水处理化学品课件

1、（1）水处理技术 中文核心期刊（办刊宗旨： 以高科技领域的膜分离技术和脱盐净水技术工作为报道重点，兼顾其他水处理和废水处理技术；坚持理论与应用研究并重，增加刊物的覆盖面和信息量，促进国内外学术交流，为国民经济建设服务。 主要版块栏目： 综述与述评、研究报告、应用技术、信息与简讯。 主要报道各种水处理方法的研究和应用成果，尤其是膜技术在水处理、化工、电力、煤炭、医药、食品、纺织、冶金、铁路、环保、军事等领域的应用成果，同时为水源开发、工业用水除盐、工艺用水处理、超纯水制备、废水治理、水再生回用提供有效的新技术。 ）精细化工工艺学Fine Chemical Engineering Technolo

2、gy 6.4 水处理化学品6.4.1 参考文献/研发机构/知名学者 国家工业水处理工程技术研究中心和国家工业水处理技术研究推广中心由国家科技部批准组建，依托于天津化工研究设计院。是集科研、生产、经营、工程设计、服务于一体的全国唯一的致力于工业水处理技术研究、药剂产业化和技术应用工程化的国家行业中心。国家工业水处理工程技术研究中心国家工业水处理技术研究推广中心化工水处理药剂产品标准化技术归口单位化学工业无机盐和水处理药剂质检中心 全国工业水处理信息站中国化工学会工业水处理专业委员会“工业水处理”杂志社国家锅炉水处理药剂试验基地精细化工工艺学Fine Chemical Engineering Te

3、chnology 6.4.2 水处理化学品现状 精细化工工艺学Fine Chemical Engineering Technology 1 研究范围、作用、分类（1）研究范围 水处理由市政水处理和工业水处理组成，市政水处理包括饮用水和城市废水处理；工业水处理包括冷却水和蒸气发电厂，商业/公共机构的建筑、设备用水及工厂排放废水的处理。（2）作用 控制水垢、污泥的形成，减少泡沫，减少与水接触材料的腐蚀，除去水中的悬浮固体和有毒物质，除臭脱水、软化和稳定水质。（3）分类缓蚀剂、阻垢剂、絮凝剂、杀菌剂、分散剂、清洗剂、预膜剂、消泡剂、脱色剂、螯合剂、除氧剂、离子交换树脂 2 国外现状 据不完全统计，目

4、前全球水处理化学品市场总值为4050亿美元，美国是世界上最大的水处理化学品消耗国，其次是日本和西欧，各地区增大速度为：拉美国家1215%，亚太国家20%、美国35%、欧洲57%。 美国约有50多家从事水处理化学品制造和水处理服务的公司，其中最具代表性，销售额最大的公司为Nalco和Betz，约占美市场50%以上的份额，除此之外，日本Kurita，德国Bayer，BASF公司，瑞士ciba-Geigy，意大利Chimca等销售额均超过10亿美元。 精细化工工艺学Fine Chemical Engineering Technology 3 国内现状 2005年，我国水处理化学品总需求量达1012万

5、t，总销售额超过12亿元， 6.4.3 水处理化学品的主要品种1 缓蚀剂 添加到腐蚀介质中能抑制或降低金属腐蚀过程的一类添加剂。（1）腐蚀机理 缓蚀剂一般用于给水和冷却水处理，而这两类过程均为碳钢，主要介绍碳钢的腐蚀。碳钢浸在含溶解氧的水中，其表面状态及与其接触的溶液状态不均匀，表面形成无数微小面积的低电位和高电位两部分，易发生如下电极反应。 精细化工工艺学Fine Chemical Engineering Technology 碳钢在含氧中性水中腐蚀机理 精细化工工艺学Fine Chemical Engineering Technology 阳极： 阴极： 进一步反应： 腐蚀类型：全面腐蚀，

6、局部腐蚀精细化工工艺学Fine Chemical Engineering Technology 精细化工工艺学Fine Chemical Engineering Technology （2）缓蚀机理缓蚀剂: 凡是添加到腐蚀介质中能干扰腐蚀电化学作用，阻止或降低腐蚀作用的物质。 缓蚀剂本身可溶于水，但在金属表面可形成不溶于水或难溶于水的保护膜，从而阻碍了金属离子的水合反应或溶解氧的还原反应，即抑制了腐蚀反应，按保护膜的性质可将其分为三大类型。（a）氧化膜（钝膜）型：若缓蚀剂本身是氧化剂或以介质中的溶解氧作氧化剂，使金属表面形成钝态的极薄致密的保护性氧化膜（ Fe2O3 ），造成金属离子化过程受阻

