水处理化学品手册（第二版）

习近平总书记高度重视、十分关心水生态环境保护工作，多次发表重要讲话、做出重要指示与批示，为打赢碧水保卫战提供了方向指引和行动指南。各地区各部门扎实推进水生态环境保护工作，全国水生态环境质量保持持续向好态势。但水环境保护工作还存在诸多问题和短板，如期完成碧水保卫战目标任务十分艰巨。
水处理行业是水生态环境保护的关键环节，对于改善水质，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、节能、节材和环境保护等均具有重大意义。现代社会与工业的快速发展、水资源匮乏及污染加剧的严峻形势，极大地促进了水处理化学品新品种、新技术的不断出现和产业化规模的扩大。开发高效的水处理技术，寻找绿色、高效、无公害的新型水处理化学品将是未来的发展趋势。
为了促进水处理行业的信息交流和技术合作，推广水处理化学品制造和应用技术，推动我国水处理工业的持续发展，本书在《水处理化学品手册》（2016年版）的基础上，结合近年国内外在水处理化学品开发方面的新研究，编写了《水处理化学品手册》（第二版）。此次编写主要是将近些年来出现的水处理化学品的新制备方法与步骤、工艺流程、技术指标、应用、相关标准、数据等内容进行收集并整理至书中对应内容，对上版图书中所介绍的内容进行更新，其中鉴于水处理化学品的最新研究进展，完善了绪论部分；根据阻垢剂的最新研究应用，在第5章的5.4部分新增加了一类聚合物型阻垢分散剂；主要在第3章、第4章、第5章、第7章、第8章、第9章、第10章和第11章进行了内容补充及修改等。
本书共分12章，第1章是绪论，第2章～第12章内容包括混凝剂、絮凝剂、吸附剂、阻垢分散剂、缓蚀剂、杀菌灭藻剂、清洗剂、预膜剂、离子交换剂、膜材料、污泥脱水剂等多类水处理化学品，共收录药剂近500种。该书主要对各种化学品的性能、制备及应用进行了叙述，并对水处理化学品制备的机理及产品技术指标进行了分析和介绍，内容努力做到系统性、实用性和可操作性有效结合。希望本书的出版能够为从事废水处理、水处理药剂研发和应用的工程技术人员、科研人员和管理人员提供一定的指导和借鉴，同时也供高等学校环境科学与工程、市政工程、化学工程及相关专业师生参考。
本书由刘明华、刘以凡任主编，陈铃、陈雪莹、陈哲、郭鸿、胡益珲、黄日昕、江彦亭、林春香、林毅、林云志、刘正旭、吕源财、翁鑫、翁许骋、翁榆芳、肖高、许平凡、叶晓霞、张睿、赵笑笑等参与了部分内容的编写；全书最后由刘明华、刘以凡统稿并定稿。本书在编写过程中，参考了该领域部分专家、学者的相关资料，在此向他们表示衷心的感谢！
限于编者的专业水平和知识范围，虽已尽力，但疏漏及不妥之处仍在所难免，恳请广大读者和同仁不吝指正。

编者
2023年3月

刘明华，福州大学环境与资源学院，院长、教授，九三学社成员，于2000年6月毕业于四川大学轻纺与食品学院，获工学博士学位，2000年6月至2002年6月在华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室作博士后研究，2002年7月至今于福州大学环境与资源学院工作，现任院长、教授、博士生导师，福建省生物质技术开发基地主任，主要从事精细化学品、环境友好材料、生物质能源和可再生资源高值化利用方面的研究。在教学方面，主要承担《环境材料学》、《水处理剂制备及应用》、《水污染控制工程》、《环保药剂研究与应用》、《再生资源导论》等课程的教学工作。在科技攻关方面，先后主持了国家863课题、国家九五攻关课题、国家自然科学基金等30多项国家和省部级科研项目。已申请国家发明专利54件，其中已授权43件；出版编著15部，并在国内外核心期刊上发表论文110多篇，其中被SCI、EI和ISTP收录80多篇。在科技转化方面，先后与福建清源科技有限公司、石狮市清源精细化工有限公司、福建金源泉科技发展有限公司、福建省环境保护设计院等多家省内外企事业单位在水处理药剂、染料分散剂、木质素改性产品、水煤浆添加剂、印染还原剂等新产品的研究与开发方面开展合作，项目合作金额高达2000多万，部分产品已产业化，取得了较好的经济效益和社会效益。凭借自身对科研事业的执着以及科技成果转化水平，先后获得福建省技术发明奖三等奖、福建省专利奖三等奖、福建省优秀科技工作者、卢嘉锡优秀导师奖、宝钢优秀教师奖、福建紫金科技创新奖、6?18突出贡献奖、中国产学研合作创新奖、国家发明创业奖、福建省十大杰出青年、福建青年科技奖、运盛青年科技奖等24项国家和省部 级奖励。

