1、水處理化學(xué)品,水資源,全球總貯水量估計(jì)為 13.9 億立方千米, 其中海洋就占 97.2, 而淡水總量僅為 0.36 億立方千米, 除冰川和冰帽之外, 可利用的淡水總量不足世界總貯水量的 1。這部分淡水與人類的關(guān)系最密切, 并且具有經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值, 雖然在較長時(shí)間內(nèi)可以保持平衡, 但在一定時(shí)間、空間范圍內(nèi), 其數(shù)量卻是有限的, 并非取之不盡, 用之不竭。,水危機(jī),1.水的危機(jī) 水是生命的源泉，是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈。在3月18日，聯(lián)合國發(fā)出警告，除非各國政府采取有力措施。到2025年，世界上就將有近1/3的人口(23億人)無法獲得安全的飲用水，其主要原因是這些地區(qū)的水資源短缺。 目前，隨著人類生產(chǎn)

2、的發(fā)展和生活水平的提高，用水量以每年接近5%的速度遞增，照此下去，每15年用水總量就翻一番，在2030年以前，地球上將有1/3以上的人面臨淡水資源危機(jī)。,水危機(jī)產(chǎn)生的原因,(1) 自然條件的影響 (2) 城市與工業(yè)區(qū)集中發(fā)展 (3) 水體污染破壞了有限的水資源 (4) 用水浪費(fèi),(1) 自然條件的影響,淡水在地球上的分布極不均勻, 而且受氣候變化的影響, 所以許多國家和地區(qū)用水甚缺。 例如我國華北和西北處于干旱或半干旱氣候區(qū), 季節(jié)性缺水很嚴(yán)重；北非和南撒哈拉地區(qū)、阿拉伯半島、伊朗南部、巴基斯坦和西印度是年降雨長期平均變化最大的區(qū)域, 其變化的幅度超過40, 美國西南部、墨西哥西北部、非洲西南

3、部、巴西最東端以及智利部分地區(qū)也是如此。,(2) 城市與工業(yè)區(qū)集中發(fā)展,用水量的增加表現(xiàn)在三個(gè)方面: 公共用水、工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水。 公共用水僅占很小比例(全球56） 在工業(yè)用水中, 主要是能源部門、冶金工業(yè)、化學(xué)工業(yè)等部門的冷卻用水量, 如在熱電廠, 每生產(chǎn)1000千瓦時(shí)電, 需用水200500立方米; 農(nóng)業(yè)用水的消耗主要是灌溉用水,(3) 水體污染破壞了有限的水資源 這是造成水危機(jī)的重要原因之一 (4) 用水浪費(fèi) 城市生活用水浪費(fèi)最大的是管網(wǎng)和衛(wèi)生設(shè)備的漏水。據(jù)估計(jì)北京市漏水量占總用水量的1040, 最嚴(yán)重住宅區(qū)可達(dá)70。 占工業(yè)用水的70的工業(yè)冷卻水必須采用循環(huán)冷卻水處理技術(shù),我國水資源

4、的危機(jī),中國水資源總量為28萬億立方米，居世界第4位，次于加拿大、巴西和俄羅斯，略多于美國和印尼，占世界水資源總量的7%，但中國人均水資源2304m3/人，處于缺水上下限(30001000 m3/人)的中值，在世界銀行近年做連續(xù)資源統(tǒng)計(jì)的13個(gè)國家中居第82位，只有世界平均水平的31%，屬于水資源緊缺的國家(以上均按1998/99世界銀行年度報(bào)告最新統(tǒng)計(jì)),中國的水資源分布很不均勻： 北方人均水資源僅為995.4立方米/人，屬于嚴(yán)重缺水，并由于水污染和水土流失使情況更為惡化；南方人均水資源量雖然超過人均3000立方米/人的缺水上限，但由于分布不均(如上海僅為185立方米/人)和污染嚴(yán)重，使得工

