和环境友好型的基础上对缓蚀剂的深入研究极具理论意义、社会经济价值和环保效果。
原标题：用污水处理后产生的活性污泥制备绿色缓蚀剂