本书主要对各种化学品的性能、制备及应用进行了叙述，并对水处理化学品制备的机理及产品技术指标进行了分析和介绍。全书共分12章，第1章是绪论，第2章～第12章内容包括混凝剂、絮凝剂、吸附剂、阻垢分散剂、缓蚀剂、杀菌灭藻剂、清洗剂、预膜剂、离子交换剂、膜材料、污泥脱水剂等多类水处理化学品，共收录药剂近500种。
本书具有较强的系统性、实用性和可操作性，可供从事废水处理、水处理药剂的研发和应用等的工程技术人员、科研人员和管理人员参考，也供高等学校环境科学与工程、市政工程、化学工程及相关专业师生参阅。

第1章绪论001
1.1水处理化学品概述001
1.1.1水资源与水处理001
1.1.2水处理化学品的定义002
1.1.3水处理化学品的分类003
1.2水处理化学品的发展历程003
1.2.1国外发展概况003
1.2.2国内发展概况004
1.2.3国内外发展比较及相应的对策建议005
1.3水处理化学品的发展趋势006
1.3.1新型合成水处理化学品的开发007
1.3.2水处理化学品间的复配增效技术研究007
1.3.3多功能水处理化学品的研究007
1.3.4水处理化学品的环境友好化007
参考文献008

第2章混凝剂009
2.1概述009
2.1.1混凝剂的分类009
2.1.2混凝剂在我国的发展现状009
2.1.3混凝机理009
2.1.4混凝剂的发展趋势011
2.2无机低分子混凝剂012
2.2.1硫酸铝012
2.2.2三氯化铝014
2.2.3三氯化铁017
2.2.4铝酸钠020
2.2.5硫酸亚铁021
2.2.6高铁酸钾024
2.3无机高分子混凝剂025
2.3.1聚合氯化铝（PAC）026
2.3.2改性聚合氯化铝（MPAC）030
2.3.3聚合三氯化铁（PFC）031
2.3.4聚合硫酸铁（PFS）032
2.3.5聚合氯化硫酸铁（PFCS）036
2.3.6聚磷硫酸铁（PPFS）037
2.3.7聚磷氯化铝（PPAC）037
2.3.8聚合氯化铝铁（PAFC）038
2.3.9聚硅硫酸铁（PFSS）040
2.3.10聚硅硫酸铝（PASS）041
2.3.11聚合硅酸铝铁（PSAF）042
2.3.12聚氯硅酸铝（PASiC）043
2.3.13聚合氯化硫酸铁铝（PAFCS）043
2.3.14聚硅酸铝铁（PAFSC）044
参考文献045

第3章絮凝剂050
3.1概述050
3.1.1絮凝剂的分类050
3.1.2有机高分子絮凝剂的研究概况051
3.2非离子型合成有机高分子絮凝剂054
3.2.1聚合型絮凝剂054
3.2.2缩合型絮凝剂065
3.3阴离子型合成有机高分子絮凝剂066
3.3.1聚合型絮凝剂066
3.3.2高分子反应型絮凝剂074
3.4阳离子型合成有机高分子絮凝剂076
3.4.1聚合型絮凝剂076
3.4.2高分子反应型絮凝剂089
3.4.3缩合型絮凝剂093
3.5两性型合成有机高分子絮凝剂103
3.5.1聚合型絮凝剂103
3.5.2高分子反应型絮凝剂113
3.5.3缩合型絮凝剂116
3.6非离子型天然有机高分子改性絮凝剂118
3.6.1淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物118
3.6.2β-环糊精改性产品124
3.6.3改性瓜尔胶产品125
3.6.4F691-丙烯酰胺接枝共聚物127
3.7阴离子型天然有机高分子改性絮凝剂128
3.7.1改性淀粉类絮凝剂128
3.7.2黄原胶及其改性产品139
3.7.3改性纤维素类絮凝剂141
3.7.4海藻酸钠145
3.7.5改性木质素类絮凝剂146
3.7.6植物单宁及其接枝共聚物149
3.7.7F691改性产品151
3.8阳离子型天然有机高分子改性絮凝剂152
3.8.1改性淀粉类絮凝剂152
3.8.2改性木质素类絮凝剂168
3.8.3改性纤维素类絮凝剂173
3.8.4壳聚糖及其季铵化产品177
3.8.5F691改性产品186
3.9两性型天然有机高分子改性絮凝剂193
3.9.1改性淀粉类絮凝剂193
3.9.2改性木质素类絮凝剂204
3.9.3改性壳聚糖类絮凝剂208
3.9.4改性纤维素类絮凝剂210
3.9.5F691改性絮凝剂215
参考文献217

