【正文】 化學(xué)培訓(xùn) 資料 緒論 第一節(jié) 水在熱力發(fā)電廠中的作用 在火力發(fā)電廠中，水進(jìn)入鍋爐以后，吸收燃料燃燒放出的熱量，轉(zhuǎn)變成蒸汽，導(dǎo)入汽輪機(jī)；在汽輪機(jī)中，蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能；汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)，將機(jī)械能抓變成電能。 凝汽式發(fā)電廠中，水汽呈循環(huán)狀運(yùn)行：鍋爐產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)汽輪機(jī)后進(jìn)入凝汽器，被冷卻呈凝結(jié)水，凝結(jié)水由泵送到低壓加熱器，加熱后送入除氧器，再經(jīng)給水泵將已除氧的水送到高壓加熱器進(jìn)一步加熱后送回鍋爐，完成循環(huán)。 根據(jù)水在水汽循環(huán)系統(tǒng)中所經(jīng)歷的過程不同，這些水有不同的名稱： 1. 原水：未經(jīng)過任何處理的天然水，它是熱力發(fā)電廠 中各種用水的來源。 2. 鍋爐補(bǔ)給水：原水經(jīng)過各種方法凈化處理后，用來補(bǔ)充熱力發(fā)電廠水汽損失的水。按凈化處理方法的不同，可分為軟化水、蒸餾水、除鹽水等。 3. 凝結(jié)水：汽輪機(jī)中做功后的蒸汽經(jīng)冷卻凝結(jié)成的水。 4. 疏水：各種蒸汽管道和用汽設(shè)備中的蒸汽凝結(jié)成的水。 5. 返回水 :熱電廠向熱用戶供熱后，回收的蒸汽凝結(jié)水。 6. 給水：送進(jìn)鍋爐的水成為給水，主要由凝結(jié)水、補(bǔ)給水和各種疏水組成。 7. 鍋爐水：在鍋爐本體的蒸發(fā)系統(tǒng)中流動著的水，習(xí)慣上也稱爐水。 8. 冷卻水：用作冷卻介質(zhì)的水，主要指通過凝汽器用以冷卻汽輪機(jī)排汽的水。 第二節(jié) 熱力發(fā)電廠中水處理的 重要性 熱力系統(tǒng)中水的品質(zhì)，是影響發(fā)電廠熱力設(shè)備安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要因素之一。沒有經(jīng)過凈化處理的天然水含有許多雜質(zhì)，這種水如進(jìn)入水汽循環(huán)系統(tǒng)，將會造成嚴(yán)重危害。為了保證熱力系統(tǒng)中有良好的水質(zhì)，必須對水進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬艋幚砗蛧?yán)格的監(jiān)督水汽質(zhì)量。 水汽品質(zhì)不良引起的危害 1. 熱力設(shè)備結(jié)垢 2. 熱力設(shè)備腐蝕 3. 過熱器和汽輪機(jī)的積鹽 第一章 水質(zhì)概述 第一節(jié) 常用化學(xué)名詞概述 1. 溶液：一種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)中的體系稱作分散體系，均一的分散體系稱為溶液。溶液中被分散的物質(zhì)叫溶質(zhì)，用以分散溶質(zhì)的物質(zhì)叫溶劑，發(fā)生這種分散的現(xiàn)象叫做溶解。 2. 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 和百分含量：用溶質(zhì)的質(zhì)量占全部溶液 ［ 溶質(zhì)＋溶劑 ］ 質(zhì)量的比值來表示溶液中溶質(zhì)的含量叫做質(zhì)量分?jǐn)?shù) ［ 無量綱 ］ ，如以百分?jǐn)?shù)表示則稱為百分含量。 