7、，从而减缓金属腐蚀。本身不具有氧化性的缓蚀剂，主要在金属表面发生特征吸附，影响电化学腐蚀的阳极过程，使得活化钝化性金属的腐蚀电位进入钝化区，形成钝化膜。精细化工工艺学Fine Chemical Engineering Technology (b) 沉淀膜型: 缓蚀剂是通过化学反应在金属表面生成沉淀膜。沉淀膜可由缓蚀剂之间相互作用生成，也可由缓蚀剂和腐蚀介质中的金属离子作用生成。 (C) 吸附膜型: 缓蚀剂的分子一般是由极性基团和非极性基团组成。极性基团中含有电负性高的氧、氮、磷、硫等元素。非极性基团的主要成分是碳、氢元素。其中极性基团是亲水性的，可以吸附于金属表面活性点或整个表面，在金属表面形

8、成吸附层。吸附层和金属之间的结合强度取决于缓蚀剂和金属之间吸附的性能及两者之间化学键的强度。而非极性基团是疏水或亲油的，位于离开金属的方向，通过憎水基起隔离作用，把金属表面和腐蚀介质隔开。 精细化工工艺学Fine Chemical Engineering Technology （3）缓蚀剂物理化学机理分类表 分 类举 例 钝化膜型铬酸盐和重铬酸盐，铬酸钠亚硝酸盐，亚硝酸钠钼酸盐，钼酸钠 沉淀膜型聚磷酸盐，六偏礴酸钠硅酸盐，水玻璃锌盐，硫酸锌氨基酸吸附膜型有机氨，十六氨木质素，木质素钠葡萄糖酸盐，葡萄糖酸钠多胺基羟基化合物精细化工工艺学Fine Chemical Engineering Tech

9、nology 环保型缓蚀剂1 钼酸盐类缓蚀剂 钼酸钠(NaMoO4.2H2O), 属非氧化性或弱氧化性的无毒药剂,对环境几乎无毒害作用。2 硅酸盐类缓蚀剂 硅酸盐缓蚀剂无毒、成本低，用作冷却水缓蚀剂的硅酸盐是以Na2O.SiO2为主的水玻璃。硅酸盐对钢铁、铜合金、铝合金、镀锌层、镀铅层的腐蚀都可起抑制作用。3 钨系缓蚀剂 钨酸钠经医学卫生单位测试，钨酸纳的半数致死量LD50 2000mgL，属于低毒物质。4 天然缓蚀剂 芒果皮中提取物对碳钢缓蚀效率为82，柑桔皮及芦荟叶提取物为80，石榴皮提取物65% 精细化工工艺学Fine Chemical Engineering Technology 2.

10、 阻垢剂 防止设备主体及壁面结垢，并具有防腐，调整pH值性能。（1）水垢形成机理 无论是地下水还是地表水，都溶解定量的无机盐，如碳酸盐、硫酸盐、氯化物等。在稀水溶液中它们呈离子状态，而在过饱和溶液中，则易结晶析出水垢，水垢会大大降低传热效率，甚至堵塞设备。精细化工工艺学Fine Chemical Engineering Technology 精细化工工艺学Fine Chemical Engineering Technology （2）阻垢机理 水垢是在过饱和溶液中形成的，若加酸控制pH值使溶液维持在不饱和状态，则不会形成晶核而不能结垢，但在实际操作中不可能加大量酸来控制pH值。而加阻垢剂则可达

11、防垢除垢效果，其作用机理比较复杂：（a）螯合增溶作用： 阻垢剂能与水中Ca2+、Mg2+等阳离子形成稳定的可溶性螯合物，从而提高了冷却水中Ca2+、Mg2+离子的允许浓度，相对来说就增大了钙、镁盐的溶解度；(b) 阈值效应：加几种阻垢剂（数量级为每升数毫克），可将比按化学计量高得多的钙离子稳定在水中；精细化工工艺学Fine Chemical Engineering Technology (c) 晶格畸变作用：在CaCO3微晶成长过程中，若晶体吸附有阻垢剂并掺杂在晶格的点阵中，就会使晶体发生畸变， 或者使大晶体内部的应力增大，从而使晶体易于破裂，阻碍了沉积垢的生长；(d) 凝聚与随后的分散作用；

12、(e) 再生-自解脱膜假说；(f) 双电层作用机理。 精细化工工艺学Fine Chemical Engineering Technology （4）阻垢剂按化学结构不同可分为磷酸盐型和非磷酸盐型。磷酸盐型：氨基三甲叉膦酸（ATMP） 羟基乙叉二膦酸（HEDP）膦酰基丁烷三膦酸（PBTC） 羟基膦羧酸多氨基 多醚基甲叉膦酸（PAPEMP）非磷酸盐型：聚丙烯酸钠 丹宁 木质素精细化工工艺学Fine Chemical Engineering Technology 环保型阻垢剂聚天冬氨酸（ PASP）聚天冬氨酸（ PASP）是聚氨基酸的一类。PASP的可生物降解性使其成为特别有价值的水处理剂。利用后的

