水處理化學(xué)品課件

一、水處理劑即水處理化學(xué)品。它主要是指為了除去水的大部分有害物質(zhì)（如腐蝕物，重金屬及Ca2+、Mg2+離子，污垢和微生物等）得到符合要求的民用或工業(yè)用水而在水處理過程中添加的化學(xué)藥品。12.1概述水處理的意義和作用：水處理對(duì)于提高水質(zhì)、防止結(jié)垢、腐蝕、菌藻滋生和環(huán)境污染，保證工業(yè)生產(chǎn)的高效、安全和長(zhǎng)期運(yùn)行，并對(duì)節(jié)水、節(jié)能、節(jié)材和環(huán)境保護(hù)等方面均有重大意義。一、水處理劑即水處理化學(xué)品。它主要是指為了除去水的大部分有害1水處理化學(xué)品課件2水處理化學(xué)品課件3上圖鍋爐因?yàn)榻Y(jié)垢和腐蝕交替發(fā)生，，鍋爐內(nèi)壁布滿了垢物和銹瘤，嚴(yán)重危及鍋爐安全，影響熱交換。下圖采用了多功能水處理劑，鍋爐內(nèi)老垢和銹瘤全部消除，并在換熱面形成了一層黑褐色的保護(hù)模，防止了水垢附著和腐蝕發(fā)生，即節(jié)省了燃料，又延長(zhǎng)了鍋爐的使用壽命。上圖鍋爐因?yàn)榻Y(jié)垢和腐蝕交替發(fā)生，，鍋爐內(nèi)壁布滿了垢物和銹瘤，4二、通常水處理劑包括三類產(chǎn)品：1通用化學(xué)品：原指用于水處理的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品，如Al2(SO4)3等。2專用化學(xué)品：包括活性炭、離子交換樹脂和有機(jī)聚合物，絮凝劑等。3配方化學(xué)品：包括緩蝕劑、阻垢劑、殺菌劑、燃燒助劑等。12.1概述水處理化學(xué)品具有較強(qiáng)的轉(zhuǎn)一性。按應(yīng)用目的可將水處理化學(xué)品分成兩大類。1凈化水：PH值調(diào)節(jié)劑、氧化還原劑、吸附劑、活性炭和離子交換樹脂、混凝劑和絮凝劑等；2特殊工業(yè)目的：緩蝕劑、阻垢分散劑、殺菌滅藻劑、軟化劑等。復(fù)配型水處理劑是主要的應(yīng)用形式，具有多功能，應(yīng)用方便的優(yōu)點(diǎn)。二、通常水處理劑包括三類產(chǎn)品：12.1概述水處理化學(xué)品5

三、水處理劑在我國(guó)的生產(chǎn)及應(yīng)用狀況：目前，我國(guó)水處理劑的主要品種有阻垢劑、緩蝕劑、分散劑、絮凝劑、殺菌滅藻劑、凈水劑、離子交換樹脂等幾大類?？偟纳a(chǎn)廠家多是生產(chǎn)能力小，經(jīng)營(yíng)規(guī)模小，生產(chǎn)品種主要是剖析、仿制或依據(jù)國(guó)外專利研制的，發(fā)展和生產(chǎn)歷史短，科研經(jīng)費(fèi)有限，因此基礎(chǔ)薄弱，技術(shù)比較落后，整體水平不高，與國(guó)外相比還有較大差距。12.1概述三、水處理劑在我國(guó)的生產(chǎn)及應(yīng)用狀況：12.1概述612.2阻垢劑

水垢的生成水垢一般由CaCO3、Ca3(PO4)2、CaSO4、硅酸鈣(鎂)等微溶鹽組成。這些鹽的溶解度很小，如在0℃時(shí)，CaCO3的溶解度是20mg/L，Ca3(PO4)2的溶解度只有0.1mg/L，而且它們的溶解度隨pH值和水溫的升高而降低，因此特別容易在溫度高的傳熱部位達(dá)到過飽和狀態(tài)而結(jié)晶析出，當(dāng)水流速度較小或傳熱面較粗糙時(shí)，這些結(jié)晶就容易沉積在傳熱表面上形成水垢。12.2阻垢劑水垢的生成水垢一般由CaCO3、Ca3(712.2阻垢劑

水垢的控制1．從水中除去成垢離子

包括離子交換法和石灰軟化法等2．加酸或通CO2，降低pH，穩(wěn)定重碳酸鹽3．投加阻垢劑12.2阻垢劑水垢的控制1．從水中除去成垢離子

812.2阻垢劑

一、阻垢劑的種類

1、阻垢緩蝕劑2、阻垢分散劑在工業(yè)水處理中，把加入到水中用于防止水垢和泥垢的產(chǎn)生或抑制其沉積生長(zhǎng)的化學(xué)藥劑統(tǒng)稱為阻垢劑。12.2阻垢劑一、阻垢劑的種類1、阻垢緩蝕劑在工912.2阻垢劑

二、阻垢劑的作用原理結(jié)垢是水中微溶鹽結(jié)晶沉淀的結(jié)果。在鹽類過飽和溶液中，首先產(chǎn)生晶核，再形成少量微晶粒，并按一種特有的次序排列起來(lái)，使小晶粒不斷長(zhǎng)大，形成大晶體。如果投加某些藥劑，破壞或控制結(jié)晶的某一進(jìn)程，水垢就難以形成。具有阻垢性能的藥劑包括螯合劑、抑制劑和分散劑。螯合劑與陽(yáng)離子形成螯合物或絡(luò)合物，將金屬離子封閉起來(lái)，阻止其與陰離子反應(yīng)生成水垢。抑制劑能擴(kuò)大物質(zhì)結(jié)晶的不穩(wěn)定區(qū)，在相當(dāng)大的過飽和程度上將結(jié)垢物質(zhì)穩(wěn)定在水中不析出。12.2阻垢劑二、阻垢劑的作用原理結(jié)垢是水中10三、阻垢緩蝕劑1、有機(jī)多元膦酸按結(jié)構(gòu)可分為四大類：亞甲基膦酸型、同碳二膦酸型、羧酸膦酸類和聚合膦酸型指兼具阻垢和緩蝕作用的水處理劑膦酸鹽能吸附在水垢的微小晶粒上，阻礙結(jié)晶成長(zhǎng)為大的顆粒(水垢)。如在常溫下100mg/L的碳酸鈣可成垢析出，但是加有1mg/L