3. 用單位體積或單位質(zhì)量溶液中含有的溶質(zhì)質(zhì)量表示含量，如 mg/L、 ug/L、 g/L、 g/kg、ppm(10— 6)、 ppb［ 10— 9］ 。 4. 物質(zhì)的量 ［ 摩爾 ］ ：單位是摩爾，是表示物質(zhì)多少的物理量，是七個 SI 基本單位之一，摩爾所表示的是原子、分子、離子和其他粒子或這些粒子的特定組合。 5. 濃度：用 1L 溶液中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量表示溶液中溶質(zhì)的含量，叫做物質(zhì)的量濃度或簡稱濃度。 6. 化學(xué)平衡常數(shù)： 化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡時，各反應(yīng)產(chǎn)物的濃度乘積和各反應(yīng)物的濃度乘積的比值，在一定溫度下是一個常數(shù)。 7. 電解質(zhì)：一類物質(zhì)在干燥狀態(tài)下不能導(dǎo)電，而在水溶液中或在加熱熔融狀態(tài)下卻能導(dǎo)電，此類物質(zhì)叫做電解質(zhì)。 8. 非電解質(zhì)：在干燥的和溶液中都不能導(dǎo)電的物質(zhì)。 9. 電離： 1） 強(qiáng)電解質(zhì)：在溶液中幾乎完全能電離成離子。 2） 弱電解質(zhì)：在溶液中只有部分電離，并具有可逆的過程，即既有分子電離成離子的過程，又有離子結(jié)合成分子的過程，如氨水、醋酸的電離反應(yīng)。 3） 電離平衡：弱電解質(zhì)達(dá)到電離的正向速度等于其逆向速度的狀態(tài)，這種平衡稱為電離平衡。 10. 水的電離， pH： H2O＝ H＋ + OH— K=［ H＋ ］［ OH— ］ /［ H2O］ KSH=［ H＋ ］［ OH— ］ pH 的意義是氫離子濃度的負(fù)對數(shù)，即： pH＝－ lg［ H＋ ］ 11. 溶度積：在難溶電解質(zhì)的飽和溶液中，當(dāng)溫度一定時，其離子濃度的乘積是一個常數(shù)。 1） 溶液中組成某難溶電解質(zhì)的離子濃度的乘積等于其溶度積時，此溶液叫做飽和溶液。 2） 當(dāng)溶液中組成某難溶電解質(zhì)的離子濃度的乘積小于其溶度積時，此溶液叫做未飽和溶液。這時如果再加入此難溶電解質(zhì)，還可繼續(xù)溶解，直到飽和為止。 3） 當(dāng)溶液中組成某難溶電解質(zhì)的離子濃度的乘積于大其溶度積時，則產(chǎn)生沉 淀，但沉淀析出后，此溶液還是飽和溶液。 12. 活度：當(dāng)電解質(zhì)溶液的濃度較大時，用濃度來進(jìn)行平衡計算會出現(xiàn)較大的偏差，這有許多原因，其中主要是電解質(zhì)溶液中的正負(fù)離子間存在靜電作用力。為了校正這種偏差，將 C乘以一個系數(shù)，用α＝ f C，式中α為活度， f 是活度系數(shù)。 第二節(jié) 天然水中的雜質(zhì) 1. 水中雜質(zhì)的分類：懸浮物、膠體和溶解物質(zhì) 2. 懸浮物：顆粒直徑在 10mm— 4以上的微粒 ［ 包括漂浮物、有機(jī)物、可沉物、砂子、粘土 ］ 3. 膠體：粒徑在 10－ 6～ 10－ 4mm 之間的微粒，是許多分子和離子的集合體，比表面積很大，有很強(qiáng)的表面活性，吸附有多量離 子而帶電，互相排斥，不易下沉。 4. 溶解物質(zhì)：在水中呈真溶液狀態(tài)的離子和分子，其顆粒直徑不大于 10－ 6mm。 第三節(jié) 水質(zhì)指標(biāo) 1. 