1、Softening andSalt Elemination一、水中雜質(zhì)的來源一、水中雜質(zhì)的來源二、水中雜質(zhì)的分類二、水中雜質(zhì)的分類三、工業(yè)用水處置對象水中常見的溶解物三、工業(yè)用水處置對象水中常見的溶解物四、工業(yè)用水水質(zhì)規(guī)范四、工業(yè)用水水質(zhì)規(guī)范l吸收大氣中可溶物吸收大氣中可溶物CO2 、O2 、H2S 及不可溶物塵埃、工業(yè)污染物及不可溶物塵埃、工業(yè)污染物l地表：泥砂、腐殖質(zhì)、有機(jī)物地表：泥砂、腐殖質(zhì)、有機(jī)物 且且 溶解地殼外表的普通化合物溶解地殼外表的普通化合物l地下：含地下：含CO2的雨水遇地層中的雨水遇地層中CaCO3 、 MgCO3生成生成Ca2+ 、 Mg2+；再加上地；再加上地層中易溶

2、的層中易溶的Na鹽鹽K鹽、氯化物等呵斥海鹽、氯化物等呵斥海水的高含鹽量水的高含鹽量水中雜質(zhì)按粒徑分為三類：水中雜質(zhì)按粒徑分為三類：1m100 m 懸浮質(zhì)懸浮質(zhì) 用沉淀方法上浮、用沉淀方法上浮、下沉即可去除下沉即可去除1 nm 1 m 膠體粘土、腐殖質(zhì)膠膠體粘土、腐殖質(zhì)膠體可以穩(wěn)定存在，必需加藥，使膠體脫穩(wěn)，混體可以穩(wěn)定存在，必需加藥，使膠體脫穩(wěn)，混凝沉淀后去除凝沉淀后去除1 nm以下以下 溶解物溶解物 溶解于水，給生活、消費溶解于水，給生活、消費帶來不便，是工業(yè)水處置的對象帶來不便，是工業(yè)水處置的對象 Fe2+可導(dǎo)可導(dǎo)致高血壓病，并可染色；致高血壓病，并可染色； F使牙變黃；使牙變黃； Ca2

3、+、Mg2+ 給洗衣帶來不便，并使鍋爐生垢從而呵給洗衣帶來不便，并使鍋爐生垢從而呵斥燃料的浪費和鍋爐爆炸；放射性元素那么對斥燃料的浪費和鍋爐爆炸；放射性元素那么對人體有害人體有害 HCO3 ClSO42 SiO32Ca2+,Mg2+ Na+ ,K+ Fe2+,Mn2+工業(yè)用水種類繁多，水質(zhì)要求各不一樣工業(yè)用水種類繁多，水質(zhì)要求各不一樣食品、釀造、飲料原料用水：高于生活飲用水規(guī)食品、釀造、飲料原料用水：高于生活飲用水規(guī)范范紡織、造紙：水質(zhì)清澈，對產(chǎn)生斑點的物質(zhì)控制紡織、造紙：水質(zhì)清澈，對產(chǎn)生斑點的物質(zhì)控制鍋爐補(bǔ)給水：對產(chǎn)生腐蝕、結(jié)垢等的物質(zhì)控制鍋爐補(bǔ)給水：對產(chǎn)生腐蝕、結(jié)垢等的物質(zhì)控制與鍋爐壓力有

4、關(guān)系與鍋爐壓力有關(guān)系電子工業(yè)：高純水電子工業(yè)：高純水循環(huán)冷卻水：水溫低，無懸浮物、藻類、微生物，循環(huán)冷卻水：水溫低，無懸浮物、藻類、微生物，對產(chǎn)生腐蝕、結(jié)垢等的物質(zhì)控制對產(chǎn)生腐蝕、結(jié)垢等的物質(zhì)控制21 軟化的目的與方法軟化的目的與方法 :目的、根本概念、硬目的、根本概念、硬度分類、方法度分類、方法22 水的藥劑軟化法水的藥劑軟化法 :石灰法、石灰石膏法、石灰法、石灰石膏法、石灰蘇打法石灰蘇打法23 離子交換法根本原理離子交換法根本原理 :交換劑、樹脂、平交換劑、樹脂、平衡、速度、操作衡、速度、操作24 離子交換軟化方法與系統(tǒng)離子交換軟化方法與系統(tǒng): 固定床、固定固定床、固定床的改良、延續(xù)床、除