第4章吸附剂224
4.1概述224
4.1.1吸附剂的基本特征224
4.1.2吸附的类型225
4.2吸附剂的制备和应用225
4.2.1粉煤灰（CFA）225
4.2.2黏土234
4.2.3硅藻土238
4.2.4膨润土242
4.2.5纳米二氧化硅254
4.2.6沸石259
4.2.7轻质氧化镁268
4.2.8活性氧化铝（γ-Al2O3）273
4.2.9硅胶278
4.2.10活性炭（AC）282
4.2.11活性炭纤维（ACF）297
4.2.12改性淀粉类吸附剂302
4.2.13改性壳聚糖类吸附剂310
4.2.14改性纤维素类吸附剂320
4.2.15改性木质素类吸附剂328
4.2.16大孔吸附树脂335
4.2.17甲壳素类树脂340
参考文献341

第5章阻垢分散剂348
5.1概述348
5.2天然改性阻垢分散剂的制备及应用349
5.2.1木质素磺酸盐349
5.2.2单宁353
5.2.3淀粉磷酸酯355
5.2.4羧酸磷酸化淀粉356
5.2.5羧甲基纤维素钠357
5.2.6海藻酸钠359
5.2.7腐殖酸360
5.2.8壳聚糖361
5.3多元膦酸型阻垢分散剂的制备及应用362
5.3.1乙二胺四亚甲基膦酸（EDTMP）362
5.3.2氨基三亚甲基膦酸（ATMP）365
5.3.31-羟基乙烷-1，1-二膦酸（HEDP）366
5.3.4二乙烯三胺五亚甲基膦酸（DTPMP）368
5.3.5聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化物369
5.3.6甘油磷酸三酯370
5.3.7辛基酚聚氧乙烯醚磷酸酯371
5.3.82-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸（PBTC）372
5.3.9二甲基磷酸氨基甲磺酸（DPAMS）373
5.3.10N，N，N-三亚甲基三膦酸-乙二胺-N-羟丙基磺酸（EDTMPPS）374
5.4聚合物型阻垢分散剂的制备及应用375
5.4.1聚丙烯酸（PAA）376
5.4.2聚丙烯酰胺（PAM）377
5.4.3聚丙烯酸钠（PAAS）379
5.4.4聚甲基丙烯酸（PMA）380
5.4.5聚天冬氨酸（PASP）381
5.4.6聚环氧琥珀酸（PESA）383
5.4.7水解聚马来酸酐385
5.4.8聚亚甲基丁二酸（聚衣康酸）387
5.4.9聚苯乙烯磺酸钠388
5.4.10聚-2-丙烯酰基-2-甲基丙磺酸钠（PAMPS）389
5.4.11次磷酸基聚丙烯酸390
5.4.12丙烯酸-丙烯酸甲酯共聚物391
5.4.13丙烯酸-马来酸酐共聚物392
5.4.14丙烯酸-丙烯酰胺共聚物394
5.4.15丙烯酸-丙烯醇共聚物395
5.4.16丙烯酸-衣康酸共聚物396
5.4.17丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物397
5.4.18马来酸酐-丙烯酰胺共聚物398
5.4.19马来酸酐-丙烯酰吗啉共聚物399
5.4.20马来酸酐-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸-丙烯酸羟丙酯三元共聚物399
5.4.21丙烯酸-异丙烯膦酸共聚物（AA/IPPA）400
5.4.22丙烯酰胺-丙烯酰基吗啉共聚物402
5.4.23丙烯酸-丙烯酸羟丙酯-次磷酸钠共聚物403
5.4.24丙烯酸/聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯二元共聚物403
5.4.25丙烯酸-马来酸-膦基三元共聚物404
5.4.26丙烯酸-2-丙烯酰基-2-甲基丙磺酸-次磷酸钠共聚物404
5.4.272-丙烯酰基-2-甲基丙磺酸钠-丙烯酰基吗啉共聚物405
5.4.28苯乙烯磺酸-苯乙烯膦酸共聚物406
5.4.29苯乙烯磺酸钠-丙烯酰基吗啉共聚物407
5.4.30N-丙烯酰基对氨基苯磺酸钠-丙烯酰基吗啉共聚物408
5.4.31丙烯醇-丙烯酰基吗啉共聚物408
5.4.32丙烯酸羟丙酯-丙烯酰基吗啉共聚物409
5.4.332-丙烯酰基-2-甲基丙基膦酸-丙烯酰基吗啉共聚物409
5.4.342-丙烯酰基-2-甲基丙基膦酸-丙烯酸共聚物410
5.4.352-丙烯酰基-2-甲基丙基膦酸-丙烯酰胺共聚物411
5.4.362-丙烯酰基-2-甲基丙基膦酸-丙烯酸-β-羟丙酯共聚物411
5.4.372-丙烯酰基-2-甲基丙基膦酸-2-丙烯酰基-2-甲基丙磺酸共聚物412
5.4.382-丙烯酰基-2-甲基丙基膦酸-苯乙烯磺酸钠共聚物412
5.4.392-丙烯酰基-2-甲基丙基膦酸-甲基丙烯酸共聚物413
5.4.40烯丙氧基聚醚羧酸盐共聚物413
5.4.41衣康酸-丙烯酰胺共聚物414
5.4.42衣康酸-2-丙烯酰基-2-甲基丙基膦酸共聚物414
5.4.43衣康酸-2-丙烯酰基-2-甲基丙磺酸钠共聚物415
5.4.44衣康酸-丙烯酸羟丙酯共聚物415
5.4.45衣康酸-丙烯基磺酸钠共聚物416
5.4.46衣康酸-丙烯三羧酸-丙烯酸-聚环氧琥珀酸共聚物417
5.4.47衣康酸-马来酸-丙烯磺酸钠三元共聚物418
5.4.48聚乙二醇-衣康酸-AMPS/MA三元共聚物418
5.4.49S-羧乙基硫代琥珀酸418
5.4.50烯丙氧基聚醚羧酸盐共聚物419
5.4.51聚醚型无磷共聚物阻垢剂419
参考文献420