懸浮物一般用濁度表示（ FTU、 JTU）。 2. 溶解鹽類： 1） 含鹽量和溶解固形物； 2） 蒸發(fā)殘渣（ 100～ 105℃ ）； 3） 灼燒殘渣（ 800℃ ）； 4） 電導(dǎo)率 3. 硬度： 1） 酸鹽硬度； 2） 非碳酸鹽硬度 4. 堿度和酸度： 1） 堿度：水中含有能與強(qiáng)酸反應(yīng)其中和作用的物質(zhì)的量。天然水中的堿度主要由OH－ 、 CO HCO3－ 量以及其他一些弱酸鹽類量的總和。 2） 酸度：水中含有能與強(qiáng)堿反應(yīng)其中和作用的物質(zhì)的量。 5. 有機(jī)物和耗氧量： 1） 化 學(xué)耗氧量 COD 2） 生化需氧量 BOD 3） 其他估量有機(jī)物的方法（ TOC）。 第四節(jié) 天然水中的幾種主要化合物 1. 碳酸化合物，存在形態(tài) CO H2CO HCO3－ 、 CO32－ 1） 促使 CO32－ 和 HCO 相互轉(zhuǎn)化的重要因素是游離 CO2，當(dāng) CO2 增多時，向 HCO3－方向轉(zhuǎn)化，會促使 CaCO3溶解，當(dāng) CO2消失時，向 CO32－ 方向轉(zhuǎn)化，生成 CaCO3沉淀。 2） 水中 CO2 是否達(dá)到平衡的測試方法：將水通過粒狀大理石過濾，然后將過濾前后的水樣相比較，如 PH 升高或堿度增大，則表示水中 CO2 大于此平衡值，因而使大理石的 CaCO3成分溶解了；反之 ，如 PH 降低或堿度減小，則表示水中 CO2小于平衡值，有 CaCO3析出。 2. 硅酸化合物： 1） 硅酸通式 X SiO2 YH2O，當(dāng) X＝ 1， Y＝ 1，分子式為 H2SiO3，稱為偏硅酸；當(dāng) X＝ 1，Y＝ 2，分子式為 H4SiO4，稱為正硅酸，當(dāng) X 大于 1 時，硅酸稱聚合態(tài)，稱多硅酸。 2） 當(dāng) PH 不是很高時，溶于水中的 SiO2 主要呈分子態(tài)的的簡單硅酸，當(dāng)水中 SiO2 的濃度增大，它會聚合成二聚體、三聚體、四聚體等，這些聚合體在水中很難溶解，隨著其聚合度的增大， SiO2會由溶解態(tài)轉(zhuǎn)變成膠態(tài)，以至于成為凝膠而從水中析出。當(dāng) PH增大超過 9 時，由 于 H2SiO3電離成 HSiO3－ 的量增加，其溶解度隨之加大。 3） 活性硅：能夠直接用比色法測定的 SiO2水中分子量較低的硅酸化合物 ］ 3. 水中鐵的化合物 1） 天然水中鐵離子有 Fe2＋ 、 Fe3＋ 兩種形態(tài)。 2） Fe2＋ 主要存在于溶解氧較小、 PH 較低的水中（深井水） 3） 當(dāng)溶解氧較大時， Fe2＋ － e → Fe3＋ ， Fe3＋ 易水解形成酸性水在爐水中造成危害。 4） PH大于 8 時， Fe2＋ 被水中溶解氧氧化速度很快， 5） PH在 7 左右時，水中幾乎只有溶膠狀 Fe（ OH） 3。 6） 在含有腐植酸的沼澤水中，其 PH 接近 4， Fe2＋ 會和腐植酸結(jié)合成絡(luò)合狀態(tài)存在， 這種絡(luò)合物不易被溶解氧氧化。 4. 氮的化合物 1） 其來源為各種有機(jī)物，硝酸鹽的溶解和工業(yè)排水混入銨離子。 2） 在有氧和細(xì)菌的參與下，可將氨類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽或硝酸鹽。 第五節(jié) 天然水的特點(diǎn) 水質(zhì)分類： 1. 按含鹽量分： 1） 低含鹽量水：含鹽量小于 200mg/L 2） 中等含鹽量水：含鹽量 200～ 500mg/L 3） 較高含鹽量水：含鹽量 500～ 1000mg/L 4） 高含鹽量水：含鹽量大于 1000mg/L 2. 