ATMP時(shí)，即使將水加熱到90℃，碳酸鈣仍可穩(wěn)定地存在24h以上而不析出℃。采取膦酸鹽作防垢劑時(shí)，水的碳酸鹽硬度可以放寬到3.5mmol/L。這種原水相當(dāng)于我國(guó)大多數(shù)天然水的水質(zhì)。膦酸鹽的C-P結(jié)構(gòu)相當(dāng)穩(wěn)定，使其不易水解而能長(zhǎng)時(shí)間保持阻垢的藥效。膦酸鹽處理效果優(yōu)于磷酸鹽，但比磷酸鹽更容易引起水體富營(yíng)養(yǎng)化，在國(guó)外，它們已被限制使用三、阻垢緩蝕劑1、有機(jī)多元膦酸指兼具阻垢和緩蝕作用的水處理劑11三、阻垢緩蝕劑①氨基三亞甲基膦酸（ATMP）的結(jié)構(gòu)式為：m.p.212℃,無(wú)色晶體，溶于水、乙醇、丙酮等，1％水溶液的pH值為1.4±0.2。三、阻垢緩蝕劑①氨基三亞甲基膦酸（ATMP）的結(jié)構(gòu)式為：12合成方法有兩種：2.氮化三乙酸與亞磷酸反應(yīng)合成法。方法2副反應(yīng)少，產(chǎn)品質(zhì)量好，產(chǎn)率較高，但原料難得，成本高，因此工業(yè)生產(chǎn)多采用方法1。1.三氯化磷（或亞磷酸）與氯化銨和甲醛在酸性介質(zhì)中一步合成合成方法有兩種：2.氮化三乙酸與亞磷酸反應(yīng)合成法。方法2副1312.2阻垢劑②1-羥基次乙基二膦酸（HEDP）的結(jié)構(gòu)式為：白色晶體，m.p.198—199℃，易溶于水，甲醇。合成方法1：以三磷酸和冰醋酸為原料或亞磷酸與醚酐，乙酰氯為原料:12.2阻垢劑②1-羥基次乙基二膦酸（HEDP）的結(jié)14合成方法之一：以三氯化磷和冰醋酸為原料+H3PO4+CH3COCl合成方法之一：以三氯化磷和冰醋酸為原料+H3PO4+CH3C1512.2阻垢劑其分子中同時(shí)含有-PO3H2和-COOH基團(tuán)，阻垢和緩蝕性能俱佳。能在高硬度，高堿度，高氯含量和高溫下使用。代表性品種：1，1，-二磷酸丙酸基磷酸鈉(BPBP)：能與Ca2+、Mg2+等金屬離子形成各種組成穩(wěn)定的絡(luò)合物，對(duì)CaCO3、CaSO4、CaSiO3等均具有優(yōu)良的抑制和增溶作用，對(duì)碳鋼的緩蝕性也很好。2、有機(jī)膦羧酸：12.2阻垢劑其分子中同時(shí)含有-PO3H2和-COOH基1612.2阻垢劑合成反應(yīng)：2-磷酸基丁烷-1,2,4-三羧酸（PBTCA）：的合成反應(yīng)：12.2阻垢劑合成反應(yīng)：2-磷酸基丁烷-1,2,4-三羧17水處理化學(xué)品課件18四、阻垢分散劑均聚物：聚丙烯酸鈉，聚馬來(lái)酸，聚甲基丙烯酸鈉等。其中PAA的應(yīng)用最為廣泛指對(duì)水中固體微粒具有較好分散性能的水溶性聚合物常用的主要是聚羧酸類物質(zhì)。共聚物：丙烯酸-丙烯酰胺共聚物，馬來(lái)酸酐-丙烯酸聚合物，苯乙烯磺酸-馬來(lái)酸共聚物。含有-COOH，–SO3H，-OH等官能團(tuán)。一般聚丙烯酸的相對(duì)分子質(zhì)量在103左右，即聚合度在10-15，阻垢效果較好。四、阻垢分散劑均聚物：聚丙烯酸鈉，聚馬來(lái)酸，聚甲基丙烯酸鈉等19聚丙烯酸的合成1、制備丙烯酸①丙烯直接氧化②丙烯腈水解制備2、制備聚丙烯酸聚丙烯酸的合成1、制備丙烯酸①丙烯直接氧化②丙烯腈水20在循環(huán)水處理中，常將膦酸鹽與聚羧酸鹽配合使用，組成復(fù)配的水質(zhì)穩(wěn)定劑。此時(shí)既可有膦酸鹽的阻垢作用，又有聚羧酸鹽的分散作用。兩者協(xié)同作用的結(jié)果，可以使循環(huán)水的極限碳酸鹽硬度達(dá)到10mmol/L或更高，從而使循環(huán)水的濃縮倍率進(jìn)一步提高。

