水处理药剂学.

1、水处理药剂学参考书目：1、水处理药剂陆柱，化学工业出版社 2、水处理技术陆柱，华东理工大学出版社3、 水处理药剂及材料实用手册祁鲁梁等，中国石化出版社4、水处理剂应用手册严瑞渲编，化工出版社5、水处理药剂及配方手册严莲荷，中国石化出版社一、绪论定义、种类（按性能、用途）、研究意义2水处理药剂的发展现状3课程特点4注重两个方面能力的提高定义、种类（按性能、用途）、研究意义定义：为了节约用水、合理用水和保护环境，在水的使用过程中使用的各种材料的总称。种类：两大类（给水或工业用水处理剂与废水水处理剂）絮凝剂、吸附剂、缓蚀剂、阻垢剂、杀生剂、清洗剂、脱氧剂以及消泡剂。意义：节水（国内工业循环用水60%

2、,发达国家80%）、减污。2水处理药剂的发展现状需求逐年增长要求日益严格我国比较落后课程特点偏重于应用内容主要为一些药剂材料的介绍，较为琐碎大多数的作用机理并不确定。在药剂或材料合成方面介绍简单。4 注重两个方面能力的提高学会比较方法，根据具体情况选择合适药剂与配方学习用实验方法验证配方效果和用数据说明问题二、混凝剂与絮凝剂2.2,2.3,2.4概述 1定义 2分类：无机、有机、微生物作用机理 1胶粒的双电层结果 2胶粒的稳定性 3絮凝作用机理：压缩双电层与电荷中和、吸附架桥、卷扫沉淀（网罗捕扫）作用 4絮凝动力学：同向絮凝（布朗运动）、异向絮凝（搅拌、加药剂等外部作用）无机絮凝剂 1主要种类

3、 2作用机理 3 主要的一些无机低分子絮凝剂的性能、使用、制备简介 4主要的一些无机高分子絮凝剂的性能、使用、制备简介 5选择与开发一种絮凝剂的一般思路常见无机低分子絮凝剂的应用及特点 种类物化性能制备方法应用范围硫酸铝氯化铝硫酸亚铁三氯化铁高铁酸钾化学式了解举例了解常见无机高分子絮凝剂的应用及特点（查阅：PACPFSPFCSPASSPFSS等）有机高分子絮凝剂1概述：定义、分类、优缺点（与无机对比）2常见有机高分子絮凝剂（名称、结构式、带电性）3有机高分子絮凝剂的合成与结构设计（以PAM为例）A分类及发展分类及发展B性能的一般评价性能的一般评价C有关聚丙烯酰胺的化学反应有关聚丙烯酰胺的化学反

4、应D构效关系构效关系天然高分子絮凝剂及其改性1主要种类2多糖类碳水化合物的改性3甲壳素、壳聚糖的改性有机高分子絮凝剂的一般制备过程 1工业过程 2实验室制备过程 3制备时应该考虑构效关系。微生物絮凝剂（文献查阅与讨论）1定义及分类2制备3一些应用研究4存在问题絮凝剂的应用及影响絮凝效果的工艺条件1影响因素（复配与助凝剂）2絮凝剂选择与杯罐试验3应用技术简介（投药系统）三、缓蚀剂概述 1定义 2分类：无机、有机 3作用机理（1）金属在水中的腐蚀过程（2）缓蚀作用的三种观点：成膜、吸附机制和酸碱理论 常见无机缓蚀剂的应用及特点 种类作用机理特点应用范围铬酸盐氧化膜+吸附毒性、点蚀碳钢亚硝酸盐钝化膜

5、1、2、3铜锌、密闭硅酸盐沉淀膜1、2、3、4低浓缩倍数下金属离子Zn/Ni/Fe氧化膜沉淀膜pH局限大 浓度要求很少单独使用一般复配聚磷酸盐吸附/络合沉淀 1、2、3通常与锌复配钼/钨酸盐 络合型钝化膜价高/无毒/无污染循环冷却水/复配有机缓蚀剂1常见种类及作用类型 （1）9类 （2）三类型2一些典型有机缓蚀剂简介 （1）有机胺类 （2）有机取代羧酸 （3）有机杂环化合物 （4）季铵盐 （5）其他：肉桂醛、苯丙烯醛、桂皮醛，咪唑啉，表面活性剂及聚合物缓蚀剂。缓蚀剂的筛选1优良的缓蚀剂应具备条件：42筛选方法（1）筛选实验（2）评价方法：失重法和电化学法（3）具体步骤：a/b/c/d/e/工业

