綠色水處理技術(shù)

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1、第 十 四 章 綠 色 水 處 理 技 術(shù)一 、 綠 色 水 處 理 技 術(shù) 的 含 義1 、 綠 色 水 處 理 技 術(shù) 的 意 義 與 范 圍 循 環(huán) 水 處 理 技 術(shù) 的 誕 生 蘊 含 著 重 要 的 “ 綠 色 ” 思 維 。 狹 義 的 綠 色 水 處 理 技 術(shù) 包 括 水 處 理 藥 劑 作 為 目 標 產(chǎn) 物 的 綠色 化 和 水 處 理 藥 劑 生 產(chǎn) 工 藝 的 綠 色 化 ； 廣 義 的 綠 色 水 處 理技 術(shù) 也 體 現(xiàn) 在 其 他 非 循 環(huán) 水 處 理 過 程 中 。2 、 綠 色 水 處 理 劑 的 概 念 與 發(fā) 展(1 ) 水 處 理 劑 的 種 類 水

2、 處 理 劑 是 工 業(yè) 用 水 、 生 活 用 水 、 廢 水 處 理 過 程 中 所 需 使用 的 化 學 藥 劑 。 第 十 四 章 綠 色 水 處 理 技 術(shù)一 、 綠 色 水 處 理 技 術(shù) 的 含 義2 、 綠 色 水 處 理 劑 的 概 念 與 發(fā) 展(1 ) 水 處 理 劑 的 種 類 各 種 水 處 理 劑 的 主 要 作 用 ： 控 制 水 垢 、 污 泥 的 形 成 ， 降 低與 水 接 觸 材 料 的 腐 蝕 ， 除 去 水 中 懸 浮 固 體 和 有 毒 物 質(zhì) ， 除臭 、 殺 菌 抑 菌 、 脫 色 、 軟 化 和 穩(wěn) 定 水 質(zhì) 等 。 不 同 的 水 處 理

3、劑 具 有 不 同 的 功 能 ， 根 據(jù) 其 功 能 可 分 為 緩 蝕劑 、 阻 垢 劑 、 清 洗 劑 、 殺 菌 滅 藻 劑 等 。l 緩 蝕 劑 是 為 了 減 緩 金 屬 設(shè) 備 腐 蝕 、 延 長 金 屬 設(shè) 備 使 用 壽 命 ，必 須 加 入 的 一 類 用 量 較 大 的 水 處 理 劑 。 第 十 四 章 綠 色 水 處 理 技 術(shù)一 、 綠 色 水 處 理 技 術(shù) 的 含 義2 、 綠 色 水 處 理 劑 的 概 念 與 發(fā) 展(1 ) 水 處 理 劑 的 種 類 根 據(jù) 緩 蝕 劑 的 化 學 組 成 ， 可 講 緩 蝕 劑 分 為 無 機 緩 蝕 劑 和 有機 緩

4、蝕 劑 兩 大 類 。l 阻 垢 劑 是 能 控 制 產(chǎn) 生 各 類 無 機 鹽 水 垢 和 其 它 污 垢 的 物 質(zhì) ，可 以 分 為 有 機 膦 酸 鹽 、 聚 合 物 和 共 聚 物 三 大 類 。l 殺 菌 劑 是 為 了 防 止 在 使 用 中 帶 入 微 生 物 ， 對 設(shè) 備 造 成 危 害 ，用 于 殺 滅 和 抑 制 微 生 物 生 長 的 水 處 理 劑 。 殺 菌 劑 根 據(jù) 殺 菌 機 理 不 同 ， 可 以 分 為 氧 化 型 殺 菌 劑 和 非 氧化 型 殺 菌 劑 。 第 十 四 章 綠 色 水 處 理 技 術(shù)一 、 綠 色 水 處 理 技 術(shù) 的 含 義2 、

