lecture24_06-1_2水处理化学品概述、凝聚剂和絮凝剂.ppt

1、第六章 水处理（剂）化学品Chapter 6 Chemicals for Water-treatment,目 录,6.1 概述6.2 凝聚剂和絮凝剂6.3 阻垢剂及阻垢分散剂6.4 杀菌灭藻剂,第六章 水处理（剂）化学品,第一节 概 述,4,概 述,水水是生命的源泉水是人类赖以生存的物质基础水是地球上最为宝贵的自然资源之一水处理目的：提高水质、节约用水和保护环境水处理化学品又称水处理剂，是为了除去水中的大部分有害物质（如腐蚀物、金属离子、污垢及微生物等），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。,5,概 述,水处理化学品的分类按应用目的净化水质，保证水质条件符合使用要求离子

2、交换树脂、絮凝剂、杀菌灭藻剂等保证工业生产及用水设备的长期安全运行阻垢剂、缓蚀剂等按产品的性能和用途凝聚剂和絮凝剂、阻垢剂及阻垢分散剂、杀菌灭藻剂、缓蚀剂、离子交换树脂等10大类，30余种。,第六章 水处理（剂）化学品,第二节 凝聚剂和絮凝剂,7,一、凝聚剂及其生产技术,凝聚剂：使胶体粒子表面改性（静电中和）或由于压缩双电层而产生脱稳作用的化学品称为凝聚剂。,8,概 述,胶体分散体系：分散相颗粒在1100nm之间胶体和固液悬浮体：质点表面都带有电荷,电荷吸附形成双电层胶体或悬浮颗粒相互间的静电作用力使颗粒能够维持稳定悬浮,9,双电层与电位,滑动面和均匀液相之间的电位差，称电位zeta电位愈高，

3、胶粒间的静电斥力愈大,10,一、凝聚剂及其生产技术,凝聚剂：使胶体粒子表面改性（静电中和）或由于压缩双电层而产生脱稳作用的化学品称为凝聚剂。无机凝聚剂：主要是水溶性的两价或三价的金属盐，铝、铁、钙盐等。无机聚合物：兼有凝聚和絮凝两种功能（混凝），聚合氯化铝、聚合硫酸铁等。,11,二、絮凝剂及其生产,絮凝剂：使脱稳后的胶粒通过粒间搭桥和卷扫作用黏结在一起的化学品称为絮凝剂。,12,（一）硫酸铝,硫酸加压分解铝土矿法、原料粉碎设备,鄂式破碎机,球磨机,雷蒙磨,13,（一）硫酸铝,、反应原理、生产流程,凝聚剂：聚丙烯酰胺，加速残渣沉降，残渣用作水泥填料。,14,（二）聚合氯化铝,铝屑酸溶法、原料：废

4、铝屑、工业盐酸、反应原理溶出反应水解反应聚合反应、生产流程,操作技术要点：原料计量、反应过程吸收HCl,控制温度、时间、PH值等,15,（三）聚合硫酸铁,硫酸亚铁催化氧化聚合法、原料：废铁屑、硫酸、反应原理硫酸亚铁制备催化氧化聚合、生产流程,固体产品制备：喷雾干燥法,16,二、絮凝剂及其生产,絮凝剂：使脱稳后的胶粒通过粒间搭桥和卷扫作用黏结在一起的化学品称为絮凝剂。絮凝剂主要是天然和人工合成的水溶性高分子化合物。天然高分子絮凝剂水溶性淀粉、瓜尔胶、壳聚糖、骨胶等合成高分子絮凝剂离子型水溶性聚合物（聚电解质），兼具凝聚和絮凝作用，水处理剂中占重要地位。非离子型水溶性聚合物，无凝聚作用，市场需求量

5、少。,17,（一）壳聚糖（chitosan）,来源：甲壳类动物骨骼制备：甲壳素经脱乙酰化制得用途：作絮凝剂用于水处理、食品工业医药工业、纺织工业、饲料工业、化妆品、环境保护等,18,甲壳素（chitin）与壳聚糖（ chitosan）,19,壳聚糖的生产,1、提取甲壳素虾皮、蟹壳为原料甲壳素不溶于水，应用受限。2、甲壳素脱乙酰化方法：氢氧化钠水解 目的：转化为可溶性甲壳素 ，即壳聚糖。,20,合成高分子絮凝剂,（三）聚丙烯酰胺衍生物,（四）丙烯酰胺共聚物,P133,水解,HCHO,HCHO+NaHSO3,HCHO+NH(CH3)2,（二）聚丙烯酰胺,21,（二）聚丙烯酰胺PAM,1、单体主要物