6、试用-中试缓蚀剂的复配应用举例1工业冷却水（循环冷却水）系统用时：A要分析： B如磷系水处理剂配方参考2酸洗缓蚀剂配方（1）硫酸酸洗缓蚀剂 （2）盐酸酸洗缓蚀剂四、阻垢剂概述1定义及类型2污垢的形成类型及危害3污垢的抑制方法4阻垢剂的作用机理*阻垢缓蚀剂1定义及分类2含磷有机化合物（1）有机磷酸酯：理化性能/合成工艺（2）有机膦酸及其盐类(ATMP氨基三亚甲基膦酸）理化性能/合成工艺（3）其他：阻垢分散剂1定义与分类2常用阻垢分散剂的性质、制备及应用。（1）发展（2）天然高分子化合物（3）合成聚合物五、清洗与预膜（一）清洗与清洗剂1什么是清洗，为什么要清洗2清洗方法：机械法 化学法*化学清洗法

7、的优点与局限3清洗剂：包括清洗主剂和清洗助剂两部分化学清洗法的分类：根据主剂进行分类对应的清洗剂（p28-31）（二）化学清洗方法的应用分类1根据清洗药剂与设备的接触方式：1）循环清洗（常用）2）浸没清洗3）喷淋清洗4）胶糊清洗5）泡沫清洗2从使用方式来分：1）单台设备的清洗 2）系统的清洗 3）不停车清洗续上1）单台设备清洗如锅炉清洗根据材质不同选择清洗配方，例：2）系统的清洗：A特点 B组放要求 C 应用举例3）什么是不停车清洗？为什么这么做？什么做？对药剂有什么要求？（三）钝化与预膜p31-331钝化、预膜与缓蚀的区别与联系?2预膜方法：3影响预膜效果的因素p324钝化预膜方案举例 a

8、锅炉 b聚磷酸盐-锌盐为例p325预膜过程的操作与控制：1）pH或加酸量的控制加酸: a估算：G=(A-B/k)*M/1.8/1000 b现场控制： 2）腐蚀的监测3）预膜效果的评定（成膜的监测）p33看书：总结实验设计的要点与关键在哪里？六、杀生剂（一）概述1菌类、藻类等微生物的产生、危害及防治来源3，危害3，防治方法32优良杀生剂特性及其评价标准（p22） 特性（5） 综合评价杀生剂的标准（4）3杀生剂选用的一般原则（5）3杀生剂选用的一般原则：根据不同的水质及细菌种类选择不同的杀生剂。如：配伍要好应用时应筛选两个或两个以上的杀生剂在一个系统中交替使用以提高效果。选用价格便宜、运输方便、使

9、用简单的杀生剂。应尽量选择低毒、无二次污染的杀生剂。4、杀生剂的作用机理破坏细胞结构破坏线粒体的机能核酸代谢受阻与细胞内组分的作用。（二）常用杀生剂的制备、特点及应用分类p22氯与二氧化氯臭氧、过氧化氢与过氧乙酸非氧化性杀生剂-季铵盐类与氯酚重点：制备方法，对比学习作用机理、特性及其应用。七、其他水处理剂简介离子交换树脂活性炭水体除氧剂消泡剂（一）离子交换树脂1概述：发展结构特征与分类结构分三部分分类：无机： 天然 人工合成 有机：碳质 交换树脂：阴离子、阳离子、 其他离子交换基本原理： 交换平衡RA+B=RB+A 离子交换选择性系数-交换方向和交换程度 K=RBA/RAB离子交换树脂的性能（

10、指标、参数）：外观、交联度（8%）、密度、机械强度、交换容量、稳定性交换容量、稳定性离子交换树脂的制备方法：2种3例：强酸性阳离子弱酸性阳离子阴离子大孔型、鳌合型、氧化-还原型离子交换树脂在水处理方面的应用4离子交换树脂的再生（二）活性炭分类结构作用机理：动力学及影响因素性能（参数）：制备：水处理中的应用活性炭的再生：（三）水体除氧剂目的：常见除氧剂：（四）消泡剂用途：常见：八、水处理药剂研究的热点与主要方向一剂多能绿色药剂复配增效膜分离技术光催化技术（一）多功能能与绿色化多功能水处理剂：（定义）有机膦酸-兼有缓蚀与阻垢功能季铵盐-缓蚀与杀生功能EDTMP-缓蚀、阻垢与杀生三个功能绿色水处理剂