5、業(yè)、農(nóng)業(yè)和人民生活將得不到按現(xiàn)模式發(fā)展的足夠水資源供應(yīng)。,節(jié) 水,（1）節(jié)約用水 農(nóng)業(yè)用水占工農(nóng)業(yè)和生活用水的75%左右，節(jié)水工作應(yīng)以農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉為重點(diǎn)。目前我國的萬元工業(yè)產(chǎn)值耗水量一般是發(fā)達(dá)國家的1020倍，個(gè)別行業(yè)達(dá)45倍；我國每公斤糧食的耗水量是發(fā)達(dá)國家的23倍；我國城市人均耗水量已接近發(fā)達(dá)國家的中等水平。,（2）提高水的重復(fù)利用率 提高水的重復(fù)利用率指工業(yè)生產(chǎn)的循環(huán)用水。目前我國工業(yè)生產(chǎn)用水的重復(fù)利用率約為40%，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家75%85%的水平。 （3）污水資源化 污水資源化指通過污水處理提高水的類別，從而使該排放掉的污水分別達(dá)到生態(tài)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)或生活用水的標(biāo)準(zhǔn)，使其資源化，是跨類別

6、的廣義重復(fù)利用。,水工業(yè),（1）水工業(yè)企業(yè) 水工業(yè)企業(yè)將給水排水有機(jī)地統(tǒng)一起來。水是一種可再生資源，取水是對自然資源水的加工活動(dòng)；排水是對廢水進(jìn)行處理的工業(yè)活動(dòng)不可偏廢任何一方。,（2）水工業(yè)制造業(yè) 水工業(yè)制造業(yè)是由生產(chǎn)給水排水行業(yè)所需的機(jī)電、化工、生物、冶金、材料以及電子等技術(shù)裝備產(chǎn)品的工業(yè)部門無形中組成的工業(yè)系統(tǒng)，它是給排水事業(yè)的支柱工業(yè)，必須與給排水事業(yè)同步發(fā)展。 （3）水工業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè) 科技進(jìn)步可以有效地為水工業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供可靠的依據(jù)和手段，促進(jìn)水工業(yè)管理水平的提高，并提高水資源綜合利用效率和經(jīng)濟(jì)效益，提供保護(hù)水資源和生態(tài)環(huán)境的有效手段。,12.1 概述 12.2 各類水處理劑 一

7、.阻垢劑 二.緩蝕劑 三.絮凝劑 四.殺菌滅藻劑 12.3我國水處理劑發(fā)展方向,目錄,一.水處理的意義 水處理具有兩個(gè)方面的作用：一方面是凈化改善水質(zhì)，使之適應(yīng)需要；另一方面是加入處理藥劑以保護(hù)用水設(shè)備免受水質(zhì)污染。,12.1 概述,水處理方法的分類 按學(xué)科分類 根據(jù)水的來源分類 按處理工藝分類,水處理劑指為了除去水中的大部分有害物 質(zhì)（如腐蝕物、金屬離子、污垢及微生物 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)試劑。,二.水處理劑的概念,三.水處理劑的法規(guī)要求,1.環(huán)保要求 2.安全性要求 3.其它性能要求,一.阻垢劑 1.概念：能夠防止水垢和污垢產(chǎn)生或抑制其沉積 生長的

8、化學(xué)試劑，包括阻垢緩蝕劑和阻垢分散劑。,12.2 各類水處理劑,2.水垢形成機(jī)理和阻垢作用機(jī)理,（1）.水垢形成機(jī)理,(2)防止水垢形成采用的方法 防止生成晶核或臨界晶核 防止晶核生長 分散晶核,各種水系統(tǒng)中都溶解有各種鹽類，在稀溶液中它們呈離子、螯合物或單分子狀態(tài)存在；在過飽和溶液中，就會(huì)生成晶核，晶核生長可得到沉淀物。,（3）.阻垢劑的阻垢作用,阻垢劑與水中的金屬離子形成可溶性的穩(wěn)定配合物，從而避免了金屬離子與陰離子結(jié)合為垢類物質(zhì)。 用陰離子或非離子型聚合物把形成垢的懸浮顆粒包圍起來，使之帶有足夠的相同電荷，通過靜電作用，使顆粒間相互排斥，從而降低粘結(jié)能力，使成垢顆粒穩(wěn)定在分散狀態(tài)。 阻垢