在循環(huán)水處理中復(fù)配的水質(zhì)穩(wěn)定劑比單獨(dú)使用某種藥劑的情況多。一方面是從水處理效果方面考慮，另一方面也是從商業(yè)和營(yíng)利角度考慮。除了已有馬丙共聚物、膦羧酸鹽等復(fù)合藥劑供應(yīng)外，更多的商家把膦酸鹽與聚羧酸鹽以1:1～2:1復(fù)配，或再加10%左右的BTA(苯并三氮唑)作為緩蝕阻垢劑。

五、復(fù)配的水質(zhì)穩(wěn)定劑在循環(huán)水處理中，常將膦酸鹽與聚羧酸鹽配合使用，組成復(fù)配的2112.3緩蝕劑緩蝕劑是一類能有效地阻止和減少金屬與腐蝕介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)而延緩腐蝕的添加劑。緩蝕機(jī)理：1、將水由酸性調(diào)為中性或堿性，從而達(dá)到延緩腐蝕的目的。一般為有機(jī)胺類；2、

在與水接觸的金屬表面上形成一層保護(hù)膜，將金屬表面與水環(huán)境隔離，從而達(dá)到緩蝕的目的。這是大多數(shù)緩蝕劑的緩蝕機(jī)理12.3緩蝕劑緩蝕劑是一類能有效地阻止和減少金屬與腐蝕22腐蝕的控制控制腐蝕的基本方法有三類：(1)通過電鍍或浸涂的方法在金屬表面形成防腐層使金屬和循環(huán)水隔絕；(2)使用電極電位比鐵低的鎂、鋅等犧牲陽(yáng)極與需要保護(hù)的設(shè)備連接，使設(shè)備成為陰極而受到保護(hù)。或者將需要保護(hù)的設(shè)備接到直流電源的負(fù)極上，設(shè)備在外加電流作用下作為陰極而受到保護(hù)；(3)向循環(huán)水中投加無(wú)機(jī)或有機(jī)緩蝕劑、使金屬表面形成一層均勻致密、不易剝落的保護(hù)膜，這是目前國(guó)內(nèi)外普遍采用的處理方法。腐蝕的控制控制腐蝕的基本方法有三類：23緩蝕劑的種類及特性：緩蝕劑的種類及特性：24一、無(wú)機(jī)緩蝕劑1、鉻酸鹽：是最早使用的緩蝕劑。氧化性強(qiáng)，能與鐵、鋁等金屬形成致密的鈍化膜抑制腐蝕。常與聚磷酸鹽、水溶性聚合物等組成鉻配方。具有效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、沒有細(xì)菌繁殖、價(jià)格低等特點(diǎn)，緩蝕性能極佳。但有毒，不主張用。常用的鉻酸鹽有重鉻酸鈉、重鉻酸鉀、鉻酸鈉、鉻酸鉀等。鉻酸鈉的制備：用重鉻酸鈉母液中和鉻酸鈉堿性溶液即可得到鉻酸鈉2Fe+2Na2CrO4+2H2O→Fe2O3+Cr2O3+4NaOH鉻酸鈉(Na2CrO4)在中性水溶液中，可使鐵氧化成Fe2O3，并與鉻酸鈉的還原產(chǎn)物Cr2O3形成復(fù)合氧化物保護(hù)膜。一、無(wú)機(jī)緩蝕劑1、鉻酸鹽：鉻酸鈉的制備：2Fe+2Na2C252、鉬酸鹽和鎢酸鹽鎢酸鈉：Na2WO4.2H2O的制備黑鎢礦用燒堿分解。鉬酸鈉：Na2MoO4.2H2O的制備鉬酸鹽氧化性低于鉻酸鹽。一般與有機(jī)磷酸鹽或鋅鹽復(fù)配使用，加入聚羧酸鹽可增加分散和抑制結(jié)垢的能力。鎢酸鹽無(wú)毒無(wú)公害，開發(fā)前景廣闊。2、鉬酸鹽和鎢酸鹽鎢酸鈉：Na2WO4.2H2O的制備鉬酸鈉2612.3緩蝕劑3、聚磷酸鹽：

結(jié)構(gòu)：(MPO3)n(M：Na、K)n：14-20屬于沉淀膜型緩蝕劑。與鋅鹽復(fù)合使用可起增效作用，能生成Zn3(PO4)2或(Zn,Fe)3(PO4)2沉淀出來(lái)并緊緊粘附于金屬表面，緩蝕效果更好。由于沉淀型緩蝕膜沒有和金屬表面直接結(jié)合，而且是多孔的，往往出現(xiàn)在金屬表面附著不好的現(xiàn)象，緩蝕效果不如氧化型膜常見的鎢水處理劑配方：Na2WO4，100mg/kg；聚馬來(lái)酸酐：4mg/kg；HEDP：4mg/kg12.3緩蝕劑3、聚磷酸鹽：常見的鎢水處理劑配方：27二、有機(jī)緩蝕劑它們一般是含N、S、O的有機(jī)化合物。例如：有機(jī)胺類緩蝕劑（可分為胺類、環(huán)胺類、酰胺類和酰胺羧酸類等）有機(jī)緩蝕劑具有極性基團(tuán)，可被金屬的表面電荷吸附，被吸附在金屬表面，阻礙離子的放電，從而阻止或減緩相應(yīng)電化學(xué)的反應(yīng)。多用于酸性介質(zhì)。二、有機(jī)緩蝕劑它們一般是含N、S、O的有機(jī)化合物。28有機(jī)緩蝕劑緩蝕機(jī)理有機(jī)緩蝕劑在酸性介質(zhì)中與H+結(jié)合.RNH2+H+RNH3+RNH3+,以單分子層被吸附在金屬表面,使酸性介質(zhì)中的H+難以接近金屬表面，從而阻礙金屬腐蝕。

