水處理藥劑學

1、水處理藥劑學參考書目：1、水處理藥劑陸柱，化學工業(yè)出版社 2、水處理技術陸柱，華東理工大學出版社3、 水處理藥劑及材料實用手冊祁魯梁等，中國石化出版社4、水處理劑應用手冊嚴瑞渲編，化工出版社5、水處理藥劑及配方手冊嚴蓮荷，中國石化出版社一、緒論定義、種類（按性能、用途）、研究意義2水處理藥劑的發(fā)展現(xiàn)狀3課程特點4注重兩個方面能力的提高定義、種類（按性能、用途）、研究意義定義：為了節(jié)約用水、合理用水和保護環(huán)境，在水的使用過程中使用的各種材料的總稱。種類：兩大類（給水或工業(yè)用水處理劑與廢水水處理劑）絮凝劑、吸附劑、緩蝕劑、阻垢劑、殺生劑、清洗劑、脫氧劑以及消泡劑。意義：節(jié)水（國內(nèi)工業(yè)循環(huán)用水60%

2、,發(fā)達國家80%）、減污。2水處理藥劑的發(fā)展現(xiàn)狀需求逐年增長要求日益嚴格我國比較落后課程特點偏重于應用內(nèi)容主要為一些藥劑材料的介紹，較為瑣碎大多數(shù)的作用機理并不確定。在藥劑或材料合成方面介紹簡單。4 注重兩個方面能力的提高學會比較方法，根據(jù)具體情況選擇合適藥劑與配方學習用實驗方法驗證配方效果和用數(shù)據(jù)說明問題二、混凝劑與絮凝劑2.2,2.3,2.4概述 1定義 2分類：無機、有機、微生物作用機理 1膠粒的雙電層結果 2膠粒的穩(wěn)定性 3絮凝作用機理：壓縮雙電層與電荷中和、吸附架橋、卷掃沉淀（網(wǎng)羅捕掃）作用 4絮凝動力學：同向絮凝（布朗運動）、異向絮凝（攪拌、加藥劑等外部作用）無機絮凝劑 1主要種類

3、 2作用機理 3 主要的一些無機低分子絮凝劑的性能、使用、制備簡介 4主要的一些無機高分子絮凝劑的性能、使用、制備簡介 5選擇與開發(fā)一種絮凝劑的一般思路常見無機低分子絮凝劑的應用及特點 種類物化性能制備方法應用范圍硫酸鋁氯化鋁硫酸亞鐵三氯化鐵高鐵酸鉀化學式了解舉例了解常見無機高分子絮凝劑的應用及特點（查閱：PACPFSPFCSPASSPFSS等）有機高分子絮凝劑1概述：定義、分類、優(yōu)缺點（與無機對比）2常見有機高分子絮凝劑（名稱、結構式、帶電性）3有機高分子絮凝劑的合成與結構設計（以PAM為例）A分類及發(fā)展分類及發(fā)展B性能的一般評價性能的一般評價C有關聚丙烯酰胺的化學反應有關聚丙烯酰胺的化學反

4、應D構效關系構效關系天然高分子絮凝劑及其改性1主要種類2多糖類碳水化合物的改性3甲殼素、殼聚糖的改性有機高分子絮凝劑的一般制備過程 1工業(yè)過程 2實驗室制備過程 3制備時應該考慮構效關系。微生物絮凝劑（文獻查閱與討論）1定義及分類2制備3一些應用研究4存在問題絮凝劑的應用及影響絮凝效果的工藝條件1影響因素（復配與助凝劑）2絮凝劑選擇與杯罐試驗3應用技術簡介（投藥系統(tǒng)）三、緩蝕劑概述 1定義 2分類：無機、有機 3作用機理（1）金屬在水中的腐蝕過程（2）緩蝕作用的三種觀點：成膜、吸附機制和酸堿理論 常見無機緩蝕劑的應用及特點 種類作用機理特點應用范圍鉻酸鹽氧化膜+吸附毒性、點蝕碳鋼亞硝酸鹽鈍化膜

5、1、2、3銅鋅、密閉硅酸鹽沉淀膜1、2、3、4低濃縮倍數(shù)下金屬離子Zn/Ni/Fe氧化膜沉淀膜pH局限大 濃度要求很少單獨使用一般復配聚磷酸鹽吸附/絡合沉淀 1、2、3通常與鋅復配鉬/鎢酸鹽 絡合型鈍化膜價高/無毒/無污染循環(huán)冷卻水/復配有機緩蝕劑1常見種類及作用類型 （1）9類 （2）三類型2一些典型有機緩蝕劑簡介 （1）有機胺類 （2）有機取代羧酸 （3）有機雜環(huán)化合物 （4）季銨鹽 （5）其他：肉桂醛、苯丙烯醛、桂皮醛，咪唑啉，表面活性劑及聚合物緩蝕劑。緩蝕劑的篩選1優(yōu)良的緩蝕劑應具備條件：42篩選方法（1）篩選實驗（2）評價方法：失重法和電化學法（3）具體步驟：a/b/c/d/e/工業(yè)