5、堿軟化、再生附屬設(shè)備、床的改良、延續(xù)床、除堿軟化、再生附屬設(shè)備、除二氧化碳器除二氧化碳器一、軟化的目的一、軟化的目的二、根本概念二、根本概念三、硬度的分類三、硬度的分類四、軟化的方法四、軟化的方法1，軟化定義：去除水中部分或全部硬度的過程 稱為水的軟化。2，目的：1防止鍋爐水由于硬度而生垢浪費燃料、燒損部件、爆炸2防止 Ca2+ 、 Mg2+對工業(yè)冷卻設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn) 的影響傳熱系數(shù)低、導(dǎo)熱性能差3防止影響造紙、紡織等行業(yè)產(chǎn)質(zhì)量量消除不良影響，滿足生活和工業(yè)用水的要求！中心目的中心目的1，硬度：水中，硬度：水中Ca2+ 、 Mg2+離子的總濃度或總含量。離子的總濃度或總含量。2，硬度單位：，硬度單

6、位：1國內(nèi)：國內(nèi)：meq/L 2國外：德國度國外：德國度:1d=10mg/LCaO 美、日美、日:1度度=1mg/LCaCO3 換算關(guān)系：換算關(guān)系：1meq/L=2.8d=50mg/LCaCO3 3法定計量單位：法定計量單位：mol/L或或mmol/L3，當(dāng)量粒子：，當(dāng)量粒子：(X/Z) Z:離子所帶電荷數(shù)；離子所帶電荷數(shù)； X：根本單元：根本單元 用當(dāng)量離子作根本單元時，用當(dāng)量離子作根本單元時，eq=mol,在水質(zhì)分析中較方便在水質(zhì)分析中較方便4，摩爾濃度：，摩爾濃度：CB=nB /V=mB/(MBV); mB=MBnB=MBCBV(P392)5，水中假想化合物：對水加熱時，水中陰陽離子便按

7、一定規(guī)，水中假想化合物：對水加熱時，水中陰陽離子便按一定規(guī)律以化合物的方式先后析出，根據(jù)這一景象，把水中有關(guān)離律以化合物的方式先后析出，根據(jù)這一景象，把水中有關(guān)離子假想的結(jié)合起來，寫成化合物的方式。子假想的結(jié)合起來，寫成化合物的方式。1，水中陰陽離子當(dāng)量濃度總和相等；2，闡明水中各離子的組合情況及化合物含量大小。要點：Ca2+(2.0)Mg2+(1.5)Na+(2.5)（K+）HCO3-(3.0)SO42-(1.5)Cl-(1.5)Ca(HCO3)2(2.0)Mg(HCO3)2(1.0)MgSO4 (0.5)Na2SO4(1.0)NaCl(1.5) 注注:括括號號內(nèi)內(nèi)數(shù)數(shù)字字表表示示濃濃度度,

8、以以 meq/L 計計。l硬水中常見的離子：硬水中常見的離子： Ca2+、Mg2+、 HCO3、 Cl、SO42 l總硬度總硬度Ht：水中鈣、鎂離子的總含量或總濃度。：水中鈣、鎂離子的總含量或總濃度。l 暫時硬度暫時硬度Hc：碳酸鹽硬度煮沸時可析出：碳酸鹽硬度煮沸時可析出l 永久硬度永久硬度Hn：非碳酸鹽硬度煮沸時不可析出：非碳酸鹽硬度煮沸時不可析出l 鈣硬度鈣硬度HCa：l 鎂硬度鎂硬度HMg：l關(guān)系：關(guān)系：Ht= Hc+ Hn= HCa + HMgl暫時硬度加熱分解：暫時硬度加熱分解： Mg(HCO3)2 Mg(OH)2+2CO2l Ca(HCO3)2 CaCO3+H2O +CO21，藥劑

