多功能水处理剂的研究与开发是当今国内外水处理领域的热点工作。

《多功能水处理剂》介绍了阴离子型多功能水处理剂的制备与表征，及其絮凝、缓蚀、阻垢性能;阳离子型多功能水处理剂的制备与表征，及其絮凝、杀菌、缓蚀性能;两性型多功能水处理剂的制备与性能;多功能水处理剂的作用机制与机理和多功能水处理剂的发展前景与展望等。内容涉及天然高分子改性多功能水处理剂研究的方方面面，其中包括稳定药剂性能和提高药剂多功能性能的制备技术;药剂应用性能和应用领域的试验研究;为提高药剂综合应用性能的一些技术措施;多功能水处理剂的作用机制与机理;药剂絮凝净化、缓蚀、阻垢、杀菌诸功能的协同(或拮抗)作用的应用基础研究等方面，从中探索出一些新的理论见解。

第1章 绪论

1.1 概述

1.2 水处理剂的研究和应用概况

1.2.1 水污染与絮凝剂

1.2.2 腐蚀与缓蚀剂

1.2.3 结垢与阻垢剂

1.2.4 微生物与杀生剂

1.3 多功能水处理剂研究进展

1.3.1 定义及其辨析

1.3.2 国外多功能水处理剂的研究进展

1.3.3 我国多功能水处理剂的研究进展

第2章 实验材料、技术与方法

2.1 实验原材料

2.1.1 F691粉

2.1.2 实验及检验用药剂

2.2 实验仪器装备

2.2.1 仪器设备

2.2.2 实验装置

2.3 实验方法

2.3.1 药剂取代度(DS)的测定方法

2.3.2 药剂分子量测定方法

2.3.3 絮凝实验

2.3.4 腐蚀与缓蚀实验

2.3.5 结垢与阻垢实验

2.3.6 杀菌、抑菌实验

第3章 阴离子型多功能水处理剂的制备与表征

3.1 F691粉引入阴离子基团的化学原理

3.1.1 阴离子醚化反应的机制

3.1.2 F691接枝阴离子基团的主要化学反应

3.2 改性羧酸基阴离子型水处理剂的制备与表征

3.2.1 改性羧甲基F691(CG-A1)的制备与表征

3.2.2 羧甲基F691复合药剂(CG-A2)的制备与表征

3.2.3 羧甲基F691接枝药剂(CG-A3)的制备与表征

3.3 改性磺酸基阴离子型水处理剂的制备与表征

3.3.1 磺酸基药剂FNS-A1的制备

3.3.2 复合药剂FNS-A2的制备

3.4 改性膦酸基阴离子型水处理剂的制备与表征

3.4.1 膦羧基药剂FNP-A1的制备与表征

3.4.2 药剂FNP-A2的制备与表征

3.5 改性硅系水处理剂的制备与表征

3.5.1 硅羧基药剂FNSi-A1的制备与表征

3.5.2 硅羧基药剂FNSi-A2的制备与表征

第4章 阴离子型多功能水处理剂的絮凝、缓蚀、阻垢性能

4.1 改性羧酸基阴离子型水处理剂的应用性能

4.1.1 药剂CG-A1、CG-A2对油田含油废水的应用性能及其影响因素

4.1.2 药剂CG-A1在油田的中间试验、生产性试验及试用

4.1.3 药剂CG-A1、CG-A3对糖厂蔗汁处理的应用性能及其影响因素

4.1.4 药剂CG-A1、CG-A3在糖厂的生产性试验及试用

4.1.5 药剂CG-A1、CG-A2对循环冷却水的综合试验及试用

4.2 改性磺羧基阴离子型水处理剂的应用性能

4.2.1 药剂FNS-A1对糖厂蔗汁处理的絮凝、阻垢性能及其影响因素

4.2.2 药剂FNS-A2对糖厂蔗汁处理的絮凝、阻垢性能及其影响因素

4.2.3 小结

4.3 改性膦羧基阴离子型水处理剂的应用性能

4.3.1 药剂FNP-A1的絮凝、阻垢、缓蚀性能及其影响因素

4.3.2 药剂FNP-A2的絮凝、阻垢、缓蚀性能及其影响因素

4.3.3 小结

4.4 改性硅系水处理剂的应用性能

4.4.1 药剂的絮凝净化性能及其影响因素

4.4.2 药剂对循环冷却水的挂片缓蚀试验

4.4.3 小结

第5章 阳离子型多功能水处理剂的制备与表征

5.1 复合改性阳离子型水处理剂的制备与表征

5.1.1 药剂制备方法的确定