6、理性质主要化学性质,状态：白色结晶固体，m.p.84.5 b.p. 125 溶解性：易溶于水丙烯酰胺商品：固体物或50%水溶液,22,（二）聚丙烯酰胺PAM,2、聚合生产工艺技术（1）理论基础 聚合反应原理聚合反应类型自由基聚合聚合方法溶液聚合、反相乳液聚合引发方式引发剂 、超声波、紫外线、离子气体、等离子体、高能辐射,23,（二）聚丙烯酰胺PAM,2、聚合生产工艺技术（1）理论基础 水溶液聚合生产技术问题如何及时导出聚合热如何降低残余单体（不挥发）含量如何将高黏度流体干燥脱水转变为固体产品如何自由控制产品分子量,24,（二）聚丙烯酰胺PAM,2、聚合生产工艺技术（1）理论基础 产品分子量的控

7、制：易聚合得到超高分子量产品 使用链转移剂：异丙醇 聚合温度控制：反应热效应很大 避免高温交联-高温交联的原因？ 金属离子的控制 Fe3+的阻聚作用,25,（二）聚丙烯酰胺PAM,2、聚合生产工艺技术（2）工业生产技术路线 水溶液聚合 聚合体系组成 去离子水 单体水溶液 引发剂 链转移剂、螯合剂,分子量、金属离子控制,适应低温反应,O2阻聚作用,26,（二）聚丙烯酰胺PAM,2、聚合生产工艺技术（2）工业生产技术路线 水溶液聚合 聚合工艺控制传热如何控制？如何降低残余单体（不挥发）含量?如何将高黏度流体干燥脱水转变为固体产品?,27,（二）聚丙烯酰胺PAM,2、聚合生产工艺技术（2）工业生产技

8、术路线 反相乳液聚合 聚合体系组成 分散相 单体水溶液 引发剂 水溶性表面活性剂、螯合剂 连续相 有机溶剂、油溶性表面活性剂,28,乳液基本类型,O/W表示,水包油型,Oil in Water,W/O表示,油包水型,Water in Oil,乳液聚合分散情况,油溶性单体（小液滴）,单体水溶液（小液滴）,反相乳液聚合分散情况,29,（二）聚丙烯酰胺PAM,2、聚合生产工艺技术（2）工业生产技术路线 反相乳液聚合 聚合工艺控制 优点 反应热容易导出（体系黏度低） 产品分子量高 可不经干燥，乳液直接应用 缺点 有机溶剂易燃、有效生产能力低,30,（三）聚丙烯酰胺衍生物,1、聚丙烯酰胺的化学性质（1）

9、水解反应（2）磺甲基化反应（3）曼尼奇（Mannich）反应（4）霍夫曼（Hofmann）降解反应,31,（三）聚丙烯酰胺衍生物,2、聚丙烯酰胺衍生物的生产技术（1）水解聚丙烯酰胺（HPAM） 聚合同时水解：27%丙烯酰胺水溶液（2）磺甲基聚丙烯酰胺原料： 2%聚丙烯酰胺水溶液（3）氨甲基聚丙烯酰胺原料： 2%聚丙烯酰胺水溶液（4）聚乙烯亚胺原料： 2%聚丙烯酰胺水溶液,水解度70%,取代度50%,三元共聚物,32,（四）丙烯酰胺共聚物,共聚特点聚合速率、聚合物分子量丙烯酰胺均聚反应共聚单体丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸酐、苯乙烯磺酸等共聚方法与均聚类似：溶液聚合、乳液聚合等,二甲基二烯丙基氯

10、化铵,甲基丙烯酸二甲氨基乙酯,33,1、丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵共聚物,34,1、丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵共聚物,（1）生产方法溶液聚合、反相乳液聚合（2）溶液聚合生产工艺技术补加活泼单体法二次投料时，丙烯酰胺单体水溶液1h时内分四阶段加入，分别加入29%、26%、24%、21%,反应釜,氮 气,引发剂,单体2水溶液,出 料,单体1水溶液,冷却水,加热介质,造粒,去离子水,流化床干燥,351,白色粒状产品,回流冷凝器,补加活泼单体法,35,2、丙烯酰胺-甲基丙烯酸二甲氨基乙酯共聚物,（1）乳液聚合工艺反相乳液聚合体系组成单体水溶液有机溶剂、油溶性表面活性剂、油溶性引发剂,反应釜,氮 气,引发剂,转相剂,出 料,氮气管路,单体1、2,冷却水,冷凝水,去离子水,6065,白色触变乳液,配料罐,有机溶剂,表面活性剂,引发剂,分离器,水、有机溶剂,蒸汽,回流冷凝器,36,2、丙烯酰胺-甲基丙烯酸二甲氨基乙酯共聚物,（2）乳液聚合操作技术共聚加水加单体加己烷、Span-60、AIBN充氮聚合补加AIBN聚合脱水加醇除烃,水、有机溶剂,小 结 summary,合成高分子絮凝剂：主要品种,天然高分子絮凝剂：主要品种,凝聚剂及其生产：作用机理、主要类型,絮凝剂及其生产：作用机理、主要类型,