6、試用-中試緩蝕劑的復配應用舉例1工業(yè)冷卻水（循環(huán)冷卻水）系統(tǒng)用時：A要分析： B如磷系水處理劑配方參考2酸洗緩蝕劑配方（1）硫酸酸洗緩蝕劑 （2）鹽酸酸洗緩蝕劑四、阻垢劑概述1定義及類型2污垢的形成類型及危害3污垢的抑制方法4阻垢劑的作用機理*阻垢緩蝕劑1定義及分類2含磷有機化合物（1）有機磷酸酯：理化性能/合成工藝（2）有機膦酸及其鹽類(ATMP氨基三亞甲基膦酸）理化性能/合成工藝（3）其他：阻垢分散劑1定義與分類2常用阻垢分散劑的性質、制備及應用。（1）發(fā)展（2）天然高分子化合物（3）合成聚合物五、清洗與預膜（一）清洗與清洗劑1什么是清洗，為什么要清洗2清洗方法：機械法 化學法*化學清洗法

7、的優(yōu)點與局限3清洗劑：包括清洗主劑和清洗助劑兩部分化學清洗法的分類：根據(jù)主劑進行分類對應的清洗劑（p28-31）（二）化學清洗方法的應用分類1根據(jù)清洗藥劑與設備的接觸方式：1）循環(huán)清洗（常用）2）浸沒清洗3）噴淋清洗4）膠糊清洗5）泡沫清洗2從使用方式來分：1）單臺設備的清洗 2）系統(tǒng)的清洗 3）不停車清洗續(xù)上1）單臺設備清洗如鍋爐清洗根據(jù)材質不同選擇清洗配方，例：2）系統(tǒng)的清洗：A特點 B組放要求 C 應用舉例3）什么是不停車清洗？為什么這么做？什么做？對藥劑有什么要求？（三）鈍化與預膜p31-331鈍化、預膜與緩蝕的區(qū)別與聯(lián)系?2預膜方法：3影響預膜效果的因素p324鈍化預膜方案舉例 a

8、鍋爐 b聚磷酸鹽-鋅鹽為例p325預膜過程的操作與控制：1）pH或加酸量的控制加酸: a估算：G=(A-B/k)*M/1.8/1000 b現(xiàn)場控制： 2）腐蝕的監(jiān)測3）預膜效果的評定（成膜的監(jiān)測）p33看書：總結實驗設計的要點與關鍵在哪里？六、殺生劑（一）概述1菌類、藻類等微生物的產(chǎn)生、危害及防治來源3，危害3，防治方法32優(yōu)良殺生劑特性及其評價標準（p22） 特性（5） 綜合評價殺生劑的標準（4）3殺生劑選用的一般原則（5）3殺生劑選用的一般原則：根據(jù)不同的水質及細菌種類選擇不同的殺生劑。如：配伍要好應用時應篩選兩個或兩個以上的殺生劑在一個系統(tǒng)中交替使用以提高效果。選用價格便宜、運輸方便、使

9、用簡單的殺生劑。應盡量選擇低毒、無二次污染的殺生劑。4、殺生劑的作用機理破壞細胞結構破壞線粒體的機能核酸代謝受阻與細胞內(nèi)組分的作用。（二）常用殺生劑的制備、特點及應用分類p22氯與二氧化氯臭氧、過氧化氫與過氧乙酸非氧化性殺生劑-季銨鹽類與氯酚重點：制備方法，對比學習作用機理、特性及其應用。七、其他水處理劑簡介離子交換樹脂活性炭水體除氧劑消泡劑（一）離子交換樹脂1概述：發(fā)展結構特征與分類結構分三部分分類：無機： 天然 人工合成 有機：碳質 交換樹脂：陰離子、陽離子、 其他離子交換基本原理： 交換平衡RA+B=RB+A 離子交換選擇性系數(shù)-交換方向和交換程度 K=RBA/RAB離子交換樹脂的性能（

10、指標、參數(shù)）：外觀、交聯(lián)度（8%）、密度、機械強度、交換容量、穩(wěn)定性交換容量、穩(wěn)定性離子交換樹脂的制備方法：2種3例：強酸性陽離子弱酸性陽離子陰離子大孔型、鰲合型、氧化-還原型離子交換樹脂在水處理方面的應用4離子交換樹脂的再生（二）活性炭分類結構作用機理：動力學及影響因素性能（參數(shù)）：制備：水處理中的應用活性炭的再生：（三）水體除氧劑目的：常見除氧劑：（四）消泡劑用途：常見：八、水處理藥劑研究的熱點與主要方向一劑多能綠色藥劑復配增效膜分離技術光催化技術（一）多功能能與綠色化多功能水處理劑：（定義）有機膦酸-兼有緩蝕與阻垢功能季銨鹽-緩蝕與殺生功能EDTMP-緩蝕、阻垢與殺生三個功能綠色水處理劑

