精细化学品概论(水处理化学品)ppt课件.ppt
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1、寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多第十二章第十二章 水处理剂水处理剂精细化学品概论精细化学品概论寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多一、水处理剂即水处理化学品。它主要是指为了除去水的大一、水处理剂即水处理化
2、学品。它主要是指为了除去水的大部分有害物质(如腐蚀物,重金属及部分有害物质(如腐蚀物,重金属及Ca2+、Mg2+离子,污垢离子,污垢和微生物等)得到符合要求的民用或工业用水而在水处理过和微生物等)得到符合要求的民用或工业用水而在水处理过程中添加的化学药品。程中添加的化学药品。12.1.1概述概述水处理的意义和作用:水处理的意义和作用:水处理对于提高水质、防止结垢、水处理对于提高水质、防止结垢、腐蚀、菌藻滋生和环境污染,保证工业生产的高效、安全腐蚀、菌藻滋生和环境污染,保证工业生产的高效、安全和长期运行,并对节水、节能、节材和环境保护等方面均和长期运行,并对节水、节能、节材和环境保护等方面均有重
3、大意义。有重大意义。二、二、通常水处理剂包括三类产品:通常水处理剂包括三类产品:1通用化学品:通用化学品:原指用于水处理的无机化工产品,如原指用于水处理的无机化工产品,如Al2(SO4)3等。等。2专用化学品专用化学品:包括活性炭、离子交换树脂和有机聚合物,絮凝:包括活性炭、离子交换树脂和有机聚合物,絮凝剂等。剂等。3配方化学品:配方化学品:包括缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂、燃烧助剂等。包括缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂、燃烧助剂等。12.1.1概述概述水处理化学品具有较强的转一性。按应用目的可将水处理化学水处理化学品具有较强的转一性。按应用目的可将水处理化学品分成两大类。品分成两大类。1净化水:净化水:P
4、H值调节剂、氧化还原剂、吸附剂、值调节剂、氧化还原剂、吸附剂、活性炭和离子交换树脂、混凝剂和絮凝剂等;活性炭和离子交换树脂、混凝剂和絮凝剂等;2特殊工业目的特殊工业目的:缓蚀剂、阻垢分散剂、杀菌灭藻剂、软化剂等。缓蚀剂、阻垢分散剂、杀菌灭藻剂、软化剂等。复配型水处理剂是主要的应用形式,具有多功能,应用方便的复配型水处理剂是主要的应用形式,具有多功能,应用方便的优点。优点。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷
5、阱很多 三、水处理剂在我国的生产及应用状况:三、水处理剂在我国的生产及应用状况:目前,我国水处理剂的主要品种有阻垢剂、缓蚀剂、分散剂、目前,我国水处理剂的主要品种有阻垢剂、缓蚀剂、分散剂、絮凝剂、杀菌灭藻剂、净水剂、离子交换树脂等几大类。总絮凝剂、杀菌灭藻剂、净水剂、离子交换树脂等几大类。总的生产厂家多是生产能力小,经营规模小,生产品种主要是的生产厂家多是生产能力小,经营规模小,生产品种主要是剖析、仿制或依据国外专利研制的,发展和生产历史短,科剖析、仿制或依据国外专利研制的,发展和生产历史短,科研经费有限,因此基础薄弱,技术比较落后,整体水平不高,研经费有限,因此基础薄弱,技术比较落后,整体水
