1.杀菌灭藻剂

在冷却水中含有大量的微生物，这些微生物在冷却水设备的管壁上生成和繁殖，这不仅大大增加了水流的摩擦阻力，引起管道的堵塞，还严重降低了热交换器的传热效率，同时还会造成危险的孔蚀以致使管道穿孔。为了控制微生物的生长及其所造成的危害，就必须投加杀菌灭藻剂（又称杀生剂）、污泥剥离剂等药剂，以杀灭和抑制微生物的生长和繁殖。

杀菌灭藻剂通常分为氧化型和非氧化型两类。氧化型一般是较强的氧化剂，利用它们所产生的次氯酸、原子态氧等，使微生物体内一些与代谢有密切关系的酶发生氧化作用而使微生物被杀灭。该类杀生剂一般是无机化合物，如氯、次氯酸盐、二氧化氯、臭氧、过氧化氢等，用得较广泛的是氯气、漂粉精和二氧化氯。

非氧化型杀生剂主要是有机化合物类，如醛类化合物、硝基化合物、含硫化合物、咪唑啉等杂环化合物、长链胺类化合物、季铵盐以及含卤素的有机化合物。其中应用较广泛的有五氯酚钠、2,2'-二羟基-5,5'-二氯苯甲烷(DDM)、西维因、2,2-二溴-3-次氮基丙烯胺、三硫氰基甲烷、季铵盐类。

非氧化型杀菌灭藻剂中氯酚及其衍生物是应用得较早的一类杀生剂，不同的氯酚类药剂对不同的微生物的杀生效果是不同的。一般来说，凡苯酚结构中引入氯都可提高其杀生能力。在循环水中作为杀生剂使用最多的氯酚有五氯苯酚钠和2,4,5-三氯苯酚钠。目前，国内使用较普遍的氯酚杀菌剂为NL-4，其主要成分为2,2'-羟基-5,5'-氯-二苯基甲烷（DDM)，是无色或白色结晶，熔点178℃，对细菌、真菌、酵母菌及藻类均有较高的活性，因而被大量用作杀生剂。DDM药效较长，适于各冷却水系统的杀菌灭藻。DDM的合成方法有硫酸法和分子筛法两种。硫酸法通常采用对氯酚和甲醛为原料，以硫酸为催化剂，以甲醇或乙醇为溶剂进行缩合而制取，其反应式如下：

生产工艺：在带有搅拌的搪瓷反应釜中，加入适量浓H₂SO₄和甲醇，再加入277kg对氯酚，反应温度控制在-10～0℃，滴加30kg甲醛，反应6h。反应完后过滤、干燥可得约260kg产物。工业品为浅褐色粉末，熔点164℃。

2.混凝剂和絮凝剂

在水处理中，能使水中的胶休微粒相互黏结和聚结的化学药剂称为混凝剂。混凝剂与水混合从而使水中的胶体物质产生凝聚和絮凝，这一综合过程称为混凝过程。

凝聚就是向水中加入硫酸铝、明矾等凝聚剂，以中和水中带负电荷的胶体微粒，使其脱稳而沉淀。絮凝是在水中加入高分子物质—絮凝剂，使己中和的胶体微粒进一步凝聚，使其更快地凝成较大的絮凝物，从而加快沉淀。凝聚和絮凝总称为混凝。混凝剂大致可分为无机混凝剂和有机混凝剂两类。根据所处理水的特性、不同的用途，己经开发出了许多不同性能和使用目的的混凝剂。

2.1无机混凝剂

常用的无机混凝剂有硫酸铝、明矾、聚合氯化铝、硫酸亚铁、氯化铁、铵矾等。兹以常用的聚合硫酸铁为例介绍其生产工艺。

聚合硫酸铁又称碱式硫酸铁，简称PFS，它是一种高效铁系无机高分子絮凝剂。PFS的化学通式为，其中m=0.5～1,n=f(m)。碱式硫酸铁分子穿插在硫酸铁分子之间，形成立体的聚合结构。它在水溶液中能提供大量的Fe(H₂O)₆³⁺、Fe(OH)₄²⁺、Fe₂(OH)₄²⁺、[Fe₈(OH)_2O]⁴⁺等聚合离子及羟基桥联形成的多核络合铁离子。

PFS是一种红棕色黏稠液体，适用范围广，沉降速度快，具有极高的絮凝能力。目前已广泛用于电力、化工、冶金、印染、造纸、纺织等工业水处理中。生产PFS的主要原料是FeSO₄和H₂SO₄，也可以用工业酸洗废液。其聚合机理是二价铁离子在酸性条件下，由于催化剂的作用，氧化为三价铁离子：

然后，Fe₂(SO₄)₃。进行去质子化，先生成六水合硫酸铁，再生成五水合硫酸铁……，直至生成各种碱式硫酸铁，最后经水解、聚合作用制得聚合硫酸铁。

工业化生产可用纯氧为氧化剂，若用化学氧化剂（如KMnO₄,H₂O₂、NaC1O₄等）氧化，不仅成本高，而且条件难以控制；用空气作氧化剂，成本虽低，但反应时间长，且需装废气净化设施，使工艺流程烦琐、复杂。

