第九章_水处理剂1

1、回顾：上周内容 杀虫剂 除草剂 杀菌剂农用化学品第九章第九章 水处理剂水处理剂精细化学品化学精细化学品化学WaterPollution（1）水处理剂水处理剂即水处理化学品。它主要是指为了即水处理化学品。它主要是指为了除去水的大部分有害物质除去水的大部分有害物质（如腐蚀物，重金属及（如腐蚀物，重金属及Ca2+、Mg2+离子，污垢和微生物等）离子，污垢和微生物等）得到符合要求得到符合要求的民用或工业用水的民用或工业用水而在水处理过程中添加的化学药品。而在水处理过程中添加的化学药品。9.1概述概述水处理的意义和作用：水处理的意义和作用：水处理对于水处理对于提高水质提高水质、防止结垢防止结垢、腐蚀腐蚀

2、、菌藻滋菌藻滋生和环境污染生和环境污染，保证工业生产的高效、安全和长期运行，并对节水、节，保证工业生产的高效、安全和长期运行，并对节水、节能、节材和环境保护等方面均有重大意义。能、节材和环境保护等方面均有重大意义。 （2）通常水处理剂包括三类产品：）通常水处理剂包括三类产品：1通用化学品：通用化学品：原指用于水处理的无机化工产品，如原指用于水处理的无机化工产品，如Al2(SO4)3等。等。2专用化学品专用化学品：包括活性炭、离子交换树脂和有机聚合物，絮凝剂等。：包括活性炭、离子交换树脂和有机聚合物，絮凝剂等。3配方化学品：配方化学品：包括缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂、软化剂等。包括缓蚀剂、阻垢剂、杀

3、菌剂、软化剂等。9.1概述概述 按应用目的可将水处理化学品分成两大类。按应用目的可将水处理化学品分成两大类。1净化水：净化水：PH值调节剂、氧化还原剂、吸附剂、活性炭和离子交换树脂、值调节剂、氧化还原剂、吸附剂、活性炭和离子交换树脂、混凝剂和絮凝剂等；混凝剂和絮凝剂等；2特殊工业目的特殊工业目的：缓蚀剂、阻垢分散剂、杀菌灭藻剂、软化剂等。：缓蚀剂、阻垢分散剂、杀菌灭藻剂、软化剂等。 复配型水处理剂是主要的应用形式，具有多功能，应用方便的优点复配型水处理剂是主要的应用形式，具有多功能，应用方便的优点。 (3)水处理剂在我国的生产及应用状况：水处理剂在我国的生产及应用状况：目前，我国水处理剂的主要

4、品种有目前，我国水处理剂的主要品种有阻垢剂、缓蚀剂、分散剂、絮凝剂、杀阻垢剂、缓蚀剂、分散剂、絮凝剂、杀菌灭藻剂、净水剂、离子交换树脂菌灭藻剂、净水剂、离子交换树脂等几大类。总的生产厂家多是生产能力等几大类。总的生产厂家多是生产能力小，经营规模小，生产品种主要是剖析、仿制或依据国外专利研制的，发小，经营规模小，生产品种主要是剖析、仿制或依据国外专利研制的，发展和生产历史短，科研经费有限，因此基础薄弱，技术比较落后，整体水展和生产历史短，科研经费有限，因此基础薄弱，技术比较落后，整体水平不高，与国外相比还有较大差距。平不高，与国外相比还有较大差距。9.1概述概述9.2 阻垢剂阻垢剂 9.2.1

5、阻垢剂的种类阻垢剂的种类 1 经加工天然物质经加工天然物质 ：磺化木质素、丹宁素。：磺化木质素、丹宁素。2 无机聚合物：三聚磷酸钠、六偏磷酸钠等，磷酸酯无机聚合物：三聚磷酸钠、六偏磷酸钠等，磷酸酯3 有机膦羧酸；有机膦酸盐有机膦羧酸；有机膦酸盐4 合成聚合物合成聚合物在工业水处理中，把加入到水中用于控制产生水垢和泥垢的水处理剂在工业水处理中，把加入到水中用于控制产生水垢和泥垢的水处理剂称为阻垢剂。称为阻垢剂。9.2 阻垢剂阻垢剂 松柏醇、芥子醇、香豆醇等脱氢聚合的天然高分子，在植物中含量约20%木质素含如下等结构单元木质素含如下等结构单元9.2 阻垢剂阻垢剂9.2.2阻垢分散机理：阻垢分散机理