13、PASP可高效、稳定的被微生物、真菌降解为对环境无害的微生物，作为阻垢剂特别适用于抑制冷却水、锅炉水及反渗透膜处理中的（CaCO3、Ca(PO4)2）的水垢，因而在海水淡化、纯水制备、工业冷却水防垢等方面具有良好的应用前景。精细化工工艺学Fine Chemical Engineering Technology 3 . 絮凝剂水的净化（生 化、离子交换、吸附、化学氧化、电渗析） 絮凝沉淀法”被普遍认为是一种较为有效的预处理方法。 絮凝剂是用来使溶液中的溶质、胶体或者悬浮物颗粒产生絮状沉淀的物质，在固液分离和水处理过程中，用以提高微细固体物的沉降和过滤效果。精细化工工艺学Fine Chemical

14、 Engineering Technology 分类：（1）无机高分子絮凝剂 ：聚合硫酸铝 、 聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铁（含有多羟基络离子，以OH-作为架桥形成多核络离子，生成巨大的无机高分子化合物，絮凝能力强、絮凝效果好）（2）有机高分子絮凝剂 ：聚丙烯酰胺(PAM)及其衍生物；二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)的均聚物以及与丙烯酰胺(AM)的共聚物；乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)与DMDACC的共聚物；VTMS与DMDACC,AM的三元共聚物；聚亚胺 聚丙烯酸钠 ；聚苯乙烯磺酸钠；聚乙烯醇；聚乙吡咯烷酮；聚乙烯基甲基醚 精细化工工艺学Fine Chemical Engineer

15、ing Technology （3）微生物絮凝剂(microbial flocculant或bioflocculant)是一种高效、无毒、无二次污染、能自行降解、使用范围广的新一代絮凝剂。它是通过直接利用微生物细胞，或细胞提取物，或代谢产物，发酵，提取，精制而得到的有絮凝活性的物质。 微生物絮凝剂是一类由微生物产生并分泌到细胞外具有絮凝活性的代谢产物，主要由具有两性多聚电解质特性的糖蛋白、蛋白质、核酸(DNA)、多糖、纤维素等生物高分子化合物组成，絮凝效率更高，受环境变化影响更小。新的研发领域包括:复合型生物絮凝剂的研制，微生物絮凝剂与其它絮凝剂的复配，微生物絮凝剂的生物学研究及微生物絮凝剂培

16、养条件的优化等。精细化工工艺学Fine Chemical Engineering Technology 4 杀菌剂循环冷却水系统的环境，为微生物繁殖提供了优越的条件。细菌和藻类等如果在循环水冷却系统中进行大量繁殖，将对热力设备的安全经济运行产生严重的影响，其主要危害有：1. 产生生物粘泥，从而造成管线、设备及冷却塔的堵塞和结垢，降低热交换的传热效率和冷却塔的冷却效率；2. 造成药剂失效或部分失效，是药剂不能发挥应有的缓蚀阻垢效能；3. 生物生长繁殖本身就促进腐蚀。循环水的粘泥量4ml/m3, 异养菌数5105个/ml 精细化工工艺学Fine Chemical Engineering Techn

17、ology （1）粘泥故障产生机理： 在水中溶解许多营养源，它们使细菌、丝状菌、藻类等微生物增殖，以这些微生物为主体混有泥沙，无机物和尘土，从而形成软泥性污物的附着和堆积，形成粘泥，粘泥不仅降低热效率、恶化水质，而且易引起设备管道的局部腐蚀。为防止粘泥的产生和增多，通常来取以杀菌剂为主的处理方法，常要求杀菌剂具有抑制微生物生长，杀菌/灭藻，剥离分散粘泥的作用。精细化工工艺学Fine Chemical Engineering Technology （2）杀菌剂可分为氧化型和非氧化型 氧化型：氯气、三氯异氰脲酸、稳定性二氧化氯、活性溴、氯溴海因 非氧化型：季铵盐、聚季铵盐、二硫氰基甲烷、多氯酚异噻

18、唑啉酮、戊二醛、季磷盐有效性：O3CLO2CL2氯铵，但对于在水中的稳定性：氯铵CL2 CLO2 O3。 精细化工工艺学Fine Chemical Engineering Technology 异噻唑啉酮：一类较新的有机硫化物杀菌剂。其杀菌性能具有广谱性，同时对粘泥也有杀灭作用。一般有效浓度在0.5mg/L就能很好地控制细菌的生长。季铵盐：剥离作用强，药剂持续时间短、细菌易于对其产生抗药性、使用剂量大（100mg/L以上）、费用高，且使用时泡沫多、不易清除等。精细化工工艺学Fine Chemical Engineering Technology 精细化工工艺学Fine Chemical Engineering Technology 精细化工工艺学Fine Chemical Engineering Technology 精细化工工艺学Fine Chemical Engineering Technology 精细化工工艺学Fine Chemical Engineering Technology 精细化工工艺学Fine Chemical Engineering Technology 精细化工工艺学Fine Chemical Engineering Technology 精细化工工艺学Fine Chemical Engineering Technology 精细化工工艺学F