RRSOH+RRS=O+H+

RRSOH+有機(jī)緩蝕劑緩蝕機(jī)理有機(jī)緩蝕劑在酸性介質(zhì)中與H+結(jié)合.RNH32912.4絮凝劑

在水處理過程中，凡能使水溶液中的溶質(zhì)、膠體或懸浮顆產(chǎn)生深沉的物質(zhì)都叫做絮凝劑或混凝劑。無(wú)機(jī)絮凝劑：鋁鹽和鐵鹽：Al2(SO4)3;FeCl3有機(jī)絮凝劑：陽(yáng)離子型，陰離子型，非離子型。其應(yīng)用包括：在原水處理中可用于除濁，脫色，除臭及除去其它雜質(zhì)；在廢水處理中，用于脫除廢水中的油類，重金屬類，有毒有害物質(zhì)等，絮凝技術(shù)還用于選礦和污泥脫水等。

陽(yáng)離子型：聚硫脲鹽酸鹽，水溶性氨基樹脂，聚乙烯基吡啶鹽酸鹽。12.4絮凝劑在水處理過程中，凡能使水溶液中的溶質(zhì)3012.4絮凝劑

在水處理過程中，凡能使水溶液中的溶質(zhì)、膠體或懸浮顆產(chǎn)生深沉的物質(zhì)都叫做絮凝劑或混凝劑。其應(yīng)用包括：在原水處理中可用于除濁，脫色，除臭及除去其它雜質(zhì)；在廢水處理中，用于脫除廢水中的油類，重金屬類，有毒有害物質(zhì)等，絮凝技術(shù)還用于選礦和污泥脫水等。絮凝劑按照其化學(xué)成分總體可分為無(wú)機(jī)絮凝劑和有機(jī)絮凝劑兩類。其中無(wú)機(jī)絮凝劑又包括無(wú)機(jī)凝聚劑和無(wú)機(jī)高分子絮凝劑;有機(jī)絮凝劑又包括合成有機(jī)高分子絮凝劑、天然有機(jī)高分子絮凝劑和微生物絮凝劑。12.4絮凝劑在水處理過程中，凡能使水溶液中的溶質(zhì)31絮凝沉淀法是選用絮凝劑配制成水溶液加入到水中，便會(huì)使膠體產(chǎn)生壓縮雙電層，使廢水中的懸浮微粒失去穩(wěn)定性，膠粒物相互凝聚使微粒增大，形成絮凝體、礬花。絮凝體長(zhǎng)大到一定體積后即在重力作用下脫離水相沉淀，從而去除廢水中的大量懸浮物，達(dá)到水處理的效果。為提高分離效果，可適時(shí)、適量加入助凝劑。處理后的污水在色度、含鉻、懸浮物含量等方面基本上可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。絮凝劑工作原理絮凝沉淀法是選用絮凝劑配制成水溶液加入到水中，便會(huì)使膠體產(chǎn)生32一、無(wú)機(jī)絮凝劑：是水處理劑中用量最大的品種。主要品種有Al2(SO4)3

、FeCl3；聚合氯化鋁（PAC）、聚合硫酸鐵（PFS）等低分子絮凝劑價(jià)格低、貨源充足、但因其用量大、殘?jiān)?、效果?故無(wú)機(jī)絮凝劑的發(fā)展已經(jīng)基本上完成了低分子向高分子的轉(zhuǎn)變。12.4絮凝劑

一、無(wú)機(jī)絮凝劑：低分子絮凝劑價(jià)格低、貨源充足、但因其用量大、33二有機(jī)高分子絮凝劑：包括陽(yáng)離子型，陰離子型，非離子型。最早的高分子絮凝劑是淀粉、海藻酸鈉等天然高分子絮凝劑；1940年美國(guó)氰胺公司開發(fā)成功聚丙烯酰胺以后，才有了合成的高分子絮凝劑。它們的應(yīng)用前途廣闊，發(fā)展非常迅速。有機(jī)高分子絮凝劑大分子中可以帶-COOH、-NH2、-SO3H、-OH等親水基團(tuán)，具有鏈狀、環(huán)狀等多種結(jié)構(gòu)。因其活性基團(tuán)多，分子量高，具有用量少，浮渣產(chǎn)量少，絮凝能力強(qiáng)，絮體容易分離，除油及除懸浮物效果好等特點(diǎn)12.4絮凝劑