5、 綠 色 水 處 理 劑 的 概 念 與 發(fā) 展(1 ) 水 處 理 劑 的 種 類 所 謂 綠 色 水 處 理 劑 ， 是 指 其 制 造 過 程 是 清 潔 的 ， 在 使 用 這些 藥 劑 時 對 人 體 健 康 和 環(huán) 境 沒 有 毒 性 ， 并 可 以 生 物 降 解 為對 環(huán) 境 無 害 的 水 處 理 劑 。(2 ) 水 處 理 劑 的 綠 色 化 發(fā) 展 無 機 鉻 酸 鹽 、 亞 硝 酸 鹽 等 緩 蝕 劑 聚 羧 酸 阻 垢 劑 第 十 四 章 綠 色 水 處 理 技 術(shù)二 、 綠 色 水 處 理 劑 的 開 發(fā)1 、 綠 色 緩 蝕 阻 垢 劑(1 ) 金 屬 系 綠 色

6、 緩 蝕 阻 垢 劑 四 五 十 年 代 ： 緩 蝕 劑 為 鉻 酸 鹽 、 亞 硝 酸 鹽 ， 后 來 逐 漸 被 低毒 性 的 鉬 酸 鹽 和 鎢 酸 鹽 替 代 ； 8 0 年 代 以 來 ， 鉬 (Mo)系 復 合 配 方 被 應(yīng) 用 ； 目 前 ， 我 國 開 發(fā) 了 鎢 酸 鹽 復 合 配 方 ， 并 被 應(yīng) 用 。(2 ) 非 金 屬 系 綠 色 緩 蝕 阻 垢 劑 6 0 年 代 ， 環(huán) 境 的 要 求 促 使 水 配 方 完 成 了 從 鉻 系 到 磷 系 的 轉(zhuǎn)變 ， 以 聚 磷 酸 鹽 為 主 要 緩 蝕 劑 的 磷 系 配 方 占 主 導 地 位 ； 第 十 四 章 綠

7、 色 水 處 理 技 術(shù)二 、 綠 色 水 處 理 劑 的 開 發(fā)1 、 綠 色 緩 蝕 阻 垢 劑(2 ) 非 金 屬 系 綠 色 緩 蝕 阻 垢 劑 6 0 年 代 ， 環(huán) 境 的 要 求 促 使 水 配 方 完 成 了 從 鉻 系 到 磷 系 的 轉(zhuǎn)變 ， 以 聚 磷 酸 鹽 為 主 要 緩 蝕 劑 的 磷 系 配 方 占 主 導 地 位 ； 由于 造 成 水 體 富 營 養(yǎng) 化 ， 形 成 赤 潮 ， 聚 磷 酸 鹽 逐 步 被 磷 含 量低 的 有 機 多 元 磷 酸 酯 和 有 機 多 元 膦 羧 酸 取 代 。 8 0 年 代 ， 隨 著 環(huán) 境 法 規(guī) 的 日 趨 嚴 格 ，

8、磷 的 使 用 被 嚴 格 限 制 ，低 磷 及 無 磷 綠 色 水 處 理 劑 的 開 發(fā) 和 應(yīng) 用 日 益 稱 為 焦 點 ， 如2 -膦 酸 基 -1 ,2 ,4 -三 羧 酸 、 2 -羥 基 磷 基 乙 酸 和 烷 基 環(huán) 氧 羧 酸 鹽 (AEC)等 。 第 十 四 章 綠 色 水 處 理 技 術(shù)二 、 綠 色 水 處 理 劑 的 開 發(fā)1 、 綠 色 緩 蝕 阻 垢 劑(2 ) 非 金 屬 系 綠 色 緩 蝕 阻 垢 劑 9 0 年 代 以 來 ， 國 內(nèi) 外 各 種 具 有 生 物 降 解 性 能 的 無 磷 綠 色 阻垢 緩 蝕 劑 的 開 發(fā) 層 出 不 窮 ， 典 型

9、的 有 聚 天 冬 氨 酸 和 聚 環(huán) 氧琥 珀 酸 (PESA)等 。 PESA是 一 種 無 磷 、 非 氮 且 生 物 降 解 性 能 良 好 的 綠 色 阻 垢 緩蝕 劑 ， 被 國 家 經(jīng) 貿(mào) 委 2 0 0 1 年 第 5 號 公 告 列 入 當 前 國 家 鼓 勵發(fā) 展 的 節(jié) 水 設(shè) 備 (產(chǎn) 品 )目 錄 第 一 批 。 第 十 四 章 綠 色 水 處 理 技 術(shù)二 、 綠 色 水 處 理 劑 的 開 發(fā)2 、 綠 色 殺 菌 劑(1 ) 殺 菌 劑 的 重 要 意 義 與 綠 色 化 要 求 優(yōu) 良 的 殺 菌 劑 在 性 能 上 應(yīng) 對 菌 藻 的 殺 滅 具 有 廣 譜