6、平不高,与国外相比还有较大差距。与国外相比还有较大差距。12.1.1概述概述寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多12.2 阻垢剂阻垢剂 水垢的生成水垢的生成水垢一般由水垢一般由CaCO3、Ca3(PO4)2、CaSO4、硅酸钙、硅酸钙(镁镁)等微溶等微溶盐组成。这些盐的溶解度很小,如在盐组成。这些盐的溶解度很小,如在00时,时,CaCO3的溶解度的溶解度是是20mg/L20mg/L,Ca3(PO4)2
7、的溶解度只有的溶解度只有0.1mg/L0.1mg/L,而且它们的溶,而且它们的溶解度随解度随pHpH值和水温的升高而降低,因此特别容易在温度高的值和水温的升高而降低,因此特别容易在温度高的传热部位达到过饱和状态而结晶析出,当水流速度较小或传传热部位达到过饱和状态而结晶析出,当水流速度较小或传热面较粗糙时,这些结晶就容易沉积在传热表面上形成水垢。热面较粗糙时,这些结晶就容易沉积在传热表面上形成水垢。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但
8、是,目前社会上寒假招工的陷阱很多12.2 阻垢剂阻垢剂 水垢的控制水垢的控制水垢的控制水垢的控制1 1 1 1从水中除去成垢离子从水中除去成垢离子从水中除去成垢离子从水中除去成垢离子 包括离子交换法和石灰软化法等包括离子交换法和石灰软化法等包括离子交换法和石灰软化法等包括离子交换法和石灰软化法等2 2 2 2加酸或通加酸或通加酸或通加酸或通COCOCOCO2 2 2 2,降低,降低,降低,降低pHpHpHpH,稳定重碳酸盐,稳定重碳酸盐,稳定重碳酸盐,稳定重碳酸盐3 3 3 3投加阻垢剂投加阻垢剂投加阻垢剂投加阻垢剂寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒
9、假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多12.2 阻垢剂阻垢剂 一、一、阻垢剂的种类阻垢剂的种类 1、阻垢缓蚀剂阻垢缓蚀剂2、阻垢分散剂、阻垢分散剂在工业水处理中,把加入到水中用于防止水垢和泥垢的产生在工业水处理中,把加入到水中用于防止水垢和泥垢的产生或抑制其沉积生长的化学药剂统称为阻垢剂。或抑制其沉积生长的化学药剂统称为阻垢剂。12.2 阻垢剂阻垢剂 二、阻垢剂的作用原理二、阻垢剂的作用原理二、阻垢剂的作用原理二、阻垢剂的作用原理 结垢是水中微溶盐结晶沉淀的结果。在盐类过饱和溶结
10、垢是水中微溶盐结晶沉淀的结果。在盐类过饱和溶液中,首先产生晶核,再形成少量微晶粒,并按一种特有液中,首先产生晶核,再形成少量微晶粒,并按一种特有的次序排列起来,使小晶粒不断长大,形成大晶体。如果的次序排列起来,使小晶粒不断长大,形成大晶体。如果投加某些药剂,破坏或控制结晶的某一进程,水垢就难以投加某些药剂,破坏或控制结晶的某一进程,水垢就难以形成。具有阻垢性能的药剂包括螯合剂、抑制剂和分散剂。形成。具有阻垢性能的药剂包括螯合剂、抑制剂和分散剂。螯合剂与阳离子形成螯合物或络合物,将金属离子封闭起螯合剂与阳离子形成螯合物或络合物,将金属离子封闭起来,阻止其与阴离子反应生成水垢。抑制剂能扩大物质结来
11、,阻止其与阴离子反应生成水垢。抑制剂能扩大物质结晶的不稳定区,在相当大的过饱和程度上将结垢物质稳定晶的不稳定区,在相当大的过饱和程度上将结垢物质稳定在水中不析出。在水中不析出。三、阻垢缓蚀剂三、阻垢缓蚀剂1、有机多元膦酸、有机多元膦酸按结构可分为四大类:亚甲基膦酸型、同碳二膦酸型、羧酸膦按结构可分为四大类:亚甲基膦酸型、同碳二膦酸型、羧酸膦酸类和聚合膦酸型酸类和聚合膦酸型指兼具阻垢和缓蚀作用的水处理剂指兼具阻垢和缓蚀作用的水处理剂膦酸盐能吸附在水垢的微小晶粒上,阻碍结晶成长为大的颗粒膦酸盐能吸附在水垢的微小晶粒上,阻碍结晶成长为大的颗粒(水垢水垢)。如在常温下。如在常温下100mg/L的碳酸钙