二有機(jī)高分子絮凝劑：最早的高分子絮凝劑是淀粉、海藻酸鈉等天然34

陽(yáng)離子型聚二甲基二烯丙基氯化銨（PDADMA）。陽(yáng)離子型35

2、陰離子型主要有(1)聚丙烯酸及其鹽以及聚丙烯酰胺的加堿水解物等聚合物。

(2)丙烯酰胺和苯乙烯磺酸鹽、木質(zhì)磺酸鹽、丙烯酸、甲基丙烯酸等共聚物。

12.4絮凝劑

3、非離子型非離子型有機(jī)高分子絮凝劑主要是聚丙烯酰胺。它由丙烯酰胺聚合而得。

2、陰離子型12.4絮凝劑3、非離子型3612.5殺菌滅藻劑

微生物污垢在循環(huán)冷卻系統(tǒng)中是極難避免的。循環(huán)冷卻系統(tǒng)的溫度是微生物生存與繁殖的理想溫度，水中固有的雜質(zhì)及人為添加的防垢、防蝕藥劑正提供了微生物所需的營(yíng)養(yǎng)，巨大的傳熱表面為微生物提供了棲息繁衍的場(chǎng)所。微生物在冷卻水系統(tǒng)中繁殖形成粘泥，使傳熱效率下降，加速金屬腐蝕，影響輸水，粘泥腐敗后產(chǎn)生臭味，使水質(zhì)變差。12.5殺菌滅藻劑微生物污垢在循環(huán)冷卻系統(tǒng)中是極371．防止冷卻水系統(tǒng)滲入營(yíng)養(yǎng)物和懸浮物營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)入系統(tǒng)主要通過補(bǔ)充水、大氣和設(shè)備泄漏三條途徑。磷系和胺系藥劑的分解也提供部分營(yíng)養(yǎng)物。對(duì)原水進(jìn)行混凝沉淀和過濾預(yù)處理可去除大部分懸浮物和微生物。2．投加殺菌滅藻劑在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中投加殺菌滅藻劑是目前抑制微生物的通行方法。殺菌滅藻劑以各種方式殺傷微生物、如重金屬可穿透細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中，破壞維持生命的蛋白質(zhì)基團(tuán)。冷卻水系統(tǒng)中微生物生長(zhǎng)繁殖的控制方法1．防止冷卻水系統(tǒng)滲入營(yíng)養(yǎng)物和懸浮物冷卻水系統(tǒng)中微生物生38一、氧化型：氯氣；NaClO；ClO2

；H2O2

；KMnO4；O3等。（1)氯代酚類：氯代酚吸附在細(xì)胞壁上，并滲透到細(xì)胞質(zhì)中，與細(xì)胞質(zhì)作用形成膠體溶液，并使蛋白質(zhì)沉淀，從而殺死微生物。氯代酚毒性大，對(duì)人的眼、鼻等粘膜和皮膚有刺激，對(duì)魚類和動(dòng)物也具有較高毒性。（2）季胺鹽類：是一種陽(yáng)離子型表面活性劑，它吸到微生物上，能破壞細(xì)胞的半透膜組織，引起細(xì)胞內(nèi)代謝物質(zhì)和輔酶漏泄，從而殺滅細(xì)菌。(3)有機(jī)氮硫類：有機(jī)氮硫類藥劑與蛋白質(zhì)中的半胱氨酸基結(jié)合，使酶喪失功能，微生物死亡。二、非氧化型一、氧化型：氯氣；NaClO；ClO2；H2O2；39精品課件！精品課件！40精品課件！精品課件！41

復(fù)習(xí)思考題：水處理劑包括哪些產(chǎn)品？2.常見的阻垢劑有哪些？3.寫出ATMP的工業(yè)合成方法？4.常見殺菌滅藻劑有哪些？5.常見絮凝劑有哪些種類，各舉1~2個(gè)例子復(fù)習(xí)思考題：水處理劑包括哪些產(chǎn)品？2.常見的阻垢劑有哪些？42一、水處理劑即水處理化學(xué)品。它主要是指為了除去水的大部分有害物質(zhì)（如腐蝕物，重金屬及Ca2+、Mg2+離子，污垢和微生物等）得到符合要求的民用或工業(yè)用水而在水處理過程中添加的化學(xué)藥品。12.1概述水處理的意義和作用：水處理對(duì)于提高水質(zhì)、防止結(jié)垢、腐蝕、菌藻滋生和環(huán)境污染，保證工業(yè)生產(chǎn)的高效、安全和長(zhǎng)期運(yùn)行，并對(duì)節(jié)水、節(jié)能、節(jié)材和環(huán)境保護(hù)等方面均有重大意義。一、水處理劑即水處理化學(xué)品。它主要是指為了除去水的大部分有害43水處理化學(xué)品課件44水處理化學(xué)品課件45上圖鍋爐因?yàn)榻Y(jié)垢和腐蝕交替發(fā)生，，鍋爐內(nèi)壁布滿了垢物和銹瘤，嚴(yán)重危及鍋爐安全，影響熱交換。下圖采用了多功能水處理劑，鍋爐內(nèi)老垢和銹瘤全部消除，并在換熱面形成了一層黑褐色的保護(hù)模，防止了水垢附著和腐蝕發(fā)生，即節(jié)省了燃料，又延長(zhǎng)了鍋爐的使用壽命。上圖鍋爐因?yàn)榻Y(jié)垢和腐蝕交替發(fā)生，，鍋爐內(nèi)壁布滿了垢物和銹瘤，46二、通常水處理劑包括三類產(chǎn)品：1通用化學(xué)品：原指用于水處理的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品，如Al2(SO4)3等。2專用化學(xué)品：包括活性炭、離子交換樹脂和有機(jī)聚合物，絮凝劑等。3配方化學(xué)品：包括緩蝕劑、阻垢劑、殺菌劑、燃燒助劑等。12.1概述水處理化學(xué)品具有較強(qiáng)的轉(zhuǎn)一性。按應(yīng)用目的可將水處理化學(xué)品分成兩大類。1凈化水：PH值調(diào)節(jié)劑、氧化還原劑、吸附劑、活性炭和離子交換樹脂、混凝劑和絮凝劑等；2特殊工業(yè)目的：緩蝕劑、阻垢分散劑、殺菌滅藻劑、軟化劑等。復(fù)配型水處理劑是主要的應(yīng)用形式，具有多功能，應(yīng)用方便的優(yōu)點(diǎn)。二、通常水處理劑包括三類產(chǎn)品：12.1概述水處理化學(xué)品47

三、水處理劑在我國(guó)的生產(chǎn)及應(yīng)用狀況：目前，我國(guó)水處理劑的主要品種有阻垢劑、緩蝕劑、分散劑、絮凝劑、殺菌滅藻劑、凈水劑、離子交換樹脂等幾大類?？偟纳a(chǎn)廠家多是生產(chǎn)能力小，經(jīng)營(yíng)規(guī)模小，生產(chǎn)品種主要是剖析、仿制或依據(jù)國(guó)外專利研制的，發(fā)展和生產(chǎn)歷史短，科研經(jīng)費(fèi)有限，因此基礎(chǔ)薄弱，技術(shù)比較落后，整體水平不高，與國(guó)外相比還有較大差距。12.1概述三、水處理劑在我國(guó)的生產(chǎn)及應(yīng)用狀況：12.1概述4812.2阻垢劑