10、 性 ， 能 對黏 泥 有 較 好 的 剝 離 性 ， 投 加 藥 量 少 ， 與 其 它 水 處 理 劑 有 很好 的 相 容 性 ， 有 較 寬 的 pH值 使 用 范 圍 ； 另 外 ， 還 要 求 低 毒 性 ， 對 環(huán) 境 友 好 ， 即 其 殘 留 物 、 氧 化 產(chǎn)物 、 氧 化 副 產(chǎn) 物 有 較 高 的 LD 5 0 值 ， 殘 留 物 在 環(huán) 境 中 易 分 解 。 第 十 四 章 綠 色 水 處 理 技 術(shù)二 、 綠 色 水 處 理 劑 的 開 發(fā)(2 ) 常 見 殺 菌 劑 的 種 類 氧 化 型 殺 菌 劑 ： 氯 氣 (Cl2 )、 次 氯 酸 鹽 、 氯 化 異

11、氰 尿 酸 及 其 鹽 、二 氧 化 氯 (ClO2 )、 溴 系 殺 菌 劑 、 臭 氧 (O3 )、 過 氧 化 氫 (H2 O2 )、過 氧 乙 酸 (CH3 COOOH)等 。l 氯 氣 (Cl 2 )是 一 類 最 早 使 用 的 殺 菌 劑 ， 它 與 水 作 用 生 成 具 有 殺菌 作 用 的 次 氯 酸 (HClO)和 次 氯 酸 根 (ClO-)。 ClO-是 HClO殺 菌能 力 的 1 %2 %。 第 十 四 章 綠 色 水 處 理 技 術(shù)二 、 綠 色 水 處 理 劑 的 開 發(fā)(2 ) 常 見 殺 菌 劑 的 種 類l 次 氯 酸 鈉 (NaClO) 、 次 氯 酸

12、 鈣 Ca(ClO)2 、 三 氯 異 氰 尿 酸(TCCA)和 二 氯 異 氰 尿 酸 鹽 (DCCNa)等 為 固 體 氧 化 型 殺 菌 劑 ，溶 解 于 水 中 產(chǎn) 生 次 氯 酸 而 起 到 殺 菌 作 用 。l 氯 化 異 氰 尿 酸 及 其 鹽 (TCCA、 DCCNa)是 新 型 的 強 氧 化 型 殺 菌劑 ， 商 品 名 為 優(yōu) 氯 凈 、 強 氯 精 ， 其 殺 菌 效 果 為 氯 的 1 0 0 倍 ，水 解 產(chǎn) 物 異 氰 尿 酸 基 本 無 毒 (小 鼠 經(jīng) 口 LD5 0 值 為 7 7 0 0 mg/kg)，對 皮 膚 和 眼 睛 無 刺 激 性 。 第 十 四

13、 章 綠 色 水 處 理 技 術(shù)二 、 綠 色 水 處 理 劑 的 開 發(fā)(2 ) 常 見 殺 菌 劑 的 種 類l 二 氧 化 氯 是 一 種 環(huán) 保 型 綠 色 殺 菌 劑 ， 它 在 水 中 釋 放 出 初 生態(tài) (用 O表 示 )而 起 殺 菌 作 用 。 LD5 0 為 8 6 0 0 mg/kg。l 目 前 ， 二 氧 化 氯 是 世 界 衛(wèi) 生 組 織 (WHO)確 認 的 A1 級 消 毒 劑 ，經(jīng) 美 國 農(nóng) 業(yè) 部 和 美 國 環(huán) 保 局 確 認 的 食 品 消 毒 劑 ， 美 國 食 品與 藥 物 管 理 局 (FDA)批 準 的 食 品 添 加 劑 ， 日 本 、 澳