5.1.2 复合改性药剂FN-C1的制备与表征

5.1.3F N-C2药剂的制备与表征

5.2 改性阳离子型药剂的制备与表征

5.2.1 F691粉引入阳离子基团的化学原理

5.2.2 改性聚吖啶季铵盐药剂(FNA-C)的制备与表征

5.2.3 改性聚喹啉季铵盐药剂(FNQ-C)的制备与表征

5.2.4 改性聚吡啶季铵盐药剂(FNP-C)的制备与表征

5.2.5 改性聚异喹啉季铵盐药剂(FNIQ-C)的制备与表征

5.2.6 改性季铵盐药剂(CG-C)的制备与表征

第6章 阳离子型多功能水处理剂的絮凝、缓蚀、杀菌性能

6.1 复合阳离子型药剂的应用性能

6.1.1 FN-C1药剂的应用性能及其影响因素

6.1.2 FN-C2药剂的应用性能及其影响因素

6.2 改性吖啶季铵盐阳离子型药剂的应用性能

6.2.1 药剂FNA-C的絮凝净化性能及其影响因素

6.2.2 药剂的缓蚀性能及其影响因素

6.2.3 药剂的杀菌性能及其影响因素

6.3 改性喹啉季铵盐阳离子型药剂的应用性能

6.3.1 药剂的絮凝净化性能及其影响因素

6.3.2 药剂的缓蚀性能及其影响因素

6.4 改性吡啶季铵盐阳离子型药剂的应用性能

6.4.1 药剂的絮凝性能、脱水性能及其影响因素

6.4.2 药剂的缓蚀性能及其影响因素

6.4.3 药剂的杀菌性能及其影响因素

6.4.4 药剂FNP-C的应用经济分析

6.5 改性异喹啉季铵盐阳离子型药剂的应用性能

6.5.1 药剂FNIQ-C的絮凝净化性能及其影响因素

6.5.2 FNIQ-C药剂的缓蚀性能及其影响因素

6.5.3 药剂的杀菌性能及其影响因素

6.6 改性季铵盐药剂CG-C的应用性能

6.6.1 药剂的絮凝、脱水性能及其影响因素

6.6.2 药剂的杀菌抑菌性能及其影响因素

6.6.3 药剂的缓蚀性能及其影响因素

6.7 应用性能小结

第7章 两性型多功能水处理剂的制备与表征

7.1 改性两性型药剂制备的化学原理

7.1.1 F691的结构特征及反应活性

7.1.2 改性两性型水处理剂制备的反应原理

7.2 改性两性型水处理剂(CG-AC1)的制备与表征

7.2.1 阴/阳离子醚化剂的确定、制备及其离子化反应次序的选择

7.2.2 接枝阴离子基团的制备工艺

7.2.3 接枝阳离子基团的制备工艺

7.2.4 交联问题初探229

7.2.5 改性两性型水处理剂(CG-AC1)的性能表征

7.3 改性两性型水处理剂CG-AC2的制备与表征

7.3.1 制备工艺概述

7.3.2 接枝共聚反应

7.3.3 胺甲基化反应

7.3.4 CG-AC2制备工艺优化

7.3.5 改性两性型水处理剂CG-AC2的性质表征

第8章 两性型多功能水处理剂的应用性能

8.1 两性型水处理剂的絮凝净化性能及其影响因素

8.1.1 两性型水处理剂的应用特性

8.1.2 两性型药剂CG-AC1的絮凝净化性能及其影响因素

8.1.3 药剂CG-AC2的絮凝净化性能及其影响因素

8.1.4 药剂CG-AC2的污泥脱水性能及其影响因素

8.2 两性型水处理剂的缓蚀、阻垢和杀菌性能及其影响因素

8.2.1 两性型药剂CG-AC1的缓蚀性能及其影响因素

8.2.2 CG-AC1的阻垢性能及其影响因素

8.2.3 CG-AC2的杀菌性能及其影响因素

8.3 应用性能小结

第9章 多功能水处理剂的作用机制与机理

9.1 现行水处理药剂的作用机制与机理及其评判

9.1.1 现行水处理药剂的作用机制与机理的简单回顾

9.1.2 对现行水处理药剂的作用机制与机理的初步评判

9.2 药剂内大、中、小不同分子量组分对药剂絮凝、缓蚀(阻垢)性能的影响及其机理的验证研究

9.2.1 药剂分子量分布对其絮凝、缓蚀性能影响的验证研究

9.2.2 药剂中的低、中分子量组分对絮凝、缓蚀性能影响的验证研究

9.2.3 药剂在絮体、金属及结垢物表面的成膜性能及其机理研究