水垢的生成水垢一般由CaCO3、Ca3(PO4)2、CaSO4、硅酸鈣(鎂)等微溶鹽組成。這些鹽的溶解度很小，如在0℃時(shí)，CaCO3的溶解度是20mg/L，Ca3(PO4)2的溶解度只有0.1mg/L，而且它們的溶解度隨pH值和水溫的升高而降低，因此特別容易在溫度高的傳熱部位達(dá)到過飽和狀態(tài)而結(jié)晶析出，當(dāng)水流速度較小或傳熱面較粗糙時(shí)，這些結(jié)晶就容易沉積在傳熱表面上形成水垢。12.2阻垢劑水垢的生成水垢一般由CaCO3、Ca3(4912.2阻垢劑

水垢的控制1．從水中除去成垢離子

包括離子交換法和石灰軟化法等2．加酸或通CO2，降低pH，穩(wěn)定重碳酸鹽3．投加阻垢劑12.2阻垢劑水垢的控制1．從水中除去成垢離子

5012.2阻垢劑

一、阻垢劑的種類

1、阻垢緩蝕劑2、阻垢分散劑在工業(yè)水處理中，把加入到水中用于防止水垢和泥垢的產(chǎn)生或抑制其沉積生長(zhǎng)的化學(xué)藥劑統(tǒng)稱為阻垢劑。12.2阻垢劑一、阻垢劑的種類1、阻垢緩蝕劑在工5112.2阻垢劑

二、阻垢劑的作用原理結(jié)垢是水中微溶鹽結(jié)晶沉淀的結(jié)果。在鹽類過飽和溶液中，首先產(chǎn)生晶核，再形成少量微晶粒，并按一種特有的次序排列起來(lái)，使小晶粒不斷長(zhǎng)大，形成大晶體。如果投加某些藥劑，破壞或控制結(jié)晶的某一進(jìn)程，水垢就難以形成。具有阻垢性能的藥劑包括螯合劑、抑制劑和分散劑。螯合劑與陽(yáng)離子形成螯合物或絡(luò)合物，將金屬離子封閉起來(lái)，阻止其與陰離子反應(yīng)生成水垢。抑制劑能擴(kuò)大物質(zhì)結(jié)晶的不穩(wěn)定區(qū)，在相當(dāng)大的過飽和程度上將結(jié)垢物質(zhì)穩(wěn)定在水中不析出。12.2阻垢劑二、阻垢劑的作用原理結(jié)垢是水中52三、阻垢緩蝕劑1、有機(jī)多元膦酸按結(jié)構(gòu)可分為四大類：亞甲基膦酸型、同碳二膦酸型、羧酸膦酸類和聚合膦酸型指兼具阻垢和緩蝕作用的水處理劑膦酸鹽能吸附在水垢的微小晶粒上，阻礙結(jié)晶成長(zhǎng)為大的顆粒(水垢)。如在常溫下100mg/L的碳酸鈣可成垢析出，但是加有1mg/L

ATMP時(shí)，即使將水加熱到90℃，碳酸鈣仍可穩(wěn)定地存在24h以上而不析出℃。采取膦酸鹽作防垢劑時(shí)，水的碳酸鹽硬度可以放寬到3.5mmol/L。這種原水相當(dāng)于我國(guó)大多數(shù)天然水的水質(zhì)。膦酸鹽的C-P結(jié)構(gòu)相當(dāng)穩(wěn)定，使其不易水解而能長(zhǎng)時(shí)間保持阻垢的藥效。膦酸鹽處理效果優(yōu)于磷酸鹽，但比磷酸鹽更容易引起水體富營(yíng)養(yǎng)化，在國(guó)外，它們已被限制使用三、阻垢緩蝕劑1、有機(jī)多元膦酸指兼具阻垢和緩蝕作用的水處理劑53三、阻垢緩蝕劑①氨基三亞甲基膦酸（ATMP）的結(jié)構(gòu)式為：m.p.212℃,無(wú)色晶體，溶于水、乙醇、丙酮等，1％水溶液的pH值為1.4±0.2。三、阻垢緩蝕劑①氨基三亞甲基膦酸（ATMP）的結(jié)構(gòu)式為：54合成方法有兩種：2.氮化三乙酸與亞磷酸反應(yīng)合成法。方法2副反應(yīng)少，產(chǎn)品質(zhì)量好，產(chǎn)率較高，但原料難得，成本高，因此工業(yè)生產(chǎn)多采用方法1。1.三氯化磷（或亞磷酸）與氯化銨和甲醛在酸性介質(zhì)中一步合成合成方法有兩種：2.氮化三乙酸與亞磷酸反應(yīng)合成法。方法2副5512.2阻垢劑②1-羥基次乙基二膦酸（HEDP）的結(jié)構(gòu)式為：白色晶體，m.p.198—199℃，易溶于水，甲醇。合成方法1：以三磷酸和冰醋酸為原料或亞磷酸與醚酐，乙酰氯為原料:12.2阻垢劑②1-羥基次乙基二膦酸（HEDP）的結(jié)56合成方法之一：以三氯化磷和冰醋酸為原料+H3PO4+CH3COCl合成方法之一：以三氯化磷和冰醋酸為原料+H3PO4+CH3C5712.2阻垢劑其分子中同時(shí)含有-PO3H2和-COOH基團(tuán)，阻垢和緩蝕性能俱佳。能在高硬度，高堿度，高氯含量和高溫下使用。代表性品種：1，1，-二磷酸丙酸基磷酸鈉(BPBP)：能與Ca2+、Mg2+等金屬離子形成各種組成穩(wěn)定的絡(luò)合物，對(duì)CaCO3、CaSO4、CaSiO3等均具有優(yōu)良的抑制和增溶作用，對(duì)碳鋼的緩蝕性也很好。2、有機(jī)膦羧酸：12.2阻垢劑其分子中同時(shí)含有-PO3H2和-COOH基5812.2阻垢劑合成反應(yīng)：2-磷酸基丁烷-1,2,4-三羧酸（PBTCA）：的合成反應(yīng)：12.2阻垢劑合成反應(yīng)：2-磷酸基丁烷-1,2,4-三羧59水處理化學(xué)品課件60四、阻垢分散劑均聚物：聚丙烯酸鈉，聚馬來(lái)酸，聚甲基丙烯酸鈉等。其中PAA的應(yīng)用最為廣泛指對(duì)水中固體微粒具有較好分散性能的水溶性聚合物常用的主要是聚羧酸類物質(zhì)。共聚物：丙烯酸-丙烯酰胺共聚物，馬來(lái)酸酐-丙烯酸聚合物，苯乙烯磺酸-馬來(lái)酸共聚物。含有-COOH，–SO3H，-OH等官能團(tuán)。一般聚丙烯酸的相對(duì)分子質(zhì)量在103左右，即聚合度在10-15，阻垢效果較好。四、阻垢分散劑均聚物：聚丙烯酸鈉，聚馬來(lái)酸，聚甲基丙烯酸鈉等61聚丙烯酸的合成1、制備丙烯酸①丙烯直接氧化②丙烯腈水解制備2、制備聚丙烯酸聚丙烯酸的合成1、制備丙烯酸①丙烯直接氧化②丙烯腈水62在循環(huán)水處理中，常將膦酸鹽與聚羧酸鹽配合使用，組成復(fù)配的水質(zhì)穩(wěn)定劑。此時(shí)既可有膦酸鹽的阻垢作用，又有聚羧酸鹽的分散作用。兩者協(xié)同作用的結(jié)果，可以使循環(huán)水的極限碳酸鹽硬度達(dá)到10mmol/L或更高，從而使循環(huán)水的濃縮倍率進(jìn)一步提高。