14、大 利 亞 及西 歐 各 國 確 定 為 替 代 氯 系 消 毒 劑 的 第 四 代 安 全 消 毒 劑 和 食品 添 加 劑 。 第 十 四 章 綠 色 水 處 理 技 術(shù)二 、 綠 色 水 處 理 劑 的 開 發(fā)(2 ) 常 見 殺 菌 劑 的 種 類l 溴 素 、 次 溴 酸 及 其 鹽 具 有 低 毒 (溴 的 無 毒 劑 量 比 氯 高 1 0 4 0 倍 )、 低 殘 留(溴 與 水 中 的 有 機 物 反 應(yīng) 生 成 的 三 溴 甲 烷 能 迅 速 分 解 ， 其 危 害 遠 低 于 三氯 甲 烷 )、 殺 菌 活 性 高 、 對 生 物 黏 泥 的 剝 離 效 果 好 、 水

15、的 pH值 對 其 殺 生活 性 影 響 不 大 等 優(yōu) 點 ， 因 而 有 取 代 氯 系 殺 菌 劑 的 趨 勢 。l 溴 代 海 因 及 其 衍 生 物 的 有 效 鹵 素 含 量 高 ， 穩(wěn) 定 性 好 ， 在 水 中 的 溶 解 度小 于 氯 化 異 氰 尿 酸 鹽 ， 將 其 制 成 固 態(tài) 片 劑 ， 投 放 到 水 中 ， 可 緩 慢 地 釋 放 出 次 鹵 酸 和 出 生 態(tài) 氧 ， 滅 殺 水 中 的 各 種 細 菌 和 藻 類 ， 而 且 它 的 氣 味和 刺 激 性 都 小 于 強 氯 精 ， 能 與 很 多 水 處 理 劑 相 配 伍 ， 所 以 近 年 來 ， 發(fā)展

16、 很 快 ， 已 取 代 或 部 分 取 代 氯 化 異 氰 尿 酸 類 產(chǎn) 品 。 第 十 四 章 綠 色 水 處 理 技 術(shù)二 、 綠 色 水 處 理 劑 的 開 發(fā)(2 ) 常 見 殺 菌 劑 的 種 類l 臭 氧 作 為 一 種 強 氧 化 性 氣 體 ， 主 要 通 過 釋 放 出 生 態(tài) 氧 起 廣譜 殺 菌 作 用 ， 被 稱 為 “ 理 想 的 綠 色 強 氧 化 劑 ” 。l 過 氧 化 氫 主 要 是 依 賴 分 解 放 出 原 子 態(tài) 氧 ， 能 破 壞 微 生 物 的細 胞 膜 及 原 生 質(zhì) 使 之 死 亡 ， 是 環(huán) 境 最 可 接 受 的 殺 菌 劑 。l 過 氧

17、 乙 酸 的 殺 菌 作 用 是 通 過 氧 化 微 生 物 細 胞 中 的 蛋 白 質(zhì) 、類 脂 類 等 細 胞 組 成 中 巰 基 (SH)、 二 硫 鍵 (SS)和 雙 鍵 結(jié) 構(gòu) 而 破 壞 細 胞 膜 的 化 學 滲 透 與 運 輸 機 能 而 進 行 的 。 第 十 四 章 綠 色 水 處 理 技 術(shù)二 、 綠 色 水 處 理 劑 的 開 發(fā)(2 ) 常 見 殺 菌 劑 的 種 類 非 氧 化 型 有 機 殺 菌 劑 ： 較 好 的 殺 菌 活 性 ， 而 且 持 續(xù) 時 間 長 ，對 系 統(tǒng) 無 腐 蝕 性 ， 但 容 易 產(chǎn) 生 抗 藥 性 ， 有 些 非 氧 化 型 有 機殺