9.3 多功能水处理剂的作用机制和机理

9.3.1 典型阴离子型药剂FNSi-A(含羧酸基团、硅酸根基团)的絮凝、缓蚀、阻垢机制与机理

9.3.2 改性阳离子型水处理剂(含季铵基团)的絮凝、杀菌、缓蚀机制与机理

9.3.3 两性型药剂CG-AC对污泥脱水、染料废水脱色的作用机制与机理

9.3.4 多功能水处理剂的几个作用机理模型及其适用性

第10章 展望

10.1 多功能水处理剂的研究已基本完成起步阶段

10.2 多功能水处理剂研制开发的展望

10.2.1 天然高(中、低)分子改性多功能水处理剂的研究开发

10.2.2 合成多功能水处理剂的研究开发

10.3 多功能水处理剂基础研究的展望

10.3.1 水处理剂内的高(中、低)不同分子量组分共存及其协同效应

10.3.2 多功能水处理剂分子内的络(螯)合作用、吸附作用的研究

10.3.3 利用生物超分子理念研究生物水处理剂

参考文献

作 者:肖锦著 丛 书 名:

出 版 社:化学工业出版社

出版时间:2008-09-01

版 次:1

页 数:336

装 帧:平装

开 本:小16开

所属分类:图书 > 建筑 > 城乡建设、市政工程、环境工程

聚合硫酸铁形态性状是淡黄色无定型粉状固体，极易溶于水，10%(重量)的水溶液为红棕色透明溶液，吸湿性。聚合硫酸铁广泛应用于饮用水、工业用水、各种工业废水、城市污水、污泥脱水等的净化处理。

聚合硫酸铁与其他无机絮凝剂相比具有以下特点:

1. 新型、优质、高效铁盐类无机高分子絮凝剂;

2. 混凝性能优良，矾花密实，沉降速度快;

3. 净水效果优良，水质好，不含铝、氯及重金属离子等有害物质，亦无铁离子的水相转移，无毒，无害，安全可靠;

4. 除浊、脱色、脱油、脱水、除菌、除臭、除藻、去除水中COD、BOD及重金属离子等功效显著;

5. 适应水体PH值范围宽为4-11，最佳PH值范围为6-9，净化后原水的PH值与总碱度变化幅度小，对处理设备腐蚀性小;

6. 对微污染、含藻类、低温低浊原水净化处理效果显著，对高浊度原水净化效果尤佳;

7. 投药量少，成本低廉，处理费用可节省20%-50%。

聚合硫酸亚铁应用

聚合硫酸铁在稀土工业废水处理时:例如,装置使废水的微小固体颗粒和高浓度的离子膜的表面和始终保持一定距离,大大减少有害物质和膜表面有机会避免在膜表面污染,聚合硫酸铁改善水的循环过度;这个过程不仅将稀土的提取工艺废水高浓度的分离与富集氯化铵,稀土行业标准后废水的回收,并通过电解过程和太阳能为一个成功的盐酸和氨水反应堆的复苏、聚合硫酸铁减少稀土产业生产原材料的回收,也要经过的燃料电池使用将能量回收补充说,处理大量的浪费水的成本为40元,为1600吨/天,包含100g/L的氯化铵来计算,通过这个过程,一代的盐酸和氨的水可以实现利润11万元，这不仅对该国的污水处理和处置还原、稳定和无害的目标;严格控制的稀土工业废水中的重金属和有毒、聚合硫酸铁有害物质含量;在安全、环保和经济复苏的前提下,利用废水、聚合硫酸铁废气的能量和资源,实现废水、废气治理和综合利用、节能减排、实现循环经济发展的目的。

聚合硫酸铁使用电介质电泳技术和渗透膜分离技术相结合的方法对污水回用处理,实现废水处理技术创新和科技进步,充分发挥设备的投资和运营效率,适合中国的国情,符合特征内蒙古自治区的废水处理新技术、聚合硫酸铁新技术和新设备。若新技术被广泛应用,将提高矿山企业在该地区的工业废水的处理和处置水平,聚合硫酸铁进一步保护和改善生态环境,在该地区促进我们的经济、社会和环境的可持续发展。

聚合硫酸铁处理含油废水中的特点

絮凝技术由于其适应性强、可去除乳化油和溶解油以及部分难以生化降解的复杂高分子有机物的特点而被广泛应用于含油废水的处理。常用的絮凝剂主要有无机絮凝剂、有机絮凝剂和复合絮凝剂三大类。

无机高分子絮凝剂中聚合氯化铝、聚合硫酸铁等较低分子量无机絮凝剂处理效果好，价格低且用量少，效率高而被广泛应用.

