精细化学品化学 水处理剂

CH CH2 Cl CH3
CH2
*
CH3 N CH3 Cl
CH2 CH2
C H C H
CH2 CH2
APS-H2O2
n
2.聚胺类高分子絮凝剂：
1 卤代烷与氨反应： 2CH2Cl ClCH
NH3 CH2 CH2 NH
*
n
6.5 絮凝剂
ClCH2CH2Cl NH3
*
CH2
CH2
N n CH2 CH2
ClCH 2 CH 2 Cl + NH 3
精细化学品概论
第六章 水处理剂
6.1 概
述
（1）水处理剂即水处理化学品。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Ca2+、Mg2+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程中添加的化学药品。 水处理的意义和作用：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、安全和长期运行，并对节水、节
氧化型：氯气；NaClO； ClO2 ；H2O2 ；KMnO4； O3等。
非氧化剂：五氯酚，2，2ˊ-二羟基-5，5ˊ-二氯-二苯基-甲烷（DDT）：
OH H2 C OH
DBNPA：
N C
Br CH Br
O CNH2
Cl
Cl
十二烷基二甲基苄基溴化铵(俗称新洁尔灭)。 二硫氰基甲烷（MBT）高效杀菌杀藻化学品。
6.1 概
述
(3)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、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，
6.2 阻垢剂
合成方法有两种：
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法。
PCl3
3H2O
H3PO3
3HCl
3H3PO3
NH4Cl
3HCHO
NCH2PO3H2
3
HCl
3H2O
2. 氮化三乙酸与亚磷酸反应合成法。
N CH2COOH 3 H3PO3 N CH2PO3H2 3 CO2 3H20
R1
N R2
R2
*
NH2R1NH2
ClR2Cl
*
N
R1
N
R2
*
n
3 烷基二胺与环氧氯丙烷反应：
Cl nNH2 R NH2 n
0
H N
OH CH2 CH CH2
*ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
CH2Cl
*
NH
R
N H2
n
n
N H
n
CH2Cl O
*
N NH
CH2
CH OH
CH2
*
Cl n
H 3C
H N
CH 3 + O
CH 2 Cl
CH 3 NCl CH 3 CH 2 CHOHCH 2 m
有机多元膦酸是指在分子中有两个或两个以上的膦酸基团直接与碳原子相
连的有机化合物，按结构可以分为四大类：亚甲基磷酸型、同碳二磷酸型、 羧酸磷酸类和其它原子膦酸型 氨基三亚甲基膦酸（ATMP）的结构式为：
O
N CH2
P
OH OH
3
m.p.212℃,无色晶体，溶于水、乙醇、丙酮等，1％水溶液的值为1.4±0.2。
膜较薄 在非清洁 表面吸附 性较差
硅酸盐
膜厚
镍盐
与金属络 和不太紧 密
较为致密
6.3
6.3.2缓蚀剂的化学工艺：
缓蚀剂
1 铬酸盐：氧化性强，能与铁、铝等金属形成致密的钝化膜，常 与聚磷酸盐、水溶性聚合物等组成铬配方，缓蚀性能极佳。但有 毒，不主张用。 2钼酸类：Na2MoO4.2H2O
2MoS2
MoO3
与国外相比还有较大差距。
6.2 阻垢剂
在工业水处理中，把加入到水中用于控制产生水垢和泥垢的水处理剂 称为阻垢剂。
6.2.1 阻垢剂的种类
1 经加工天然物质 ：磺化木质素、丹宁素。 2 无机聚合物：三聚磷酸钠、六偏磷酸钠等，磷酸酯
3 有机磷羧酸；有机磷酸盐
4 合成聚合物
6.2 阻垢剂
在工业水处理中，把加入到水中用于控制产生水垢和泥垢的水处理剂 称为阻垢剂。
(1)
H2C
CH
催化剂 COOCH3 Micheal加成 CH3O
O P
CH2 C
CH2COOCH3 COOCH3
OCH3 CH2COOCH3 (2)
催化剂 (2) + 5H2O 水解
O OH P OH
CH2CH2COOH C COOH
CH2COOH
6.2 阻垢剂