6、：阻垢剂的阻垢分散机理分为螯合作用、吸附作用阻垢剂的阻垢分散机理分为螯合作用、吸附作用和分散作用等。和分散作用等。9.2 阻垢剂阻垢剂9.2.3阻垢剂的化学与工艺阻垢剂的化学与工艺9.2.3.1有机多元膦酸有机多元膦酸分子中有两个或两个以上的膦酸基团直接与碳原子相连的有机化合物，按分子中有两个或两个以上的膦酸基团直接与碳原子相连的有机化合物，按结构可以分为四大类：亚甲基膦酸型、同碳二膦酸型、羧酸膦酸类和其它结构可以分为四大类：亚甲基膦酸型、同碳二膦酸型、羧酸膦酸类和其它原子膦酸型原子膦酸型氨基三亚甲基膦酸（氨基三亚甲基膦酸（ATMP）的结构式为：）的结构式为：NCH2O3OHOHPm.p.21

7、2,无色晶体，溶于水、乙醇、丙酮等，无色晶体，溶于水、乙醇、丙酮等，1水溶液的水溶液的pH值为值为1.40.2。9.2 阻垢剂阻垢剂合成方法有两种：合成方法有两种：1. 三氯化磷（或亚磷酸）与氯化铵和甲醛在酸性介质中一步合成法。三氯化磷（或亚磷酸）与氯化铵和甲醛在酸性介质中一步合成法。PCl3H3PO33HCl3H2O3H3PO3NH4Cl3HCHONCH2PO3H233H2OHCl2. 氮化三乙酸与亚磷酸反应合成法。氮化三乙酸与亚磷酸反应合成法。N CH2COOH 3H3PO3N CH2PO3H2 3CO23H20方法方法2副反应少，产品质量好，产率较高，但原料难得，成本高，因此工副反应少，

8、产品质量好，产率较高，但原料难得，成本高，因此工业生产多采用方法业生产多采用方法1。9.2 阻垢剂阻垢剂羟基亚甲基二磷酸（羟基亚甲基二磷酸（HEDP）的结构式为：）的结构式为：CH3COHPPOHOHHOOHOO白色晶体，白色晶体，m.p.198199，易溶于水，甲醇。，易溶于水，甲醇。合成方法有合成方法有4种：以三氯化磷和冰醋酸为原料种：以三氯化磷和冰醋酸为原料:（或亚磷酸与醋酐，磷酸醋酐，磷酸醋酐乙酰氯）（或亚磷酸与醋酐，磷酸醋酐，磷酸醋酐乙酰氯）9.2 阻垢剂阻垢剂PCl33CH3COOH3CH3COClH3PO3CH3COClH3PO3CH3CPOOOHOHHClCCH3POHOHOO

9、CH3COPOHHOOH2OCCH3POHOHOPOHHOOOHCH3COOH9.2.3.2有机磷酸羧酸：有机磷酸羧酸：9.2 阻垢剂阻垢剂分子中同时含有分子中同时含有-PO3H2和和-COOH基团，基团，阻垢阻垢和和缓蚀缓蚀性能俱佳。性能俱佳。能在高硬度，高碱度，高氯含量和高温度下使用，费用更少。能在高硬度，高碱度，高氯含量和高温度下使用，费用更少。代表性品种：代表性品种：1，1-二磷酸丙酸基磷酸钠二磷酸丙酸基磷酸钠(BPBP)：NaOPOCHCHPO3H2CH2COOHCH2COOHPO3H2能与能与Ca2+、Mg2+等金属离子形成各等金属离子形成各种组成稳定的络合种组成稳定的络合物；物；

10、对对CaCO3、CaSO4、CaSiO4等均具等均具有优良的抑制和增溶作用，对碳钢有优良的抑制和增溶作用，对碳钢的缓蚀性也很好。的缓蚀性也很好。9.2 阻垢剂阻垢剂合成反应：合成反应：2-磷酸基丁烷磷酸基丁烷-1,2,4-三羧酸（三羧酸（PBTCA）：）：OHPOOHCCH2CH2COOHCOOHCH2COOH的合成反应：的合成反应：POHHONaCOOHHCCOOH过氧化物氧化剂加成反应NaOPOCHCHOOHCH2COOHCHCHOOHCH2COOHH3PO3有机溶剂NaOPOHCPO3H2CH2CH2COOHPO3H2CH2COOH2CH9.2 阻垢剂阻垢剂CH3OPOOCH3HCHCO