9、軟化法沉淀軟化法：基于溶度積原理，藥劑軟化法沉淀軟化法：基于溶度積原理，參與某些藥劑，把水中鈣、鎂離子轉(zhuǎn)變成難溶化參與某些藥劑，把水中鈣、鎂離子轉(zhuǎn)變成難溶化合物使之沉淀析出。合物使之沉淀析出。 CaCO3 Ca2+CO32- 向水中加向水中加CO32- 當(dāng)當(dāng)KspAAHt-A0HtAHt0A-HtHt=AHt(A)00水處置中常見難溶化合物的溶度積水處置中常見難溶化合物的溶度積25化合物CaCO3CaSO4Ca(OH)2MgCO3Mg(OH)2溶度積4.810-92.510-53.110-51.010-55.010-12 2-2水的藥劑軟化法一、概述：定義；工藝組成二、石灰軟化法：石灰消費過程

10、、原理；特點；適用條件；石灰用量計算三、其他軟化法：石灰蘇打法；石灰石膏法 一、概述一、概述1.1.定義：基于溶度積原理，參與某些藥劑，把水中鈣、鎂離子轉(zhuǎn)變成難溶化定義：基于溶度積原理，參與某些藥劑，把水中鈣、鎂離子轉(zhuǎn)變成難溶化合物使之沉淀析出。合物使之沉淀析出。A A、原理：溶度積原理、原理：溶度積原理B B、藥劑：石灰、蘇打、石膏、藥劑：石灰、蘇打、石膏C C、CaCO3 CaCO3 、Mg(OH)2Mg(OH)2溶度積最小溶度積最小 l2、原理：主要利用了參與的、原理：主要利用了參與的OH-和水中原有的和水中原有的HCO3-l1 分析：分析：lA、HtHCCa2+Mg2+Na+HCO3-

11、SO42-Cl-CaO=28(CO2+HcCa+HnMg+K+) (g/T)B、HCa0.2mm 國產(chǎn)的普通都在國產(chǎn)的普通都在0.31.2mm。3 溶脹性：膨脹體積占全體積的百分率；分兩個方面。溶脹性：膨脹體積占全體積的百分率；分兩個方面。A 惰性骨架內(nèi)的活性基團(tuán)親水，使水涌入骨架內(nèi)。惰性骨架內(nèi)的活性基團(tuán)親水，使水涌入骨架內(nèi)。所以：實踐中總是先將樹脂溶脹，然后再裝。普通來說，所以：實踐中總是先將樹脂溶脹，然后再裝。普通來說，高強(qiáng)度的，強(qiáng)性樹脂。水合離子半徑大的溶脹率大。高強(qiáng)度的，強(qiáng)性樹脂。水合離子半徑大的溶脹率大。B 轉(zhuǎn)型時，樹脂體積發(fā)生變化。轉(zhuǎn)型時，樹脂體積發(fā)生變化。RHRNa為了運(yùn)輸方便為

12、了運(yùn)輸方便各種離子水合離子半徑不同；帶電的水也不盡一樣。各種離子水合離子半徑不同；帶電的水也不盡一樣。普通，強(qiáng)性樹脂轉(zhuǎn)型變化不大，弱性樹脂轉(zhuǎn)型變化較大。普通，強(qiáng)性樹脂轉(zhuǎn)型變化不大，弱性樹脂轉(zhuǎn)型變化較大。4 交聯(lián)度交聯(lián)度 樹脂構(gòu)造骨架的鉸鏈度取決于制造過程，工業(yè)上常用的凝膠型樹樹脂構(gòu)造骨架的鉸鏈度取決于制造過程，工業(yè)上常用的凝膠型樹脂含有脂含有212%的已二烯苯作為苯乙烯的鉸鏈劑。交聯(lián)度對樹脂的許的已二烯苯作為苯乙烯的鉸鏈劑。交聯(lián)度對樹脂的許多性能具有決議性的影響。交聯(lián)度的改動將引起樹脂的交換容量，多性能具有決議性的影響。交聯(lián)度的改動將引起樹脂的交換容量，含水率，溶脹度，機(jī)械強(qiáng)度等性能的改動。水