6.2.3.3 合成聚合物的阻垢剂： 常用的主要是低分子量的聚羧酸类物质，W<104。 均聚物：聚丙烯酸钠，聚马来酸，聚甲基丙烯酸钠等。 共聚物：丙烯酸-丙烯酰胺共聚物，马来酸酐-丙烯酸聚合物，苯乙 烯磺酸-马来酸共聚物。 含有-COOH ，–SO3H， -OH等官能团。 一般聚丙烯酸的聚合度在10-15，阻垢效果较好。
物，对CaCO3、CaSO4、CaSiO4等均具有优良的抑制和增溶作用， 缓蚀性也很好。
6.2 阻垢剂
合成反应：
O H P H ONa 2CH HC COOH COOH 加成反应 过氧化物 氧化剂 NaO O P CH2COOH CHCHOOH
CHCHOOH CH2COOH
H3PO3 有机溶剂
O NaO P HC
PO3H2 CH2 CH2COOH
CH2COOH O OH P OH CH2 C COOH
CH2COOH
PO3H2
2-磷酸基丁烷-1,2,4-三羧酸（PBTCA）： 的合成反应：
CH2COOH
6.2 阻垢剂
O CH3O P H HC OCH3 COOCH3 100-150°C OCH3 CH (1) COOCH3 O CH COOCH3 催化剂 CH3O P C COOCH3
6.2 阻垢剂
PCl3 3CH3COOH H3PO3 3CH3COCl O CH3 C H3PO3 O P OH
OH OH CH3 HO P C
P
CH3COCl
OH
HCl
OH O O O O C
CH3
OH H2O
P
O
OH
CH3 C HO
P
CH3COOH
O
OH
OH
6.2.3.2有机磷酸羧酸：
6.2 阻垢剂
CH 3 NCl CH 2 CHOHCH 2 n CH 2 CHOCH 2
6.5 絮凝剂
4 离子化聚丙烯酰胺絮凝剂的合成
H2C H C C O n NH2 + O CH2Cl H2C H C C O n H N OH H2 C C H CH2Cl
H 2C
H C C O
n H N
OH H2 C C H C H 2C l + N (C H 3 ) 3
能、节材和环境保护等方面均有重大意义。
6.1 概
（2）通常水处理剂包括三类产品：
述
1通用化学品：原指用于水处理的无机化工产品，如Al2(SO4)3等。
2专用化学品：包括活性炭、离子交换树脂和有机聚合物，絮凝剂等。 3配方化学品：包括缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂、燃烧助剂等。 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。1净化水：PH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；2特殊工业目的：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，应用方便的优点。
6.5 絮凝剂
阴离子型：羧甲基纤维素钠，藻酸钠 ，聚丙烯酸钠。 非离子型：聚丙烯酸胺，聚氧乙烯醚等。 6.5.2有机高分子絮凝剂： 水溶性线性聚合物，其基本性能时具有“架桥”作用。 1.聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDADMA）。
CH3 2NH CH3 2HC HC CH2Cl CH3 CH3 N H2C HC CH2 H2N Cl CH3 CH3
4 聚磷酸钠盐： (MPO3)n (M：Na、 K) n：14-20
络合作用，螯合封闭金属离子。
5 杂环化合物：对鉬及铜合金有特殊的缓释作用。 硫基苯并噻唑：MBT:
N SH S
2
S
N S-
N
Cu
2+
S
S-
Cu 2
6.3 缓蚀剂
制法：
NH 2 + CS 2 + S S N SH + H 2S
6.4 杀菌灭藻剂
....
H2 C
H2 C
N CH 2 CH 2
nCH 2 CH 2
N
N m
CH 2 C H 2 NHCH 2 CH 2
r
2 烷基二胺与氯代烷反应：
H2N R1 NH2 + ClR2Cl
+ ClR 2 Cl NH
NR1NHR2
R1 N R2 R2
n
N H 2R 1N H 2
n
6.5 絮凝剂
*
N R2
7O2
+ 2NaOH + H2O
MOO3
4SO2
NaMoO4.2H2O
低毒无公害。 3 钨酸盐：Na2WO4.2H20黑钨矿用烧碱分解。
MnWO4.FeWO4
4NaOH
2Na2WO4
Fe(OH)2.Mn(OH)2
6.3 缓蚀剂
常见的钨水处理剂配方： Na2WO4，100mg/kg；聚马来酸酐：4mg/kg； HEDP ：4mg/kg