将工业品硫酸亚铁（FeSO₄·7H₂O）和硫酸（也可分批加入）及水配成浓度为18％～20％（质量）的水溶液，投入反应釜中，加热到50℃以上，通入氧气，其压力控制在3.03×10⁵Pa左右，然后将投料量0.4％～1.0％的催化剂NaNO₂分批投加。所得液体产品碱化度为10％～13％。将所得液体产品经过减压蒸发、千燥等后处理，可得固体产品。

Fe²⁺的催化氧化过程是一个气液反应，反应速度由气体吸收速率控制，要加快反应，就要加快气体溶解速度，为此可采用两种途径。一是提高气相压力，二是加大气液反应接触面积，也可两种途径并用。采用喷雾法工艺即可达此目的，该法特点是在反应器中反应液以雾化态与混合气体反应。为进一步加快反应，可使气体和液体同时进行逆向循环。气体由风机送入，反应过程中不断向反应器中补加氧气，保证NO迅速氧化和NO₂吸收。制备过程为：在加热器中加入晶体FeSO₄, H₂SO₄和水，加热升温至一定温度后使液体和气体同时处于循环状态。在常压下，气相中的NO₂和雾状液体反应，如此不断循环，直至Fe²⁺完全氧化为止。

反应产物指标：Fe³⁺含量11％～14％，盐基度8％～16％，Fe²⁺≤0.1％，水不溶物≤0.1％，密度（20℃）为1.41～1.68g/cm³。

2.2有机高分子絮凝剂

常用的有机混凝剂有聚乙烯吡啶类、水溶性苯胺树脂、多乙胺、聚合硫脲、聚丙烯酸钠、藻朊酸钠、聚苯乙烯磺酸盐、聚丙烯酰胺、淀粉及其衍生物、纤维素钠、聚藻元酸盐、甲壳素与壳聚糖等。

在水处理中所采用的有机高分子絮凝剂是天然和人工合成的水溶性线型聚合物，其基本性能是具有“架桥”能力。有机高分子絮凝剂有适应各种水特性的聚合物结构，特点是用量小、处理效率高、适应范围广、种类繁多。一般可分为阳离子型、阴离子型、非离子型和天然高分子絮凝剂四大类。近年来开发的有机高分子絮凝剂很多，如新型交联丙烯酸接枝羟丙基木薯淀粉、交联型AM/AA接枝黄原酸酯化木薯淀粉、高度双交联两性接枝木薯淀粉树脂、丙烯酰胺／甲基丙烯酸甲酯接枝蔗渣木聚糖共聚物、吸附性双交联两性木薯淀粉等。

3.阻垢消垢剂

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。阻垢剂的种类很多，早期采用的阻垢剂多半是天然成分经过适当加工后的物质，如木质素磺酸盐、葡萄糖酸钠、丹宁、淀粉衍生物和腐植酸钠等。近年来采用的阻垢剂主要有无机聚合物（三聚磷酸钠、六偏磷酸钠等）、磷酸酯（磷酸辛酯、磷酸二辛酯等）、有机膦酸（盐）、膦羧酸、合成有机聚合物（聚丙烯酸、聚马来酸、水解聚马来酸、聚丙烯酸钠、聚甲基丙烯酸等。常用的共聚物阻垢剂有丙烯酸-丙烯酰胺共聚物、马来酸酐-丙烯酸共聚物、苯乙烯磺酸-马来酸共聚物等）。这些化学物质有些兼有缓蚀作用，称之为缓蚀阻垢剂。有机膦酸盐既具有良好的阻垢性能，又有较好的缓蚀性能，已大量应用于水处理技术中。下面介绍一和典型的有机多元膦酸的生产工艺。

氨基三亚甲基膦酸（ATMP）的合成方法较多，适合工业生产的合成方法有以下两种：

(1)亚磷酸（或三氯化磷）与氨（或铵盐）、甲醛在酸性介质中一步合成

PCl₃+3H₂O→H₃PO₃+3HCl

3H₃PO₃+NH₄C1+HCHO→N[CH₂PO(OH)₂]₃+HCI+3H₂O

(2)次氮基三乙酸和亚磷酸反应

N(CH₂COOH)₃+3H₃PO₃→N[CH₂PO(OH)₂]₃+CO₂+3H₂O

工业生产多采用第一种方法。该制法中所用的氨可以是氨气、氨水或铵盐，一般用氯化铵；甲醛为甲醛水溶液、三聚甲醛或多聚甲醛；亚磷酸由三氯化磷水解制得。方法二的收率高，产品质量好，但原料难得，成本高。第一种方法生产ATMP的工艺流程如下：

原料→反应→浓缩→冷却→结晶→分离→成品

在装有密封搅拌器，回流冷凝器和滴液漏斗的反应器中，按反应式的计量加入氯化铵和甲醛水溶液，开动搅拌器。然后慢慢滴加三氯化磷。控制滴加三氯化磷的速度并进行外部冷却，使反应温度保持在30～40℃。反应过程中有HCl气体逸出，用水吸收。待三氯化磷滴加完毕后，慢慢加热到回流温度（110℃)，回流0.5h，反应液为黄色澄清液体。

ATMP在200℃下有优良的阻垢作用，对碳酸盐的阻垢效果特别好，可作为硬度大、矿化度高、水质条件恶劣的阻垢剂。例如，用于循环冷却水、油田注水和含水输油管线、印染用水的除垢以及锅炉系统软垢的调解剂，用量以3～10mg/kg为佳。