9、劑摻雜在已形成的晶體結(jié)構(gòu)中，使規(guī)則的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變，晶體顆粒不在固體表面成垢，而懸浮在流動(dòng)水中。,3.阻垢劑種類,膦酸鹽 無機(jī)縮合磷酸鹽 有機(jī)膦酸鹽 膦酸酯 合成高分子電解質(zhì) 天然高分子電解質(zhì) 螯合物型,阻垢劑,非磷酸鹽系,磷酸鹽系,聚合物型,（同時(shí)具有阻垢和緩蝕作用）,（阻垢分散劑）,4. 磷酸鹽系阻垢劑,（1）磷酸鹽 作用原理：磷酸鹽與水中的硬度成分反應(yīng)，使硬度 成分變成懸浮沉淀物，同時(shí)，堿調(diào)節(jié)劑和鎂的硬度 組分反應(yīng)，形成懸浮物。,常用物質(zhì)：磷酸三鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉。,（2）無機(jī)縮合磷酸鹽,無機(jī)縮合磷酸鹽作用原理： 在水中離解成帶磷酸根基的高價(jià)陰離子，這些陰離子強(qiáng)烈地吸附在碳酸鈣

10、等鹽類的晶體表面，使晶體的晶格歪曲。 磷酸根的高價(jià)陰離子把水中小晶粒包圍起來，互相排斥起分散作用。 任何兩個(gè)相鄰的磷酸根離子均會(huì)與兩價(jià)的堿土金屬離子形成螯合物，使成垢離子濃度降低。,常用物質(zhì)：聚磷酸鹽 聚偏磷酸鹽,（3）有機(jī)膦酸鹽,作用機(jī)理： 在水中與成垢離子形成穩(wěn)定的螯合物。 在水中與已形成碳酸鈣晶體中的鈣形成穩(wěn)定螯合物。 在水中形成的螯合物包圍碳酸鈣小晶粒，使晶粒不能進(jìn)一步長大。 破壞碳酸鈣晶體，使晶格發(fā)生畸變。,常用物質(zhì)：羥基亞乙基二磷酸鹽（HEDP）； 乙二胺四亞甲基膦酸鹽（）等。,.聚合物型阻垢劑（阻垢分散劑）,是水溶性聚合物，加入水中對固體微粒具有較好分散性能。 包括合成高分子聚合

11、物和天然高分子聚合物。,（）天然高分子聚合物 木質(zhì)素 淀粉 丹寧,（）合成高分子聚合物,均聚物（聚丙烯酸（鈉）PAA，聚甲基丙烯酸PMAA） 陰離子型 二元共聚物（丙烯酸/馬來酸共聚物，PAA富馬酸/烯丙基磺酸共聚物FA-PSA） 多元共聚物（丙烯酸/丙烯酸甲酯/丙烯酰胺共聚物） 非離子型均聚物（聚丙烯酰胺PAM，部分水解的聚丙烯酰胺） 陽離子型均聚加成物（聚馬來酸乙醇胺加成物）,阻垢劑研究動(dòng)態(tài),（）非交聯(lián)無規(guī)共聚物阻垢分散劑 （）氧化淀粉型阻垢劑,主要以丙烯酸和，烯烴不飽和酯共聚而成，對水中的磷酸鹽、硅酸鹽、碳酸鹽、等具有良好的抑垢及沉積能力，無毒，可用于各種水系統(tǒng)。,由氧化多糖和含羧基的丙

12、烯酸聚合物或馬來酸聚合物水解復(fù)合的阻垢劑。在高溫條件下，對防止水垢有極為顯著的功效。,（）共聚物與有機(jī)膦化合物阻垢劑 （）羧酸、磺酸、季銨三元共聚物,復(fù)配型阻垢劑，適用于工業(yè)加熱系統(tǒng)和冷卻 水系統(tǒng)。共聚物為馬來酸（或馬來酸酐)和乙烯磺酸(或其鹽的水溶液)的共聚產(chǎn)物;有機(jī)膦化合物為氨基三亞甲基膦酸或羥基亞乙基二膦酸。,可用于冷卻水、鍋爐水等各種水系統(tǒng)，可防止多種沉淀的產(chǎn)生。,（）亞烷基膦酸阻垢劑 （6）多極性有機(jī)化合物和硼化物,防止金屬離子沉淀，可復(fù)配使用，大大提高 阻垢效果。,復(fù)配型阻垢劑，能有效抑制無定形硅垢的形成。,（7）共聚物、膦酸鹽和胺基羧酸鹽 （）膦羧酸和聚合膦羧酸,復(fù)配型阻垢劑，適

