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技术知识

锈垢净水处理剂的缓释机理与应用前景

水处理工艺中常投加一定浓度的化学药剂以达到缓蚀、阻垢、杀菌、灭藻等目的,但管理上存在着水质监测工作量大、投药次数多、药剂量难以把握等问题,影响了处理效果。采用控制释放技术的CRG(Controlled-Release Glass)水处理剂,可以有效地解决这类问题,具有
良好的应用前景。
1 控制释放技术与CRG
70年代人们发现,调整配方可以制备化学稳定性不同、溶解速率不同的CRG水处理剂,可在几小时到几年的时间内溶解完毕而不留残渣,并将掺在其中的活性物质以精确设计的速率释放出来。
控制释放技术是在预期的时间内,采取某些措施来控制某种活性物质在体系中的释放速率,以维持体系中该物质浓度在有效范围内的方法。与传统投加方法相比,它具有药物的释放速率可预测、可精确设计,药物的有效时间长、效果好、减少了药物的消耗量等优点。特别是对于半衰期较短的药物,能大大减小药物及其降解产物因浓度过高而引起的毒副作用。采用控制释放技术,则不必频繁投药和监测,减少了维护和管理的工作量。
1.1 CRG的缓释机理
CRG具有“可溶蚀整体”(erodible monolithic)型控制释放体系的特征,在这一简单、理想的系统中,活性物质与CRG组分以固溶体的形式“捆绑”成为一个均相整体,当其在环境介质中发生溶蚀时,活性物质得到“松绑”释放。通常活性物质在固溶体内部的扩散作用可以忽略不计,其释放的速率只受CRG表面溶蚀过程的速率控制。
1.2 影响CRG释放速率的因素
构成CRG中阴离子网络骨架的非金属氧化物的组成,对其化学稳定性有很大的影响。通常Si—O —Si键比P— O —P键或P— O —Si键稳定性好,因此硅酸盐CRG的溶蚀速率较低,释放的时间较长。在各类金属氧化物中,碱土金属氧化物的引入使不同的阴离子长链之间以非桥氧交联,从而使CRG的化学稳定性和机械强度都大大加强、溶蚀速率降低;三价金属氧化物的引入可使CRG的溶蚀速率更低。
溶解介质的性质对CRG的溶解速率有影响。含碱性氧化物较高的CRG溶解后使水溶液的pH值升高,与溶液中积累的CRG溶解产物一起,对CRG本身的表面溶蚀产生有促进作用的正反馈,这是硅酸盐溶解过程的特性之一。通常CRG的溶解速率在pH=7.0左右时最低,磷酸盐CRG的溶解速率随溶液pH值的降低而迅速增大,硅酸盐CRG的溶解速率随溶液pH值的升高而迅速增大。
温度对控制释放速率的影响可用Arrhenius定律来描述,通常温度每升高10℃,释放速度加快约1倍。

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