18、 菌 劑 的 殘 留 物 與 分 解 產(chǎn) 物 對 環(huán) 境 有 污 染 作 用 。l 季 銨 鹽 ： 氯 化 十 二 烷 基 二 甲 基 芐 基 銨 、 溴 化 十 二 烷 基 二 甲基 芐 基 銨 (新 潔 爾 滅 )等 ， 具 有 光 譜 殺 菌 性 。l 異 噻 唑 啉 酮 ： 曾 獲 “ 美 國 總 統(tǒng) 綠 色 化 學 挑 戰(zhàn) 獎 ” 的 異 噻 唑啉 酮 殺 菌 劑 ， 是 2 -甲 基 -4 -異 噻 唑 啉 -3 -酮 和 5 -氯 -2 -甲 基 -4 -異 噻 唑 啉 -3 -酮 混 合 物 ， 具 有 廣 譜 殺 菌 作 用 ， 且 對 環(huán) 境 友 好 。 第 十 四 章 綠

19、 色 水 處 理 技 術(shù)二 、 綠 色 水 處 理 劑 的 開 發(fā)(2 ) 常 見 殺 菌 劑 的 種 類l 戊 二 醛 ： 一 類 廣 譜 類 殺 菌 劑 ， 對 硫 酸 鹽 還 原 菌 有 特 效 。l 二 溴 次 氮 基 丙 酰 胺 (DBNPA)： 一 種 新 型 高 效 的 殺 菌 滅 菌 劑 和水 處 理 劑 。 高 鐵 酸 鹽 (K2 FeO4 )： 一 種 集 氧 化 、 吸 附 、 絮 凝 于 一 體 的 非 氯新 型 高 效 多 功 能 水 處 理 劑 ， 具 有 極 強 的 氧 化 性 。 一 種 真 正意 義 上 的 綠 色 無 機 試 劑 。 非 氧 化 型 高 分

20、子 殺 菌 劑3 、 綠 色 水 處 理 劑 的 發(fā) 展 方 向 第 十 四 章 綠 色 水 處 理 技 術(shù)三 、 水 處 理 劑 生 產(chǎn) 工 藝 的 綠 色 化1 、 聚 天 冬 氨 酸 的 綠 色 化 生 產(chǎn) 聚 天 冬 氨 酸 天 然 存 在 于 軟 體 動 物 和 蝸 牛 類 的 殼 中 ， 是 由 天冬 氨 酸 (Aspartic acid， 簡 稱 ASP)單 體 的 氨 基 和 羧 基 縮 水 而 成的 聚 合 物 ， 具 有 類 似 蛋 白 質(zhì) 酰 胺 鍵 的 結(jié) 構(gòu) ， 可 完 全 生 物 降解 成 環(huán) 境 無 害 的 終 產(chǎn) 物 ， 是 一 類 對 環(huán) 境 友 好 的 綠

21、色 聚 合 物 。 研 究 證 明 ， 水 溶 性 聚 天 冬 氨 酸 具 有 阻 垢 、 緩 蝕 、 分 散 、 螯合 、 保 濕 等 多 種 功 能 ， 是 良 好 的 緩 蝕 劑 、 阻 垢 劑 。 第 十 四 章 綠 色 水 處 理 技 術(shù)三 、 水 處 理 劑 生 產(chǎn) 工 藝 的 綠 色 化1 、 聚 天 冬 氨 酸 的 綠 色 化 生 產(chǎn) 綠 色 生 產(chǎn) 工 藝 如 下 ： OHOHOOOOH2N N n ONaONaOOOH2N HN nCOONaOHOHH2N OO 聚琥珀酰亞胺 聚天冬氨酸 催化劑 aOHH2O H2O該 方 法 獲 得 1 9 9 6 年 首 屆 “ 總 統(tǒng)

22、 綠 色 化 學 挑 戰(zhàn) 獎 ” ， 反 應(yīng) 生 成 水 和 產(chǎn) 物 ，沒 有 廢 氣 、 廢 液 和 廢 渣 生 成 。 第 十 四 章 綠 色 水 處 理 技 術(shù)三 、 水 處 理 劑 生 產(chǎn) 工 藝 的 綠 色 化2 、 四 羥 甲 基 硫 酸 膦 的 綠 色 化 生 產(chǎn)3 、 水 解 聚 馬 來 酸 酐 的 綠 色 化 生 產(chǎn)4 、 聚 環(huán) 氧 琥 珀 酸 的 綠 色 化 生 產(chǎn)5 、 兩 性 聚 丙 烯 酰 胺 的 綠 色 化 生 產(chǎn)四 、 其 它 綠 色 水 處 理 技 術(shù)1 、 實 現(xiàn) 零 排 污 2 、 綠 色 膜 分 離 技 術(shù)3 、 綠 色 中 和 技 術(shù) 4 、 綠 色