13、用于高溫和高壓水系統(tǒng)使用。 其中，共聚物為馬來酸與苯乙烯磺酸共聚，膦酸 鹽為水溶性氨基磷酸鹽。,復(fù)配型阻垢劑，適用于各種水系統(tǒng)?？梢种聘鞣N水垢和 沉積物形成，對硫酸鈣垢抑制特別有效。,二.緩蝕劑,概念：添加到水溶液介質(zhì)中能抑制或降低金屬和合金腐蝕速度，改變金屬和合金腐蝕電極過程的一類添加劑。 緩蝕機(jī)理 （1）將水由酸性調(diào)為中性或堿性-有機(jī)胺類 （2）在與水接觸的金屬表面上形成一層或薄或厚的膜，將金屬表面與水環(huán)境隔離，從而達(dá)到目的。,分類（按成膜機(jī)理）,.無機(jī)緩蝕劑,（1）鉻酸鹽 成膜類型：鈍化膜。 常用的鉻酸鹽：重鉻酸鈉、重鉻酸鉀、鉻酸鈉、鉻酸鉀等。 優(yōu)缺點(diǎn)：具有效率高、對不同水質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)，沒

14、有細(xì)菌繁 殖、價(jià)格低；但毒性很大，易對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。,鉻酸鈉（Na2CrO4.4H2O）的生產(chǎn)工藝,（2）鉬酸鹽,成膜類型：鈍化膜 優(yōu)缺點(diǎn)：氧化性低于鉻酸鹽，但價(jià)格較高。 使用方法：采用復(fù)配形式 以較高含量的鉬酸鹽為基礎(chǔ)，同時(shí)含有較低濃度的有機(jī)磷酸鹽； 利用低濃度鉬酸鹽，同時(shí)使用有機(jī)磷酸鹽或鋅鹽。,（3）鎢酸鹽,成膜類型：鈍化膜 優(yōu)點(diǎn)：鎢酸鹽水處理劑無毒無公害，開發(fā)前景廣闊。,有機(jī)緩蝕劑,主要用于鍋爐水處理、油田注水或污水回用及酸 性介質(zhì)中材料與設(shè)備的保護(hù)。 使用的有機(jī)緩蝕劑主要為有機(jī)胺類。,緩蝕劑研究動(dòng)態(tài),（）國內(nèi)外緩蝕劑的理論研究 緩蝕作用機(jī)理 在緩蝕系統(tǒng)中電化學(xué)測試技術(shù)和方法 用于局

15、部腐蝕的緩蝕劑 油氣工業(yè)的緩蝕作用 處理技術(shù) 不同介質(zhì)及狀態(tài)下的腐蝕與緩蝕作用 不同領(lǐng)域緩蝕劑的應(yīng)用 其它性能對緩蝕性能的影響,（2）.緩蝕劑的開發(fā),高效、廉價(jià)的新型緩蝕劑（主要是有機(jī)緩蝕劑）的開發(fā)。 與目前廣泛使用的緩蝕劑能產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)的藥劑開發(fā)。 緩蝕與阻垢等多功能兼有的綜合藥劑的開發(fā)。,（3）.配方研究,全有機(jī)配方 鋅鹽和磷酸鹽配方 磷酸系配方 丙烯酸-丙烯醚共聚物配方 亞硝酸鹽配方 鋁系配方 丹檸酸配方 硬水中穩(wěn)定的緩蝕劑配方 銅緩蝕劑配方,三.絮凝劑,概念：在水處理過程中，凡是能使水溶液的溶質(zhì)、膠體或懸浮物顆粒產(chǎn)生絮狀沉淀的物質(zhì)都叫絮凝劑或統(tǒng)稱為混凝劑。 絮凝過程：絮凝劑中和懸浮顆粒