11、OCH3HCCOOCH3催 化剂100-150CCH3OPOCCOOCH3OCH3CHCOOCH3(1)(1)H2CCH催化剂Micheal加成CH3OPOOCH3CCOOCH3CH2CH2COOCH3CH2COOCH3COOCH3(2)(2)+5H2O催化剂水解OHPOCCH2CH2COOHCH2COOHCOOHOH9.2 阻垢剂阻垢剂均聚物：聚丙烯酸钠，聚马来酸，聚甲基丙烯酸钠等。均聚物：聚丙烯酸钠，聚马来酸，聚甲基丙烯酸钠等。9.2.3.3 合成聚合物的阻垢剂：合成聚合物的阻垢剂：常用的主要是低分子量的聚羧酸类物质，常用的主要是低分子量的聚羧酸类物质，W104。共聚物：丙烯酸共聚物：丙烯

12、酸-丙烯酰胺共聚物，马来酸酐丙烯酰胺共聚物，马来酸酐-丙烯酸聚合物，丙烯酸聚合物，苯乙烯磺酸苯乙烯磺酸-马来酸共聚物。马来酸共聚物。注：含有注：含有-COOH ，SO3H， -OH等官能团。等官能团。一般聚丙烯酸的聚合度在一般聚丙烯酸的聚合度在10-15，阻垢效果较好。，阻垢效果较好。9.3 缓蚀剂缓蚀剂缓蚀剂是一类能有效地阻止和减少金属与腐蚀介质发生反应而延缓腐蚀的缓蚀剂是一类能有效地阻止和减少金属与腐蚀介质发生反应而延缓腐蚀的添加剂。添加剂。 9.3.1缓蚀剂的种类及特性：缓蚀剂的种类及特性：类型类型药剂药剂保护膜特保护膜特征征类型类型药剂药剂保护膜特保护膜特征征钝化膜型钝化膜型重铬酸盐重

13、铬酸盐致密稳定致密稳定沉淀膜型沉淀膜型聚磷酸盐聚磷酸盐膜多孔膜多孔亚硝酸盐亚硝酸盐致密致密钼酸盐钼酸盐膜较薄膜较薄硅酸盐硅酸盐膜厚膜厚钨酸盐钨酸盐膜较薄膜较薄吸附膜型吸附膜型有机胺类有机胺类在非清洁在非清洁表面吸附表面吸附性较差性较差镍盐镍盐与金属结与金属结合不太紧合不太紧密密硫醇类硫醇类表面活性表面活性剂剂硫基苯并硫基苯并噻唑噻唑较为致密较为致密木质素类木质素类9.3 9.3 缓蚀剂缓蚀剂9.3.2缓蚀剂的化学工艺缓蚀剂的化学工艺：1 铬酸盐铬酸盐：氧化性强，能与铁、铝等金属形成致密的钝化膜，常：氧化性强，能与铁、铝等金属形成致密的钝化膜，常与聚磷酸盐、水溶性聚合物等组成铬配方，缓蚀性能极佳

14、。但有与聚磷酸盐、水溶性聚合物等组成铬配方，缓蚀性能极佳。但有毒，不主张用。毒，不主张用。2MoS27O2MOO34SO2MoO3 + 2NaOH + H2ONaMoO4.2H2O2钼酸类钼酸类：Na2MoO4.2H2O低毒无公害。低毒无公害。3 钨酸盐：钨酸盐：Na2WO4.2H20黑钨矿用烧碱分解。黑钨矿用烧碱分解。4NaOH2Na2WO4Fe(OH)2.Mn(OH)2MnWO4.FeWO49.3 缓蚀剂缓蚀剂4 聚磷酸钠盐：聚磷酸钠盐： (MPO3)n (M：Na、 K) n：14-20络合作用，螯合封闭金属离子。络合作用，螯合封闭金属离子。常见的钨水处理剂配方：常见的钨水处理剂配方：N