12、可成垢析出,但是加有的碳酸钙可成垢析出,但是加有1mg/L ATMP时,即使将水加热到时,即使将水加热到90,碳酸钙仍可稳定地存,碳酸钙仍可稳定地存在在24h以上而不析出以上而不析出。采取膦酸盐作防垢剂时,水的碳酸盐。采取膦酸盐作防垢剂时,水的碳酸盐硬度可以放宽到硬度可以放宽到3.5mmol/L。这种原水相当于我国大多数天然。这种原水相当于我国大多数天然水的水质。水的水质。膦酸盐的膦酸盐的C-P结构相当稳定,使其不易水解而能长时间保持结构相当稳定,使其不易水解而能长时间保持阻垢的药效。膦酸盐处理效果优于磷酸盐,但比磷酸盐更容阻垢的药效。膦酸盐处理效果优于磷酸盐,但比磷酸盐更容易引起水体富营养化
13、,在国外,它们已被限制使用易引起水体富营养化,在国外,它们已被限制使用寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多三、阻垢缓蚀剂三、阻垢缓蚀剂 氨基三亚甲基膦酸(氨基三亚甲基膦酸(ATMP)的结构式为:)的结构式为:m.p.212,无色晶体,溶于水、乙醇、丙酮等,无色晶体,溶于水、乙醇、丙酮等,1水溶液的水溶液的pH值为值为1.40.2。合成方法有两种:合成方法有两种:2.氮化三乙酸与亚磷酸反应合成法。氮化三
14、乙酸与亚磷酸反应合成法。方法方法2副反应少,产品质量好,产率较高,但原料难得,成本副反应少,产品质量好,产率较高,但原料难得,成本高,因此工业生产多采用方法高,因此工业生产多采用方法1。1.三氯化磷(或亚磷酸)与氯化铵和甲醛在酸性介质中一步合成三氯化磷(或亚磷酸)与氯化铵和甲醛在酸性介质中一步合成寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多12.2 阻垢剂阻垢剂 1-羟基次乙基二膦酸(羟基次乙基二膦酸(HED
15、P)的结构式为:)的结构式为:白色晶体,白色晶体,m.p.198199,易溶于水,甲醇。,易溶于水,甲醇。合成方法合成方法1:以三磷酸和冰醋酸为原料或亚磷酸与醚酐,乙酰氯:以三磷酸和冰醋酸为原料或亚磷酸与醚酐,乙酰氯为原料为原料:合成方法之一:以三氯化磷和冰醋酸为原料合成方法之一:以三氯化磷和冰醋酸为原料+H3PO4+CH3COCl12.2 阻垢剂阻垢剂其分子中同时含有其分子中同时含有-PO3H2和和-COOH基团,阻垢和缓蚀性能俱佳。基团,阻垢和缓蚀性能俱佳。能在高硬度,高碱度,高氯含量和高温下使用。能在高硬度,高碱度,高氯含量和高温下使用。代表性品种:代表性品种:1,1,-二磷酸丙酸基磷酸
16、钠二磷酸丙酸基磷酸钠(BPBP):能与能与Ca2+、Mg2+等金属离子形成各种等金属离子形成各种组成成稳定的定的络合合物,对物,对CaCO3、CaSO4、CaSiO3等均具有优良的抑制和增溶作用,等均具有优良的抑制和增溶作用,对碳钢的缓蚀性也很好。对碳钢的缓蚀性也很好。2、有机膦羧酸:、有机膦羧酸:12.2 阻垢剂阻垢剂合成反应:合成反应:2-磷酸基丁烷磷酸基丁烷-1,2,4-三羧酸(三羧酸(PBTCA):):的合成反应:的合成反应:寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去
17、打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多四、阻垢分散剂四、阻垢分散剂均聚物:聚丙烯酸钠,聚马来酸,聚甲基丙烯酸钠等。其中均聚物:聚丙烯酸钠,聚马来酸,聚甲基丙烯酸钠等。其中PAA的应用最为广泛的应用最为广泛指对水中固体微粒具有较好分散性能的水溶性聚合物指对水中固体微粒具有较好分散性能的水溶性聚合物常用的主要是聚羧酸类物质。常用的主要是聚羧酸类物质。共聚物:丙烯酸共聚物:丙烯酸-丙烯酰胺共聚物,马来酸酐丙烯酰胺共聚物,马来酸酐-丙烯酸聚合物,苯丙烯酸聚合物,苯乙烯磺酸乙烯磺酸-马来酸共聚物。马来酸共聚物。含有含有-COOH,SO3H,-OH等官能团。等官能团。一般聚