16、，絮凝劑的橋聯(lián)作用使絮凝顆粒粗大化，形成絮狀沉淀。 分類：無機(jī)絮凝劑、有機(jī)絮凝劑、微生物絮凝劑。,.無機(jī)絮凝劑,（1）常用物質(zhì),又稱為聚鐵或硫酸聚鐵，有液體和固體兩種形式。,聚合硫酸鐵（ PFS),投藥劑量低 適應(yīng)的水質(zhì)條件較寬 基本不用控制溶液的PH值 絮凝速度快，礬花較大 脫色、除重金屬離子，降低水中的COD、 BOD濃度和提高加氯殺菌效果等,聚合硫酸鐵（ PFS)的特點(diǎn),合成過程： 含鋁灰渣或明礬石 酸溶液反應(yīng) 聚合沉降 液體聚合氯化鋁 稀釋過濾 濃縮結(jié)晶 固體 干燥 產(chǎn)品包裝,鹽酸,聚合氯化鋁(PAC),又稱為聚鋁或堿式氯化鋁，為黃色固體或溶液。,聚合氯化鋁(PAC)的特點(diǎn),適用水質(zhì)范

17、圍較寬； 相對于硫酸鋁而言，混凝效果隨溫度變化較??； 形成絮體速度快，沉淀性能好，投加量較?。?適宜PH值范圍在59之間，過量投加一般不會(huì)出現(xiàn)膠體的再穩(wěn)定現(xiàn)象； 對設(shè)備的腐蝕作用小，對水質(zhì)影響不大。,（2）無機(jī)絮凝劑的使用特點(diǎn),無機(jī)絮凝劑有各自適用的PH值范圍。 為提高絮凝劑與懸浮物的接觸次數(shù)，充分進(jìn)行 電荷中和反應(yīng)，需要加強(qiáng)攪拌。 一般在投加無機(jī)絮凝劑后，進(jìn)行PH值的調(diào)整， 是其充分反應(yīng)后，再投加高分子絮凝劑。,5.有機(jī)高分子絮凝劑,（1）高分子絮凝劑應(yīng)具備的條件 具有水溶性 應(yīng)有吸附活性基 在水中應(yīng)有廣泛的分布,由于氫鍵結(jié)合，靜電結(jié)合、范德華力等作用對膠粒有較強(qiáng)的吸附結(jié)合力。 因?yàn)楦呔酆隙?/p>

18、的線型高分子在溶液中保持適當(dāng)?shù)纳煺剐螤睿瑥亩l(fā)揮吸附架橋作用把許多工作細(xì)小顆粒吸附后，纏結(jié)在一起。,（2）有機(jī)高分子絮凝劑的作用原理,陽離子型、陰離子型和非離子型。 優(yōu)點(diǎn)：與無機(jī)絮凝劑相比，有機(jī)絮凝劑用量 少， PH值適用范圍廣，受環(huán)境因素影響小， 處理效果好。,（3）.有機(jī)高分子絮凝劑的種類和優(yōu)點(diǎn),有機(jī)高分子絮凝劑應(yīng)用表,陽離子型合成有機(jī)高分子絮凝劑 陽離子絮凝劑對水體中帶負(fù)電荷的膠體顆粒具有強(qiáng)烈的吸附作用和電荷中和作用。 應(yīng)用廣泛的為：聚二甲基二烯丙基氯化銨 陰離子型合成有機(jī)高分子絮凝劑 丙烯酰胺-丙烯酸共聚物 非離子型合成有機(jī)高分子絮凝劑 聚丙烯酰胺（PAM）,6. 微生物絮凝劑,直接利用微生物細(xì)胞的絮凝劑（細(xì)菌、酵母等） 利用微生物細(xì)胞壁提取物的絮凝劑（葡聚糖、蛋白 質(zhì)等） 利用微生物細(xì)胞代謝產(chǎn)物的絮凝劑（多糖、多肽等）,四.殺菌劑,1.概念：在飲用水或工業(yè)水中加入的能殺死有害微生物，避免產(chǎn)生生物污泥的化學(xué)品。,生物污泥：利用水中溶解的營養(yǎng)源使細(xì)菌、絲狀菌、藻類等微生物增殖，以這些微生物為主體而混有泥沙、無機(jī)物和塵土等，從而形成了軟泥性污物的附著和堆積。,殺菌