13、處置用的離子交換樹含水率，溶脹度，機(jī)械強(qiáng)度等性能的改動。水處置用的離子交換樹脂，交聯(lián)度以脂，交聯(lián)度以710為宜。此時，樹脂網(wǎng)架中的平均孔隙亦即孔道為宜。此時，樹脂網(wǎng)架中的平均孔隙亦即孔道寬度為寬度為2040i。 5 密度密度 分為濕真密度和濕視密度分為濕真密度和濕視密度 濕真密度：指樹脂在水中充分溶脹后，其分量與真實體積不包濕真密度：指樹脂在水中充分溶脹后，其分量與真實體積不包括樹脂間的孔隙之比。括樹脂間的孔隙之比。g/ml(1.041.30)濕真密度濕真密度g/ml苯乙烯型強(qiáng)酸樹脂濕真密度約苯乙烯型強(qiáng)酸樹脂濕真密度約1.3g/ml，強(qiáng)堿樹脂為，強(qiáng)堿樹脂為1.1 g/ml。意義：意義： 1決議

14、反洗強(qiáng)度決議反洗強(qiáng)度 2混合床水力分級混合床水力分級 濕視密度：樹脂充分溶脹后，其分量與堆積體積之比。濕視密度：樹脂充分溶脹后，其分量與堆積體積之比。g/ml普通普通0.60.85g/ml。 濕視密度濕視密度6 總交換容量：總交換容量：交換容量是樹脂最重要的性能，它定量地表示樹脂交換才干地大交換容量是樹脂最重要的性能，它定量地表示樹脂交換才干地大小。交換容量的單位小。交換容量的單位mg當(dāng)量當(dāng)量/g(干樹脂干樹脂)或或meq/L(濕樹脂濕樹脂)。交換容量。交換容量分為兩部分，即總交換容量與任務(wù)交換容量。分為兩部分，即總交換容量與任務(wù)交換容量?？偨粨Q容量是指單位分量或體積樹脂內(nèi)的交換基團(tuán)總量或可交

15、換總交換容量是指單位分量或體積樹脂內(nèi)的交換基團(tuán)總量或可交換離子的總數(shù)量。離子的總數(shù)量。分量：分量交換容量，毫克當(dāng)量分量：分量交換容量，毫克當(dāng)量/克克 干樹脂干樹脂體積：體積交換容量，毫克當(dāng)量體積：體積交換容量，毫克當(dāng)量/mL 濕樹脂濕樹脂國產(chǎn)：強(qiáng)酸樹脂國產(chǎn)：強(qiáng)酸樹脂 45 meq/g 弱酸樹脂弱酸樹脂912meq/ml本質(zhì)上，從構(gòu)造上看，單位分量或體積的空間網(wǎng)狀構(gòu)造因各苯環(huán)本質(zhì)上，從構(gòu)造上看，單位分量或體積的空間網(wǎng)狀構(gòu)造因各苯環(huán)末端所末端所“具有的活性基團(tuán)總數(shù)。具有的活性基團(tuán)總數(shù)?？偨粨Q容量是表示單位樹脂所能吸附去除離子的最大量?？偨粨Q容量是表示單位樹脂所能吸附去除離子的最大量。7 任務(wù)交換容

16、量：指在給定的條件下樹脂實踐交換容量任務(wù)交換容量：指在給定的條件下樹脂實踐交換容量 。8 含水率：樹脂中含水的百分比含水率：樹脂中含水的百分比4060% 樹脂顆粒所占體制濕樹脂重量9 有效任務(wù)有效任務(wù)PH范圍范圍此范圍與樹脂內(nèi)活性基團(tuán)的解離常數(shù)有關(guān)。此范圍與樹脂內(nèi)活性基團(tuán)的解離常數(shù)有關(guān)。由于樹脂活性基團(tuán)分為強(qiáng)酸、弱酸、強(qiáng)堿和弱堿，水的由于樹脂活性基團(tuán)分為強(qiáng)酸、弱酸、強(qiáng)堿和弱堿，水的PH值勢值勢必對它們的交換容量產(chǎn)生影響。強(qiáng)酸、強(qiáng)堿樹脂的活性基團(tuán)電離才必對它們的交換容量產(chǎn)生影響。強(qiáng)酸、強(qiáng)堿樹脂的活性基團(tuán)電離才干強(qiáng)，其交換容量根本與干強(qiáng)，其交換容量根本與PH值無關(guān)。值無關(guān)。弱酸樹脂在水弱酸樹脂在水

