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1、,化学制水系统,2,一、基本概念,1、天然水是自然界水体的总称：包括海洋水和陆地水，陆地水又分为地表水和地下水，由于其自然循环的特点，所以，天然水溶解和混杂了许多溶解性与非溶解性物质。不同的工业用途对水的品质会有不同的要求。,3,2、除盐水是指利用各种水处理工艺，除去水中悬浮物、胶体和无机的阳离子、阴离子等水中杂质后，所得到的成品水。,4,生产实践中，通常将电导率3uS/cm (25)的水称为蒸馏水； 将电导率5us/cm (25)、Si02含量100 ug/L的水称为一级除盐水； 电导率0.2us/cm(25)、Si02含量20ug/L的水称为二级除盐水； 电导率0.2us/cm (25)，
2、Cu、Fe、 Si02、 Na3 ug/L，的水称为高纯水或超纯水。,5,根据电子工业对除盐水水质的要求，制订出了电子级超纯水中国国家标准GB/R11446.11997。 根据电力行业对锅炉给水水质的要求制订了GBT12145一1999质量标准。 还制订了生产饮用水水质的标准瓶(桶)装饮用纯净水卫生标准GB173242003等等。,不同用途的除盐水水质标准,6,水中含盐是水导电的原因。 水的含盐量越大，电阻越小，导电能力越强，所以用水的电导率来衡量水的纯度。25时仅由水电离的H+、和OH-所产生的电导值为0.555us/cm ，所以，此值是除盐水纯度的理论极限值。,7,漳山发电公司化学水处理流
3、程,一期： 生水加热预处理机械澄清细砂过滤活性炭过滤反渗透阴床阳床混床二级除盐水 二期： 生水预处理加药多介质超滤阴床阳床混床除盐水,8,二、除盐水制备技术, 除盐技术经历了高能耗、高成本、操作复杂、污染环境到低能耗、低成本、易操作、环境友好的发展过程 在除盐水生产的最初阶段，主要采用高能耗的蒸馏法(蒸馏法除盐技术) 随着人工合成树脂技术的发展，开发出以离子交换树脂为核心的化学法(离子交换法除盐技术) 离子交换法虽然较蒸馏法大幅度降低了能耗和成本，但其生产过程中产生大量的废酸、碱液，对环境存在一定的污染 。,9,随着膜科学研究的深入，膜技术（膜分离法）得到了快速发展和应用。 如：电渗析(ED)
4、、反渗透(R0)、反渗透电去离子(R0-EDI)组合工艺等。 （其中R0-EDI被认为是最有应用前景的除盐水制水工艺，该工艺不产生任何废酸、碱液）。,10,11,水的预处理,预处理水的沉淀处理和过滤处理的主要目的是使水澄清，习惯上称它们为水的预处理。 使水中杂质转化为沉淀物而析出的沉淀处理：有添加混凝剂法，使其结为大块沉淀物而沉降除去的混凝处理；有使用石灰水使水中钙、镁离子转化为难溶化合物而析出的沉淀软化处理；有使用氢氧化镁来吸附水中硅酸根的除硅沉淀处理。,12,1）混凝处理：当在一定的PH值条件下，向水中加入适当数量的混凝剂时，混凝剂发生水解，生成带电性胶体和羟基多核络离子，并与原水中带相反
5、电荷的胶体发生吸咐和电中和作用，从而破坏了水中胶体颗粒的稳定性。胶体颗粒凝聚成较大的网状物，并包裹着悬浮物和一些水分一起沉降下来。在下沉过程中，凝絮犹如滤网，又可带下一部分沉淀物。,13,影响凝聚效果的因素：PH值（最佳的PH值是6.57.5）、混凝剂的加药量（应通过调整试验来确定）、水温度（最佳水温为2530，用铁盐作混凝剂时，水温对混凝效果的影响不太大）、碱度（影响水解和水解产物）、杂质（当天然水中有机物含有较高时，它们会吸咐在胶体表面上，起到了保护胶体的作用）、接触介质（起吸咐、催化以及结晶核心等作用）。,14,影响混凝效果的因素很多，混凝是一个比较复杂的问题。要取得最优效果，必须根据具
