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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(yùn)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(biāo)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(xué)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、

2、殺菌抑菌、脫色、軟化和穩(wěn)定水質(zhì)等。 不同的水處理劑具有不同的功能，根據(jù)其功能可分為緩蝕劑、阻垢劑、清洗劑、殺菌滅藻劑等。 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(xué)組成，可講緩蝕劑分為無機(jī)緩蝕劑和有機(jī)緩蝕劑兩大類。 阻垢劑是能控制產(chǎn)生各類無機(jī)鹽水垢和其它污垢的物質(zhì)，可以分為有機(jī)膦酸鹽、聚合物和共聚物三大類。 殺菌劑是為了防止在使用中帶入微生物，對(duì)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(jī)理不同，可以分為

3、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、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(shí)對(duì)人體健康和環(huán)境沒有毒性，并可以生物降解為對(duì)環(huán)境無害的水處理劑。 (2) 水處理劑的綠色化發(fā)展 無機(jī)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； 80年代以來，鉬(Mo)系復(fù)合配方被應(yīng)用； 目前，我國開發(fā)了鎢酸鹽復(fù)合配方，并被應(yīng)用。

4、 (2) 非金屬系綠色緩蝕阻垢劑 60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(dǎo)地位；,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 60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(dǎo)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(jī)多元磷酸酯和有機(jī)多元膦羧酸取代。 80年代，隨著環(huán)境法規(guī)的日趨嚴(yán)格，磷的使用被嚴(yán)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(diǎn)，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

5、(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 90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2001年第5號(hào)公告列入當(dāng)前國家鼓勵(lì)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(duì)菌藻的殺滅具有廣譜性，能對(duì)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

6、性，有較寬的pH值使用范圍； 另外，還要求低毒性，對(duì)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LD50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、氯化異氰尿酸及其鹽、二氧化氯(ClO2)、溴系殺菌劑、臭氧(O3)、過氧化氫(H2O2)、過氧乙酸(CH3COOOH)等。 氯氣(Cl2)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

7、類 次氯酸鈉(NaClO) 、次氯酸鈣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。 氯化異氰尿酸及其鹽(TCCA、DCCNa)是新型的強(qiáng)氧化型殺菌劑，商品名為優(yōu)氯凈、強(qiáng)氯精，其殺菌效果為氯的100倍，水解產(chǎn)物異氰尿酸基本無毒(小鼠經(jīng)口LD50值為7700mg/kg)，對(duì)皮膚和眼睛無刺激性。,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 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。LD50為8600mg/kg。 目前，二氧化氯是世界衛(wèi)生組織(WHO

8、)確認(rèn)的A1級(jí)消毒劑，經(jīng)美國農(nóng)業(yè)部和美國環(huán)保局確認(rèn)的食品消毒劑，美國食品與藥物管理局(FDA)批準(zhǔn)的食品添加劑，日本、澳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 溴素、次溴酸及其鹽具有低毒(溴的無毒劑量比氯高1040倍)、低殘留(溴與水中的有機(jī)物反應(yīng)生成的三溴甲烷能迅速分解，其危害遠(yuǎn)低于三氯甲烷)、殺菌活性高、對(duì)生物黏泥的剝離效果好、水的pH值對(duì)其殺生活性影響不大等優(yōu)點(diǎn)，因而有取代氯系殺菌劑的趨勢(shì)。 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)

9、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(xì)菌和藻類，而且它的氣味和刺激性都小于強(qiáng)氯精，能與很多水處理劑相配伍，所以近年來，發(fā)展很快，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 臭氧作為一種強(qiáng)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(qiáng)氧化劑”。 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(xì)胞膜及原生質(zhì)使之死亡，是環(huán)境最可接受的殺菌劑。 過氧乙酸的殺菌作用是通過氧化微生物細(xì)胞中的蛋白質(zhì)、類脂類等細(xì)胞組成中巰基(SH)、二硫鍵(SS)和雙鍵結(jié)構(gòu)而破壞細(xì)胞膜的化學(xué)滲透與運(yùn)輸機(jī)

10、能而進(jìn)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(jī)殺菌劑：較好的殺菌活性，而且持續(xù)時(shí)間長，對(duì)系統(tǒng)無腐蝕性，但容易產(chǎn)生抗藥性，有些非氧化型有機(jī)殺菌劑的殘留物與分解產(chǎn)物對(duì)環(huán)境有污染作用。 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。 異噻唑啉酮：曾獲“美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”的異噻唑啉酮?dú)⒕鷦?，?-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(duì)環(huán)境友好。,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 戊二醛：一類廣譜類殺

11、菌劑，對(duì)硫酸鹽還原菌有特效。 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(K2FeO4)：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(qiáng)的氧化性。一種真正意義上的綠色無機(jī)試劑。 非氧化型高分子殺菌劑 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(dòng)物和蝸牛類的殼中，是由天冬氨酸(Aspartic acid，簡(jiǎn)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(duì)環(huán)境友好的綠色聚合物。 研究證

12、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：,該方法獲得1996年首屆“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”，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(shí)現(xiàn)零排污 2、綠色膜分離技術(shù) 3、綠色中和技術(shù) 4、綠色絮凝技術(shù) 5、高級(jí)氧化技術(shù)

13、：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(yùn)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(shí)對(duì)人體健康和環(huán)境沒有毒性，并可以生物降解為對(duì)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(jī)磷和有機(jī)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(jī)構(gòu)批準(zhǔn)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(jì)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、

14、鉻酸鹽 B、亞硝酸鹽 C、鉬酸鹽 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(xué)催化氧化技術(shù) H、符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)的低磷水處理劑復(fù)配技術(shù),思考題,二、寫出下列化學(xué)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. CH3COOOH 4. OHCCH2CH2CH2CHO 5. 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(xiàn)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(xiàn)資料，了解我國21世紀(jì)以來新開發(fā)的殺菌劑，撰寫篇小論文。,