11、（定义）从绿色化学出发，其内涵包括：3开发绿色水处理剂的主要思路：4（二）复配增效复配增效主要体现在：4复配增效的机理与影响因素（4）复配应用举例（1）污水处理中的絮凝剂复配（2）工业循环水中的药剂复配（三）膜分离技术概述膜分离技术的特点用于水处理的膜（种类）复合与改性制备举例：壳聚糖复合生物膜在水处理中的实际应用（1） UF(2)NF膜的污染与清洗（四）光催化技术与光催化剂（四）光催化技术与光催化剂光催化发展史光催化发展史1972年，年，TiO2光解水（标志）光解水（标志）1976年，年，TiO2/UV光催化降解联苯脱氯光催化降解联苯脱氯光催化逐步形成一个独立的研究领域光催化逐步形成一个独立

12、的研究领域 ( (太阳能的转化和储存、光化学合成、杀生以及太阳能的转化和储存、光化学合成、杀生以及光催化降解环境污染物光催化降解环境污染物 ) )光催化降解污染物与微生物光催化降解污染物与微生物光催化机理光催化机理1. 反应条件温和反应条件温和2. 可直接利用太阳能可直接利用太阳能3. 低能耗、无二次污染低能耗、无二次污染优点优点 光催化技术有望成为理想的环境污染治理方式光催化技术有望成为理想的环境污染治理方式hvhv内部复合内部复合VBCB表面复合表面复合O2-O2OH-OHe- + h+e-e-h+e- + h+h+e-e-h+h+OrganicCO2, H2O 其它无机小分子其它无机小分

13、子e-Mn+M(n-x)+v 过滤、吸附、负氧离子以及臭氧等技术，均难以消除有过滤、吸附、负氧离子以及臭氧等技术，均难以消除有机物。机物。v 消毒液、紫外灯杀菌、臭氧杀菌等技术均存在杀菌作用消毒液、紫外灯杀菌、臭氧杀菌等技术均存在杀菌作用难以持续等问题。难以持续等问题。v 利用目前的各种常规的净化技术，很难完善地解决有机利用目前的各种常规的净化技术，很难完善地解决有机污染和细菌污染问题。污染和细菌污染问题。常规消毒方法的缺点常规消毒方法的缺点杀生杀生光催化消毒的优势光催化消毒的优势 v众所周知，用一定波长的紫外光照射众所周知，用一定波长的紫外光照射TiO2光催化剂时，光催化剂时，可以产生具有较

14、强氧化能力的羟基自由基，使有机物分可以产生具有较强氧化能力的羟基自由基，使有机物分解和矿化解和矿化1 。v光催化技术可以通过破坏细菌的细胞壁以及病毒的蛋白光催化技术可以通过破坏细菌的细胞壁以及病毒的蛋白质，达到杀灭细菌和病毒的作用。产物质，达到杀灭细菌和病毒的作用。产物无毒无害无毒无害、广普广普性性和和高效性高效性都是常规的消毒方法无法比拟的。都是常规的消毒方法无法比拟的。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颗粒颗粒细胞组成 例如：Protein， PC，DNA，RNA，etc二聚体辅酶A 辅酶AOH(H2O)OHHO2O-2 O2失失活活或或耗耗尽尽光生空穴的氧化机理光生空穴的氧化机理 自由基的生化反应机理自由基的生化反应机理光催化杀菌原理光催化杀菌原理目前目前TiO2杀菌的可能的机理杀菌的可能的机

16、理 ？水处理中的应用1986年日本科学家发现氯苯在TiO2光光催化下能被有效降解成无机小分子。几十年的研究几乎所有的有机污染物都能被不同程度地降解。包括POPs和重金属在难降解的印染废水研究方面特别多PhotocatalysisBiochemistryPhysics AdsorptionUltrafiltration Reverse Osmosis Nontoxic,High efficient,Inexpensive,Potential utility of Solar energy Background & FoundationSchematic of reactor for visible photocatalytic degradation.Magnetic stirrerHalogen lampWate