聚合硫酸铁的制备主要有直接氧化法法和催化氧化法。大多数PFS的制备采用直接氧化法，此法工艺路线较简单，用于工业生产可以减少设备投资和生产环节，降低设备成本，但这种生产工艺必须依赖于氧化剂，如:H2O2、KClO3、HNO3等无机氧化剂。催化氧化法一般是选用一种催化剂，利用氧气或空气氧化制备聚合硫酸铁。以下是制备聚合硫酸铁的具体操作方法:

(1)双氧水氧化法:双氧水(H2O2)在酸性环境中是一种强氧化剂,可以将亚铁氧化成三价铁从而制得聚合硫酸铁:

2FeSO4 + H2O2+ (1-n/2)H2SO4-→Fe2(OH)n(SO4)3-n/2+ (2-n)H2O

制备过程中,按照生产量和所需要的盐基度,在反应釜中加入硫酸亚铁、水和硫酸混合,当温度升高到30~45℃时,在搅拌过程中,通过加料管在釜底缓慢加入H2O2。H2O2很快将亚铁氧化成三价铁,取样分析待亚铁浓度降至规定浓度时,停止反应。

利用本法生产聚合硫酸铁,具有设备简单、生产周期短、反应不用催化剂、产品不含杂质、稳定性高等特点。但反应过程中, 有H2O2在分解时形成O2气放出在无催化剂时,起不到氧化作用。要减少O2的产生,需要控制H2O2的投加速度制备工艺为间歇式操作,影响生产效率。H2O2成本比较高,它增加了聚合硫酸铁的生产成本,不利于工业化生产。

(2)氯酸钾(钠)氧化法:氯酸钾是广泛应用于炸药和火柴工业的强氧化剂,同样可以将亚铁氧化成三价铁:

6FeSO4 + KClO3 + 3(1-n/2)H2SO4 -→ 3[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]+ 3(1-n)H2O + KCl

制备时,将硫酸、硫酸亚铁和水按比例加入反应釜中,在常温或稍微高温度下,搅拌中加入氯酸钾。检验亚铁离子减少到规定浓度即可结束。

该法生产工艺简单,设备投资少,产品稳定性好,反应效率高,无空气污染。产品中含有氯酸盐,可兼作混凝与杀菌剂。但制品中残留有较高的氯离子和氯酸根离子,不宜于饮用水处理。同时,由于氯酸钾价格昂贵,产品成本高。

(3)次氯酸钠氧化法:次氯酸钠属于碱性氧化剂,其氧化还原电位较高,理论上能将亚铁氧化成三价铁:

2NaClO + 2H2SO4-→K2SO4+ 2H2O + Cl2

生产的氯气仍为氧化剂,可以将亚铁氧化成三价铁。但氯气会有少量以气体形式逸出而浪费掉,不能充分利用。同时也会造成环境污染,曾加后处理工序。次氯酸钠是碱性氧化剂,制备聚合硫酸铁时,为了降低pH值, H2SO4的用量较高。用该法制备的聚合硫酸铁稳定性差,不宜长期保存。

(4)硝酸氧化法:硝酸为中强氧化剂,与亚铁反应如下:

FeSO4 +HNO3 -→ Fe(OH)SO4+ NO2

反应生成的NO2又可以起到氧化作用,因而HNO3的氧化效率高。

该法是以工业硫酸亚铁为原料,采用工业硫酸氧化后以工业浓硝酸氧化。FeSO4:HNO3为1:(0.20~0.30):(0.10~0.32),加入水量小于以上三者总量的20%,于0.1~0.2MPa下，搅拌中通入充足的空气或氧气,于50~70℃氧化,102~103℃水解聚合而成。反映周期控制在30~60min以内。

用HNO3氧化时,成本比较低,反应周期短。所得产品浓度高,易于制成固体产品。若选用工业一级品原料,所得产品可用于饮用水处理。但反应中生成的NO2,会造成环境污染,需增加专门吸收装置予以处理。

综上所述,直接氧化法虽然工艺简单,操作简便,但存在氧化剂用量大,成本高,氧化剂引入的离子需分离出去,反应中产生的有害气体需专门设备吸收处理等问题,因而难于在工业化生产中普及和应用。但实验研究中需要少量的聚合硫酸铁时采用此类方法制备简单易行。