17、PH值低時不電離或只部分電離，因此只能在堿性值低時不電離或只部分電離，因此只能在堿性溶液中，才含有較高的交還才干。弱堿性樹脂相反，在溶液中，才含有較高的交還才干。弱堿性樹脂相反，在PH值高時值高時不電離或只部分電離。只是在酸性溶液中才含有較高的交換才干。不電離或只部分電離。只是在酸性溶液中才含有較高的交換才干。因此我們得出各種類型樹脂的運(yùn)用有效因此我們得出各種類型樹脂的運(yùn)用有效PH值范圍。值范圍。樹 脂 類樹 脂 類型型強(qiáng)酸性陽離子強(qiáng)酸性陽離子樹脂樹脂弱酸性陽離子弱酸性陽離子樹脂樹脂強(qiáng)堿性陽離子樹強(qiáng)堿性陽離子樹脂脂弱堿性陽離子樹弱堿性陽離子樹脂脂有效有效PH值范圍值范圍1-145-141-12

18、6-7此外，樹脂還應(yīng)只需一定的耐磨性，耐熱性及抗氧化才干。此外，樹脂還應(yīng)只需一定的耐磨性，耐熱性及抗氧化才干。以后引見的有關(guān)陽離子交換樹脂根本性能，對磺化煤也是適用的以后引見的有關(guān)陽離子交換樹脂根本性能，對磺化煤也是適用的?；腔簝r錢較廉價，但交換容量低，機(jī)械強(qiáng)度差。性能隨著?；腔簝r錢較廉價，但交換容量低，機(jī)械強(qiáng)度差。性能隨著煤質(zhì)不同而變化，現(xiàn)已逐漸由樹脂所替代。煤質(zhì)不同而變化，現(xiàn)已逐漸由樹脂所替代。離子交換好像化學(xué)反響一樣，服從當(dāng)量定律，且是可逆離子交換好像化學(xué)反響一樣，服從當(dāng)量定律，且是可逆反響，離子交換技術(shù)就是基于等當(dāng)量交換與可逆反響來反響，離子交換技術(shù)就是基于等當(dāng)量交換與可逆反響來進(jìn)

19、展交換與再生的；離子交換中的等當(dāng)量性、可逆性、進(jìn)展交換與再生的；離子交換中的等當(dāng)量性、可逆性、選擇性是我們進(jìn)展水質(zhì)軟化的根本設(shè)計根據(jù)。選擇性是我們進(jìn)展水質(zhì)軟化的根本設(shè)計根據(jù)。水的軟化過程中，離子交換反響就是陽離子交換樹脂上水的軟化過程中，離子交換反響就是陽離子交換樹脂上的可交換離子的可交換離子H+、Na+與水中的鈣、鎂離子之間與水中的鈣、鎂離子之間的交換反響。的交換反響。2RNa+Ca2+=R2Ca+2Na+ 當(dāng)樹脂飽和當(dāng)樹脂飽和后，用高濃度的后，用高濃度的NaCl處置：處置： R2Ca+2Na+=2RNa+Ca2+ 1.量的關(guān)系量的關(guān)系:服從質(zhì)量作用定律，屬可逆反服從質(zhì)量作用定律，屬可逆反響

20、，這就要務(wù)虛際操作采用動態(tài)交換方響，這就要務(wù)虛際操作采用動態(tài)交換方式。式。2.離子交換選擇系數(shù)：離子交換選擇系數(shù)： 總的離子交換通式：總的離子交換通式：2RA+B2+ R2B+2A+ 反響向哪個方向進(jìn)展取決于特定條件下反響向哪個方向進(jìn)展取決于特定條件下樹脂對樹脂對A+、B2+的親和力大小，而親和的親和力大小，而親和力的大小又經(jīng)過離子交換選擇系數(shù)來比力的大小又經(jīng)過離子交換選擇系數(shù)來比較。較。 R2B 、RA樹脂中樹脂中B2+、A+的離子濃的離子濃度度 A+ 、B2+溶液中溶液中A+、B2+的離子濃的離子濃度度對對RA+B+ RB+A+222222222ABRABRBRAABRkBABARARBB