6、体条件，通过试验比较优化确定 !,15,2）石灰预处理：原理就是向水中加入消化后 的熟石灰Ca(OH 2)，使其与水中的CO 2 、Ca(HCO3) 2 和 Mg(HCO3) 2 发生下列反应： CO2+Ca(OH) 2=CaCO3+H2O Ca(HCO3) 2 + Ca(OH) 2 =2CaCO3+ 2H2O Mg(HCO3) 2 +2Ca(OH) 2 =2CaCO3+ Mg(OH 2)+ 2H2O,16,石灰处理的目的：主要是降低水中的碱度，即减少重碳酸盐含量。（水中的非碳酸盐硬度，用石灰处理是不能消除的）。,17,3）机械过滤 介质机械过滤（PF）机械筛分截留和吸附附着作用。 混凝过滤（
7、CF） 混凝和过滤合二为一。 颗径、滤料、滤速、压差、反洗强度是关键要素！,18,水的除盐,1）反渗透除盐,19,反渗透设备系统,20,反渗透对进水水质的要求,由于反渗透膜在使用中易发生膜污染、浓差极化、结垢、微生物污堵、微生物侵蚀、氧化、压密、高温变质等问题，为保证反渗透装置能安全稳定运行，对其进水有严格的规定。 例： 对卷式复合膜，SDI4、 浊度1 NTU、 余氯0.1mg/L、 水温40、PH值210、 进水压力厂家规定值 。,21,反渗透设备运行,启停要按程序执行，防止发生水冲击、防止发生反压、防止气体进入、防止停运中膜内残留浓水； 合理控制阻垢剂加入量； 合理控制进水压力； 合理控
8、制回收率； 合理控制压差及时清洗 。,22,2）离子交换除盐,离子交换原理 离子交换树脂在水分子的作用下，可交换离子有向水中扩散的倾向，从而使树脂功能基上留有与可交换离子相反的电荷，由于异性电荷的吸引力而抑制了可交换离子的进一步扩散，结果在浓差扩散和静电引力两种相反力的共同作用下，形成双电层式结构，即固定离子层和可动离子层。,23,24,又由于树脂骨架是多孔结构，所以双电层存在于网孔的任何部位，我们知道树脂的骨架结构不变，所以交换作用是水溶液中的离子和双电层中的扩散离子之间进行的，两种离子之间的浓度差推动了它们的扩散和相互交换。所以，改变离子浓度等环境条件，可促使离子进行可逆交换，这就使得重复
9、使用成为可行,25,26,水通过树脂层初期，水中N+首先与表层树脂中M+进行交换，水中一部分N+转入树脂中，树脂中一部分H+转入水中 当水继续向下流动时，这种交换继续进行，因此水中N+不断减少，而M+不断增加。在流经树脂层一定距离后，水中原有的N+全部被交换成H+ 之后，继续向下流的水和流过的树脂组成都不再发生变化，交换器出水全为H+，而N+等于零 ，如图 a,27,离子交换的层内过程,28,因上部进水端的树脂全部转为RN型，故失去了继续交换水中N+的能力，交换进入下层。这时在交换器中沿树脂层高度形成三个层区，上部AB层区为失效层中部BC层区为工作层，在这一层区中，从B到C，N型树脂逐渐减少至零，H型树脂则逐渐增加到100，交换反应在这一层区中进行，水流过工作层，N+全部被树脂交换除去； 如图 b,29,离子交换的层内过程,30,下部CD层区为未工作的保护层，树脂仍全为H型。 随着流过水量的增加，树脂层态上表现为失效层逐渐变厚，工作层下移，未工作层逐渐缩小， 如图c 当保护层最终消失，即工作层移至最下部出水端出水中便开始出现N+， 如图d 实际运行中，当出水N+浓度达到一个规定的值，即常说的运行终点时，树脂失效，停止运行，进行再生。,31,