第6章缓蚀剂423
6.1缓蚀剂的分类及作用机理423
6.1.1缓蚀剂分类423
6.1.2缓蚀剂的特征及缓蚀机理425
6.1.3工业缓蚀剂的协同应用技术426
6.2有机缓蚀剂427
6.2.1六亚甲基四胺427
6.2.2硫脲430
6.2.3N，N-二邻甲苯基硫脲434
6.2.4吡啶434
6.2.5烷基吡啶436
6.2.6苯胺437
6.2.7苯胺、乌洛托品缩聚物440
6.2.8苯并三氮唑（BTA）442
6.2.9N，N-双（苯并三氮唑亚甲基）月桂胺445
6.2.102-巯基苯并噻唑（MBT）445
6.2.11丙炔醇（PA）448
6.2.12二聚炔醇（DMH）450
6.2.13葡萄糖酸钠（GS）450
6.2.14对苯二酚（HQ）455
6.2.15苯甲酸457
6.2.162-羟基膦基乙酸（HPAA）461
6.2.17S-羧乙基硫代琥珀酸462
6.2.18多元醇磷酸酯（PAPE）463
6.2.19N-月桂酰基肌氨酸（LS）464
6.2.202-炔丙基巯基苯并咪唑465
6.2.21咪唑啉季铵盐缓蚀剂466
6.2.22咪唑啉酮类缓蚀剂468
6.2.23复合芳基双环咪唑啉季铵盐469
6.2.24羧酸类缓蚀剂470
6.2.252-苯甲酰基-3-羟基-1-丙烯（BAA）470
6.2.26多氨基多醚基亚甲基膦酸（PAPEMP）471
6.2.272-癸硫基乙基胺盐酸盐（DTEA）472
6.2.28YSH-05高温酸化缓蚀剂472
6.2.29PTX-4缓蚀剂473
6.2.30环己胺473
6.2.311-羟甲基苯并三氮唑475
6.2.32氨基三亚甲基膦酸（ATMP）476
6.2.33羟基亚乙基二膦酸（HEDP）476
6.2.34乙二胺四亚甲基膦酸五钠（EDTMP·Na5）477
6.3无机缓蚀剂478
6.3.1亚硝酸钠478
6.3.2硝酸钠481
6.3.3硅酸钠484
6.3.4三聚磷酸钠（STPP）488
6.3.5六偏磷酸钠489
6.3.6钼酸钠490
6.3.7钨酸钠496
6.3.8硫化钠499
6.3.9七水硫酸锌501
6.3.10氯化锌502
6.3.11水合肼507
6.3.12磷酸二氢钠507
参考文献508