23、絮 凝 技 術(shù)5 、 高 級 氧 化 技 術(shù) ： 濕 式 催 化 氧 化 技 術(shù) 、 超 臨 界 水 氧 化 技 術(shù) 、光 催 化 氧 化 技 術(shù) 思 考 題一 、 判 斷 題1 、 循 環(huán) 水 處 理 技 術(shù) 的 誕 生 ， 本 身 就 蘊 含 著 重 要 的 “ 綠 色 ” 思 維 。2 、 所 謂 綠 色 水 處 理 劑 ， 是 指 其 制 造 過 程 是 清 潔 的 ， 使 用 這 些 藥 劑時 對 人 體 健 康 和 環(huán) 境 沒 有 毒 性 ， 并 可 以 生 物 降 解 為 對 環(huán) 境 無 害的 水 處 理 劑 。3 、 聚 羧 酸 阻 垢 分 散 劑 ， 具 有 良 好 的 阻

24、垢 作 用 ， 污 染 小 而 被 廣 泛 應(yīng)用 ， 是 理 想 的 綠 色 水 處 理 劑 。4 、 磷 系 配 方 的 各 種 無 機 磷 和 有 機 磷 水 處 理 劑 ， 它 們 的 緩 蝕 效 果 很好 ， 是 理 想 的 綠 色 水 處 理 劑 。5 、 二 氧 化 氯 是 FDA等 國 外 政 府 機 構(gòu) 批 準 的 食 品 添 加 劑 和 安 全 消 毒劑 。6 、 反 滲 透 膜 是 苦 咸 水 淡 化 最 經(jīng) 濟 的 方 法 。 思 考 題二 、 選 擇 題1 、 下 列 屬 于 綠 色 阻 垢 緩 蝕 劑 的 是 （ ） 。A、 鉻 酸 鹽 B、 亞 硝 酸 鹽 C、 鉬

25、 酸 鹽 D、 鎢 酸鹽E、 烷 基 環(huán) 氧 羧 酸 鹽 F、 聚 天 冬 氨 酸 G、 聚 環(huán) 氧 琥 珀酸2 、 下 列 屬 于 綠 色 殺 菌 劑 的 是 （ ） 。A、 高 鐵 酸 鉀 B、 二 氧 化 氯 C、 臭 氧 D、 過 氧 化氫3 、 下 列 屬 于 綠 色 水 處 理 技 術(shù) 的 是 （ ） 。A、 零 排 污 水 處 理 技 術(shù) B、 反 滲 透 膜 淡 化 海 水 技 術(shù)C、 生 物 絮 凝 劑 技 術(shù) D、 濕 式 催 化 氧 化 技 術(shù) E、 超 臨 界 水 催 化 氧 化 技 術(shù) F、 綠 色 中 和 技 術(shù)G、 光 化 學 催 化 氧 化 技 術(shù) H、 符 合

26、 國 家 排 放 標 準 的 低磷 水 處 理 劑 復 配 技 術(shù) 思 考 題二 、 寫 出 下 列 化 學 物 質(zhì) 的 名 稱 ， 并 寫 出 與 其 性 質(zhì) 、 用 途 等 相關(guān) 的 一 句 話 。1 . Mo 2 . W 3 . CH3 COOOH 4 . OHCCH2 CH2 CH2 CHO5 . KOH 6 . Mg(OH)2 7 . TiO2四 、 問 答 題1 、 水 處 理 技 術(shù) 有 何 意 義 ？ 為 什 么 要 發(fā) 展 綠 色 水 處 理 技 術(shù) ？2 、 查 閱 文 獻 資 料 ， 就 純 水 的 制 備 方 法 (至 少 5 種 )撰 寫 一 篇 小 論 文 。3 、 查 閱 文 獻 資 料 ， 了 解 我 國 2 1 世 紀 以 來 新 開 發(fā) 的 殺 菌 劑 ， 撰 寫 篇小 論 文 。