11、（定義）從綠色化學出發(fā)，其內(nèi)涵包括：3開發(fā)綠色水處理劑的主要思路：4（二）復配增效復配增效主要體現(xiàn)在：4復配增效的機理與影響因素（4）復配應用舉例（1）污水處理中的絮凝劑復配（2）工業(yè)循環(huán)水中的藥劑復配（三）膜分離技術概述膜分離技術的特點用于水處理的膜（種類）復合與改性制備舉例：殼聚糖復合生物膜在水處理中的實際應用（1） UF(2)NF膜的污染與清洗（四）光催化技術與光催化劑（四）光催化技術與光催化劑光催化發(fā)展史光催化發(fā)展史1972年，年，TiO2光解水（標志）光解水（標志）1976年，年，TiO2/UV光催化降解聯(lián)苯脫氯光催化降解聯(lián)苯脫氯光催化逐步形成一個獨立的研究領域光催化逐步形成一個獨立

12、的研究領域 ( (太陽能的轉化和儲存、光化學合成、殺生以及太陽能的轉化和儲存、光化學合成、殺生以及光催化降解環(huán)境污染物光催化降解環(huán)境污染物 ) )光催化降解污染物與微生物光催化降解污染物與微生物光催化機理光催化機理1. 反應條件溫和反應條件溫和2. 可直接利用太陽能可直接利用太陽能3. 低能耗、無二次污染低能耗、無二次污染優(yōu)點優(yōu)點 光催化技術有望成為理想的環(huán)境污染治理方式光催化技術有望成為理想的環(huán)境污染治理方式hvhv內(nèi)部復合內(nèi)部復合VBCB表面復合表面復合O2-O2OH-OHe- + h+e-e-h+e- + h+h+e-e-h+h+OrganicCO2, H2O 其它無機小分子其它無機小分

13、子e-Mn+M(n-x)+v 過濾、吸附、負氧離子以及臭氧等技術，均難以消除有過濾、吸附、負氧離子以及臭氧等技術，均難以消除有機物。機物。v 消毒液、紫外燈殺菌、臭氧殺菌等技術均存在殺菌作用消毒液、紫外燈殺菌、臭氧殺菌等技術均存在殺菌作用難以持續(xù)等問題。難以持續(xù)等問題。v 利用目前的各種常規(guī)的凈化技術，很難完善地解決有機利用目前的各種常規(guī)的凈化技術，很難完善地解決有機污染和細菌污染問題。污染和細菌污染問題。常規(guī)消毒方法的缺點常規(guī)消毒方法的缺點殺生殺生光催化消毒的優(yōu)勢光催化消毒的優(yōu)勢 v眾所周知，用一定波長的紫外光照射眾所周知，用一定波長的紫外光照射TiO2光催化劑時，光催化劑時，可以產(chǎn)生具有較

14、強氧化能力的羥基自由基，使有機物分可以產(chǎn)生具有較強氧化能力的羥基自由基，使有機物分解和礦化解和礦化1 。v光催化技術可以通過破壞細菌的細胞壁以及病毒的蛋白光催化技術可以通過破壞細菌的細胞壁以及病毒的蛋白質，達到殺滅細菌和病毒的作用。產(chǎn)物質，達到殺滅細菌和病毒的作用。產(chǎn)物無毒無害無毒無害、廣普廣普性性和和高效性高效性都是常規(guī)的消毒方法無法比擬的。都是常規(guī)的消毒方法無法比擬的。1 X. Fu, W. A.Zeltner, M.A.Anderson. Application in Photocatalysic Purification of Air. In : P.V. Kamat, D. Meis

15、el. (eds.) . miconductor Nanoclusters , Studies in Surface and Catalysis. Vol 13. 1996：445-461. e- e- e- e- e- e- e- e-h+ h+ h+ h+ h+ h+ h+ h+ H2O2TiO2顆粒顆粒細胞組成 例如：Protein， PC，DNA，RNA，etc二聚體輔酶A 輔酶AOH(H2O)OHHO2O-2 O2失失活活或或耗耗盡盡光生空穴的氧化機理光生空穴的氧化機理 自由基的生化反應機理自由基的生化反應機理光催化殺菌原理光催化殺菌原理目前目前TiO2殺菌的可能的機理殺菌的可能的機

16、理 ？水處理中的應用1986年日本科學家發(fā)現(xiàn)氯苯在TiO2光光催化下能被有效降解成無機小分子。幾十年的研究幾乎所有的有機污染物都能被不同程度地降解。包括POPs和重金屬在難降解的印染廢水研究方面特別多PhotocatalysisBiochemistryPhysics AdsorptionUltrafiltration Reverse Osmosis Nontoxic,High efficient,Inexpensive,Potential utility of Solar energy Background & FoundationSchematic of reactor for visible photocatalytic degradation.Magnetic stirrerHalogen lampWater