21、RAARBkBA1用離子濃度表示：HK值稱平衡常數(shù)，但并非嚴(yán)厲的常數(shù)；親和力大小的比較：值稱平衡常數(shù)，但并非嚴(yán)厲的常數(shù)；親和力大小的比較：水溶液中不大時普通選擇系數(shù)為樹脂中水溶液中不大時普通選擇系數(shù)為樹脂中B與與A濃度的濃度的比率與溶液中比率與溶液中B與與A濃度的比率之比。選擇系數(shù)大于濃度的比率之比。選擇系數(shù)大于1，闡明該樹脂對闡明該樹脂對B的親和力大于對的親和力大于對A的親和力，亦即有利于的親和力，亦即有利于進(jìn)展離子交換反響。進(jìn)展離子交換反響。H即：即：H 22ABK1 BAK=1 B=AK1 BCa2+Mg2+K+NH4+Na+H+Li+l Ca2+置換置換Na+的實際根據(jù)。的實際根據(jù)。l

22、 高價大于低價，同價原子序數(shù)大親和力大；高價大于低價，同價原子序數(shù)大親和力大；l 高濃度時上述次序不在適用。再生時，提高濃度時上述次序不在適用。再生時，提高高Na+濃度，從而使?jié)舛龋瑥亩筃a+置換置換Ca2+ 。 離子交換過程受離子濃度和樹脂對各種離子親和力的影響外，還受離子分散過程的影響。1，離子分散過程五步驟：外部溶液中待交換的Ca2+向樹脂顆粒外表遷移并經(jīng)過樹脂外表的邊境水膜；待交換的Ca2+在樹脂孔道里挪動，直到到達(dá)某有效交換位置上；Ca2+與樹脂上可交換Na+進(jìn)展交換反響；被交換下來的Na+從有效交換位置上經(jīng)過孔道向外面挪動；Na+經(jīng)過樹脂外表的邊境水膜進(jìn)入外部的溶液中。離子交換指

23、上述五步驟全過程；離子交換指上述五步驟全過程；1、2、4、5屬離子分散，速度較慢且受外界條屬離子分散，速度較慢且受外界條件影響較大；件影響較大；3屬化學(xué)反響，瞬間完成；屬化學(xué)反響，瞬間完成；15每一步都影響了離子交換的速度，其中每一步都影響了離子交換的速度，其中1、5步膜分散和第步膜分散和第2、4步的孔道分散有能夠成為控步的孔道分散有能夠成為控制步驟。制步驟。2，外界條件對離子交換速度的影響：溶液濃度C： 濃度梯度實際：C是分散的推進(jìn)力， C大，分散快 C0.1mol/L時，VM大，孔道分散成為控制要素，樹脂再生時即為這種情況； C0.003mol/L時，VM小，膜分散成為控制要素，交換時即為

24、這種情況。流速V：邊境水膜厚度反比于V，而孔道分散不受V影響。樹脂粒徑d： 膜分散過程：離子交換速度反比于d； 孔道分散過程：離子交換速度反比于d2。交聯(lián)度DVB： DVB對孔道分散影響大，對膜分散影響小。1，交換過程分析方法：，交換過程分析方法： 在離子交換柱中裝填在離子交換柱中裝填Na型樹脂，從上而下經(jīng)過含有型樹脂，從上而下經(jīng)過含有一定濃度一定濃度Ca2+的硬水。交換的硬水。交換反響進(jìn)展一段時間后，停頓反響進(jìn)展一段時間后，停頓運(yùn)轉(zhuǎn)，逐層取出樹脂樣品，運(yùn)轉(zhuǎn)，逐層取出樹脂樣品，并測定其所吸附的鈣離子含并測定其所吸附的鈣離子含量，以量，以“飽和程度表示。飽和程度表示。 飽和程度：單位體積樹飽和程度：單位體積樹脂所吸附鈣、鎂離子量與其脂所吸附鈣、鎂離子量與其全交換容量之比，以百分比全交換容量之比