在循環(huán)水處理中復(fù)配的水質(zhì)穩(wěn)定劑比單獨(dú)使用某種藥劑的情況多。一方面是從水處理效果方面考慮，另一方面也是從商業(yè)和營(yíng)利角度考慮。除了已有馬丙共聚物、膦羧酸鹽等復(fù)合藥劑供應(yīng)外，更多的商家把膦酸鹽與聚羧酸鹽以1:1～2:1復(fù)配，或再加10%左右的BTA(苯并三氮唑)作為緩蝕阻垢劑。

五、復(fù)配的水質(zhì)穩(wěn)定劑在循環(huán)水處理中，常將膦酸鹽與聚羧酸鹽配合使用，組成復(fù)配的6312.3緩蝕劑緩蝕劑是一類能有效地阻止和減少金屬與腐蝕介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)而延緩腐蝕的添加劑。緩蝕機(jī)理：1、將水由酸性調(diào)為中性或堿性，從而達(dá)到延緩腐蝕的目的。一般為有機(jī)胺類；2、

在與水接觸的金屬表面上形成一層保護(hù)膜，將金屬表面與水環(huán)境隔離，從而達(dá)到緩蝕的目的。這是大多數(shù)緩蝕劑的緩蝕機(jī)理12.3緩蝕劑緩蝕劑是一類能有效地阻止和減少金屬與腐蝕64腐蝕的控制控制腐蝕的基本方法有三類：(1)通過電鍍或浸涂的方法在金屬表面形成防腐層使金屬和循環(huán)水隔絕；(2)使用電極電位比鐵低的鎂、鋅等犧牲陽(yáng)極與需要保護(hù)的設(shè)備連接，使設(shè)備成為陰極而受到保護(hù)?；蛘邔⑿枰Ｗo(hù)的設(shè)備接到直流電源的負(fù)極上，設(shè)備在外加電流作用下作為陰極而受到保護(hù)；(3)向循環(huán)水中投加無(wú)機(jī)或有機(jī)緩蝕劑、使金屬表面形成一層均勻致密、不易剝落的保護(hù)膜，這是目前國(guó)內(nèi)外普遍采用的處理方法。腐蝕的控制控制腐蝕的基本方法有三類：65緩蝕劑的種類及特性：緩蝕劑的種類及特性：66一、無(wú)機(jī)緩蝕劑1、鉻酸鹽：是最早使用的緩蝕劑。氧化性強(qiáng)，能與鐵、鋁等金屬形成致密的鈍化膜抑制腐蝕。常與聚磷酸鹽、水溶性聚合物等組成鉻配方。具有效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、沒有細(xì)菌繁殖、價(jià)格低等特點(diǎn)，緩蝕性能極佳。但有毒，不主張用。常用的鉻酸鹽有重鉻酸鈉、重鉻酸鉀、鉻酸鈉、鉻酸鉀等。鉻酸鈉的制備：用重鉻酸鈉母液中和鉻酸鈉堿性溶液即可得到鉻酸鈉2Fe+2Na2CrO4+2H2O→Fe2O3+Cr2O3+4NaOH鉻酸鈉(Na2CrO4)在中性水溶液中，可使鐵氧化成Fe2O3，并與鉻酸鈉的還原產(chǎn)物Cr2O3形成復(fù)合氧化物保護(hù)膜。一、無(wú)機(jī)緩蝕劑1、鉻酸鹽：鉻酸鈉的制備：2Fe+2Na2C672、鉬酸鹽和鎢酸鹽鎢酸鈉：Na2WO4.2H2O的制備黑鎢礦用燒堿分解。鉬酸鈉：Na2MoO4.2H2O的制備鉬酸鹽氧化性低于鉻酸鹽。一般與有機(jī)磷酸鹽或鋅鹽復(fù)配使用，加入聚羧酸鹽可增加分散和抑制結(jié)垢的能力。鎢酸鹽無(wú)毒無(wú)公害，開發(fā)前景廣闊。2、鉬酸鹽和鎢酸鹽鎢酸鈉：Na2WO4.2H2O的制備鉬酸鈉6812.3緩蝕劑3、聚磷酸鹽：