18、丙烯酸的相对分子质量在一般聚丙烯酸的相对分子质量在103左右,即聚合度在左右,即聚合度在10-15,阻垢效果较好。阻垢效果较好。聚丙烯酸的合成聚丙烯酸的合成1、制备丙烯酸、制备丙烯酸 丙烯直接氧化丙烯直接氧化 丙烯腈水解制备丙烯腈水解制备2、制备聚丙烯酸、制备聚丙烯酸寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多在循环水处理中,常将膦酸盐与聚羧酸盐配合使用,组成在循环水处理中,常将膦酸盐与聚羧酸盐配合使用,组成
19、复配的水质稳定剂。此时既可有膦酸盐的阻垢作用,又有聚羧复配的水质稳定剂。此时既可有膦酸盐的阻垢作用,又有聚羧酸盐的分散作用。两者协同作用的结果,可以使循环水的极限酸盐的分散作用。两者协同作用的结果,可以使循环水的极限碳酸盐硬度达到碳酸盐硬度达到10mmol/L或更高,从而使循环水的浓缩倍率或更高,从而使循环水的浓缩倍率进一步提高。进一步提高。在循环水处理中复配的水质稳定剂比单独使用某种药剂的在循环水处理中复配的水质稳定剂比单独使用某种药剂的情况多。一方面是从水处理效果方面考虑,另一方面也是从商情况多。一方面是从水处理效果方面考虑,另一方面也是从商业和营利角度考虑。除了已有马丙共聚物、膦羧酸盐等
20、复合药业和营利角度考虑。除了已有马丙共聚物、膦羧酸盐等复合药剂供应外,更多的商家把膦酸盐与聚羧酸盐以剂供应外,更多的商家把膦酸盐与聚羧酸盐以1:12:1复配,复配,或再加或再加10%左右的左右的BTA(苯并三氮唑苯并三氮唑)作为缓蚀阻垢剂。作为缓蚀阻垢剂。五、复配的水质稳定剂五、复配的水质稳定剂寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多12.3 缓蚀剂缓蚀剂缓蚀剂是一类能有效地阻止和减少金属与腐蚀介质发生反
21、缓蚀剂是一类能有效地阻止和减少金属与腐蚀介质发生反应而延缓腐蚀的添加剂。应而延缓腐蚀的添加剂。缓蚀机理:缓蚀机理:1、将水由酸性调为中性或碱性,从而达到延缓腐蚀的目的。、将水由酸性调为中性或碱性,从而达到延缓腐蚀的目的。一般为有机胺类;一般为有机胺类;2、在与水接触的金属表面上形成一层保护膜,将金属表面在与水接触的金属表面上形成一层保护膜,将金属表面与水环境隔离,从而达到缓蚀的目的。这是大多数缓蚀剂的与水环境隔离,从而达到缓蚀的目的。这是大多数缓蚀剂的缓蚀机理缓蚀机理腐蚀的控制腐蚀的控制 控制腐蚀的基本方法有三类:控制腐蚀的基本方法有三类:(1)(1)通过电镀或浸涂的方法在金属表面形成防腐层使
22、金属通过电镀或浸涂的方法在金属表面形成防腐层使金属和循环水隔绝;和循环水隔绝;(2)(2)使用电极电位比铁低的镁、锌等牺牲阳极与需要保护使用电极电位比铁低的镁、锌等牺牲阳极与需要保护的设备连接,使设备成为阴极而受到保护。或者将需要保的设备连接,使设备成为阴极而受到保护。或者将需要保护的设备接到直流电源的负极上,设备在外加电流作用下护的设备接到直流电源的负极上,设备在外加电流作用下作为阴极而受到保护;作为阴极而受到保护;(3)(3)向循环水中投加无机或有机缓蚀剂、使金属表面形成一向循环水中投加无机或有机缓蚀剂、使金属表面形成一层均匀致密、不易剥落的保护膜,这是目前国内外普遍采层均匀致密、不易剥落
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