第7章杀菌灭藻剂513
7.1概述513
7.1.1微生物概况及危害513
7.1.2杀菌灭藻剂的分类515
7.1.3杀菌机理515
7.1.4杀菌灭藻剂的发展趋势516
7.2氧化型杀菌灭藻剂的制备及应用516
7.2.1液态氯516
7.2.2臭氧518
7.2.3次氯酸钠520
7.2.4次氯酸钙 522
7.2.5二氧化氯524
7.2.6二氯异氰尿酸钠528
7.2.7三氯异氰尿酸531
7.2.8氯胺-T533
7.2.9过氧化氢534
7.2.10过氧乙酸537
7.2.11溴氯海因（BCDMH）539
7.2.12二溴海因（DBDMH）540
7.2.132，2-溴氰乙酰胺（DBNPA）542
7.2.14高铁酸钾544
7.2.15四氯甘脲（TCGU）547
7.2.16过硫酸氢钾547
7.3非氧化型杀菌灭藻剂551
7.3.1氯酚类551
7.3.2有机硫化合物554
7.3.3有机锡化合物561
7.3.4烯醛类562
7.3.5季铵盐类杀菌剂570
7.3.6季盐杀菌灭藻剂581
7.3.7其他杀菌灭藻剂591
参考文献595

第8章清洗剂、预膜剂599
8.1概述599
8.2无机化学清洗剂600
8.2.1无机酸清洗剂600
8.2.2无机碱清洗剂612
8.3有机化学清洗剂616
8.3.1有机酸清洗剂616
8.3.2螯合物清洗剂634
8.3.3聚合物清洗剂637
8.3.4表面活性剂638
8.4预膜剂649
8.4.1表面活性剂-聚磷酸盐预膜剂649
8.4.2六偏磷酸钠-锌盐预膜剂650
参考文献651

第9章离子交换剂655
9.1概述655
9.2无机离子交换剂656
9.2.1泡沸石656
9.2.2磷酸锆660
9.2.3海绿石662
9.3有机离子交换剂663
9.3.1磺化煤663
9.3.2阳离子交换树脂664
9.3.3阴离子交换树脂673
9.3.4螯合树脂690
9.3.5氧化还原树脂705
9.3.6两性树脂710
参考文献713

第10章膜材料716
10.1概述716
10.2膜的分类716
10.2.1功能膜的分类716
10.2.2膜分离过程的类型718
10.3膜材料及膜的制备与结构718
10.3.1膜材料718
10.3.2膜的制备722
10.3.3膜的结构728
10.3.4膜的结晶态729
10.4膜组件的结构设计729
10.4.1膜材料与膜组件729
10.4.2板框式膜组件与流程730
10.4.3卷式膜组件与流程732
10.4.4中空纤维膜组件与流程733
10.4.5管式膜组件的基本结构735
10.5典型的膜分离技术及应用领域735
10.5.1微孔过滤技术735
10.5.2超滤技术 738
10.5.3纳滤技术739
10.5.4反渗透技术740
10.5.5离子交换膜与电渗析744
10.5.6气体分离膜745
10.5.7其他类型膜750
参考文献751

第11章污泥脱水剂754
11.1概述754
11.2天然高分子改性污泥脱水剂754
11.2.1淀粉改性类污泥脱水剂754
11.2.2壳聚糖改性污泥脱水剂760
11.2.3其他天然高分子改性污泥脱水剂763
11.3合成型有机高分子污泥脱水剂767
11.3.1合成型有机阳离子污泥脱水剂767
11.3.2合成型两性污泥脱水剂774
参考文献778

第12章其他水处理化学品780
12.1水体除氧剂780
12.1.1概述780
12.1.2水合肼780
12.1.3吗啉784
12.1.4丙酮肟786
12.1.5丁酮肟787
12.1.6乙醛肟789
12.1.7环己胺790
12.1.8N，N，N，N-四甲基对苯二胺792
12.1.9氢醌793
12.1.10碳酰肼795
12.1.11异抗坏血酸796
12.1.12二乙基羟胺798
12.1.13N-异丙基羟胺799
12.1.14氨气或液氨801
12.1.15无水亚硫酸钠801
12.1.16亚硫酸氢钠803
12.1.17焦亚硫酸钠803
12.1.18亚硫酸氢铵805
12.2消泡剂805
12.2.1概述805
12.2.2矿物油、脂肪酸（酯）、酰胺类、低级醇类等有机物806
12.2.3聚醚类809
12.2.4有机硅类811
12.2.5聚醚改型聚硅氧烷消泡剂815
12.3污泥剥离剂817
12.3.1松香胺817
12.3.2松香胺聚氧乙烯醚818
12.3.3N-十二烷基丙氨酸820
参考文献821