結(jié)構(gòu)：(MPO3)n(M：Na、K)n：14-20屬于沉淀膜型緩蝕劑。與鋅鹽復(fù)合使用可起增效作用，能生成Zn3(PO4)2或(Zn,Fe)3(PO4)2沉淀出來(lái)并緊緊粘附于金屬表面，緩蝕效果更好。由于沉淀型緩蝕膜沒有和金屬表面直接結(jié)合，而且是多孔的，往往出現(xiàn)在金屬表面附著不好的現(xiàn)象，緩蝕效果不如氧化型膜常見的鎢水處理劑配方：Na2WO4，100mg/kg；聚馬來(lái)酸酐：4mg/kg；HEDP：4mg/kg12.3緩蝕劑3、聚磷酸鹽：常見的鎢水處理劑配方：69二、有機(jī)緩蝕劑它們一般是含N、S、O的有機(jī)化合物。例如：有機(jī)胺類緩蝕劑（可分為胺類、環(huán)胺類、酰胺類和酰胺羧酸類等）有機(jī)緩蝕劑具有極性基團(tuán)，可被金屬的表面電荷吸附，被吸附在金屬表面，阻礙離子的放電，從而阻止或減緩相應(yīng)電化學(xué)的反應(yīng)。多用于酸性介質(zhì)。二、有機(jī)緩蝕劑它們一般是含N、S、O的有機(jī)化合物。70有機(jī)緩蝕劑緩蝕機(jī)理有機(jī)緩蝕劑在酸性介質(zhì)中與H+結(jié)合.RNH2+H+RNH3+RNH3+,以單分子層被吸附在金屬表面,使酸性介質(zhì)中的H+難以接近金屬表面，從而阻礙金屬腐蝕。

RRSOH+RRS=O+H+

RRSOH+有機(jī)緩蝕劑緩蝕機(jī)理有機(jī)緩蝕劑在酸性介質(zhì)中與H+結(jié)合.RNH37112.4絮凝劑

在水處理過程中，凡能使水溶液中的溶質(zhì)、膠體或懸浮顆產(chǎn)生深沉的物質(zhì)都叫做絮凝劑或混凝劑。無(wú)機(jī)絮凝劑：鋁鹽和鐵鹽：Al2(SO4)3;FeCl3有機(jī)絮凝劑：陽(yáng)離子型，陰離子型，非離子型。其應(yīng)用包括：在原水處理中可用于除濁，脫色，除臭及除去其它雜質(zhì)；在廢水處理中，用于脫除廢水中的油類，重金屬類，有毒有害物質(zhì)等，絮凝技術(shù)還用于選礦和污泥脫水等。

陽(yáng)離子型：聚硫脲鹽酸鹽，水溶性氨基樹脂，聚乙烯基吡啶鹽酸鹽。12.4絮凝劑在水處理過程中，凡能使水溶液中的溶質(zhì)7212.4絮凝劑

在水處理過程中，凡能使水溶液中的溶質(zhì)、膠體或懸浮顆產(chǎn)生深沉的物質(zhì)都叫做絮凝劑或混凝劑。其應(yīng)用包括：在原水處理中可用于除濁，脫色，除臭及除去其它雜質(zhì)；在廢水處理中，用于脫除廢水中的油類，重金屬類，有毒有害物質(zhì)等，絮凝技術(shù)還用于選礦和污泥脫水等。絮凝劑按照其化學(xué)成分總體可分為無(wú)機(jī)絮凝劑和有機(jī)絮凝劑兩類。其中無(wú)機(jī)絮凝劑又包括無(wú)機(jī)凝聚劑和無(wú)機(jī)高分子絮凝劑;有機(jī)絮凝劑又包括合成有機(jī)高分子絮凝劑、天然有機(jī)高分子絮凝劑和微生物絮凝劑。12.4絮凝劑在水處理過程中，凡能使水溶液中的溶質(zhì)73絮凝沉淀法是選用絮凝劑配制成水溶液加入到水中，便會(huì)使膠體產(chǎn)生壓縮雙電層，使廢水中的懸浮微粒失去穩(wěn)定性，膠粒物相互凝聚使微粒增大，形成絮凝體、礬花。絮凝體長(zhǎng)大到一定體積后即在重力作用下脫離水相沉淀，從而去除廢水中的大量懸浮物，達(dá)到水處理的效果。為提高分離效果，可適時(shí)、適量加入助凝劑。處理后的污水在色度、含鉻、懸浮物含量等方面基本上可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。絮凝劑工作原理絮凝沉淀法是選用絮凝劑配制成水溶液加入到水中，便會(huì)使膠體產(chǎn)生74一、無(wú)機(jī)絮凝劑：是水處理劑中用量最大的品種。主要品種有Al2(SO4)3

、FeCl3；聚合氯化鋁（PAC）、聚合硫酸鐵（PFS）等低分子絮凝劑價(jià)格低、貨源充足、但因其用量大、殘?jiān)?、效果?