15、a2WO4，100mg/kg；聚马来酸酐：聚马来酸酐：4mg/kg； HEDP ：4mg/kg5 杂环化合物：杂环化合物：对鉬及铜合金有特殊的缓蚀作用。对鉬及铜合金有特殊的缓蚀作用。巯基苯并噻唑：巯基苯并噻唑：MBT: NSSHNSS-2Cu2+NSS-2Cu9.3 缓蚀剂缓蚀剂其它有机缓蚀剂如：十八胺等其它有机缓蚀剂如：十八胺等制法：制法： CS2NSSHH2SSNH2+9.4 杀菌灭藻剂杀菌灭藻剂 非氧化剂：五氯酚，非氧化剂：五氯酚，2，2-二羟基二羟基-5，5-二氯二氯-二苯基二苯基-甲烷（甲烷（DDT）：）： 氧化型：氯气；氧化型：氯气；NaClO； ClO2 ；H2O2 ；KMnO4

16、； O3等。等。 DBNPA： NCCHCNH2BrBrO十二烷基二甲基苄基溴化铵十二烷基二甲基苄基溴化铵(俗称新洁尔灭俗称新洁尔灭)。-阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂二硫氰基甲烷（二硫氰基甲烷（MBT）高效杀菌杀藻化学品。）高效杀菌杀藻化学品。 OHClH2COHCl ClO2，黄绿色，不稳定；有强杀菌力，易吸附细胞膜并穿透，抑制蛋白合成而使细菌死亡。 与氯比，用量少，不产生有机氯，减少二次污染。 最常用电解食盐水法产生ClO2、O3、Cl2等混合气，现场应用。 在碳酸钠、硼酸钠等溶液中相对稳定。9.5 絮凝剂絮凝剂 9.5.1分类分类 在水处理时，向浑水中加入药剂使水中产生大颗粒凝聚体的

17、在水处理时，向浑水中加入药剂使水中产生大颗粒凝聚体的过程称为絮凝过程，加入的药剂称为絮凝剂。过程称为絮凝过程，加入的药剂称为絮凝剂。无机絮凝剂：无机絮凝剂：铝盐和铁盐：铝盐和铁盐：Al2(SO4)3 ; FeCl3有机絮凝剂：有机絮凝剂：阳离子型，阴离子型，非离子型。阳离子型，阴离子型，非离子型。在原水处理中可用于除浊，脱色，除臭及除去其它杂质；在废在原水处理中可用于除浊，脱色，除臭及除去其它杂质；在废水处理中，用于脱除废水中的油类，重金属类，有毒有害物质水处理中，用于脱除废水中的油类，重金属类，有毒有害物质等，絮凝技术还用于选矿和污泥脱水等。等，絮凝技术还用于选矿和污泥脱水等。 阳离子型：阳

18、离子型：聚硫脲盐酸盐，水溶性氨基树脂，聚硫脲盐酸盐，水溶性氨基树脂，聚乙烯基吡啶盐酸盐。聚乙烯基吡啶盐酸盐。9.5 絮凝剂絮凝剂 阴离子型：阴离子型：羧甲基纤维素钠，藻酸钠羧甲基纤维素钠，藻酸钠 ，聚丙烯酸钠。，聚丙烯酸钠。 非离子型：非离子型：聚丙烯酰胺，聚氧乙烯醚等。聚丙烯酰胺，聚氧乙烯醚等。9.5.2有机高分子絮凝剂：有机高分子絮凝剂：水溶性线性聚合物，其基本性能时具有水溶性线性聚合物，其基本性能时具有“架桥架桥”作用。作用。1.聚二甲基二烯丙基氯化铵（聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDADMA）。）。2NHCH32HCHCCH3CH2ClCH3CH3NH2CHCCH2H2NCH3ClCH3H2NClCH3CH3CH2CHCH2Cl2NaOHNCH3CH3CH2CHCH22H2O2NaCl9.5 絮凝剂絮凝剂 NCH3CH3CH2CHCH2CH2CHCH2ClNCH3CH3CH2CH2ClCHCH2CH2CHNCH3CH3CH2CH2ClCHCH2CH2CHAPS-H2O2CH2CHCHCH2CH2CH2NCH3Cl*CH3n2.聚胺类高分子絮凝剂：聚胺类高分子絮凝剂：1 卤代烷与氨反应卤代烷与氨反应：ClCH2CH2ClCH2CH2NH*nNH39.5 絮凝剂絮凝剂 ClCH2CH2ClCH2CH2NCH2CH2*nNH32