按硬度分： 1） 極軟水：硬度在 （ 1/2Me2＋ ）以下。 2） 軟水：硬度在 ～ （ 1/2Me2＋ ） 3） 中等硬度水：硬度 在 ～ （ 1/2Me2＋ ） 4） 硬水：硬度在 ～ （ 1/2Me2＋ ） 5） 極硬水：硬度在 （ 1/2Me2＋ )以上 3. 按水處理工藝分： 1) 堿性水：堿度大于硬度 2) 非堿性水：硬度大于堿度 第二章 水的沉淀處理 沉淀處理：將水中雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為沉淀物而析出的各種方法。 沉淀處理的內(nèi)容：懸浮物的自然沉降、混凝處理、沉淀軟化等。 第一節(jié) 膠體化學(xué)基礎(chǔ) 1. 膠體穩(wěn)定性的原因： （ 1） 膠體表面帶電； （ 2） 膠體表面有水化層； （ 3） 膠體表面吸附有某些促使膠體穩(wěn)定的物質(zhì)； 2. 膠體的親水性和憎水性 膠體表面的 水化層的形成是由于膠體對水的親和力。所謂親水膠體實(shí)際上是一些可溶性的大分子化合物。 3. 膠體的雙電層結(jié)構(gòu) （ 1） 膠核：膠體中心通常是許多分子 組成的集合體，稱為膠核。 （ 2） 內(nèi)層與外層離子： （ 3） 吸附層和擴(kuò)散層： 吸附層：有吸附作用形成，包括內(nèi)層離子和外層離子中活動性較差的這一部分離子。 擴(kuò)散層：離核較遠(yuǎn)，離子分布受熱運(yùn)動影響較大，較活潑，數(shù)量隨離膠核表面距離增大而減小。 （ 4） 膠團(tuán)：膠態(tài)物也是電中性，在雙電層中正負(fù)電荷量必相等，此種包括雙電層中全部離子在內(nèi)的電中性顆粒稱為膠團(tuán)。 （ 5） 滑動界面與膠粒： a. 當(dāng)膠體運(yùn)動時，在其擴(kuò)散層中 有一個滑動界面，在界面內(nèi)的顆粒才是一個獨(dú)立運(yùn)動的單元，它是帶電的，此種顆粒稱為膠粒。 b. 用 FeCl3水解形成的 Fe(OH)3 膠體為例， 以 式子表示： ｛ mFe(OH)+.(np)Cl－ ｝ p+pCl－ 膠核 膠粒 膠團(tuán) c. 膠?？梢詭в姓姾?，也可以帶有負(fù)電荷。在天然水中，膠粒都帶負(fù)電，例如膠體粘土和腐植質(zhì)等。（陰樹脂污染的原因） 4. 膠體的電位 （ 1） 在膠體顆粒和溶液之間有以下三種特征電位：膠和表面處的電位（ζφ 0）即熱力學(xué)電位；吸附層與擴(kuò)散層分界 處的電位（φ d） ?；瑒咏缑嫣幍碾娢唬é疲?,此電位稱為動電位。 （ 2） φ d 是特征值無法測定，對于天然淡水來說，因水中電解質(zhì)很少，可以設(shè)定φ d和ζ兩種電位大致相等。 （ 3） ζ電位的大小不僅決定于膠體的本質(zhì)，且與溶液中的離子組成有關(guān)，如 pH，原因是膠體大都有兩性化合物組成，它們的帶電是由于兩性集團(tuán)的電荷，而 pH的改變影響了兩性集團(tuán)的電離度。 （ 4） 一般而言，膠體的ζ電位都會隨水溶液中鹽類含量的增大而減小，此種影響主要是由于水中電解質(zhì)數(shù)量增多時，它的滲透壓增大，因而促使膠體擴(kuò)散層中的水向溶液本體中滲透，結(jié)果使擴(kuò)散層壓縮，ζ電位下降， 當(dāng)擴(kuò)散層壓縮到一定層度時，ζ電位可以降到零，這一點(diǎn)稱為該膠體的等電點(diǎn)，此時，膠體實(shí)質(zhì)上以不帶電性能。 5. 膠體顆粒間的作用力： 在溶液中，兩個同號膠體（即電荷符號相同的膠體）之間，有同性電荷間的靜電斥力和分子間的范德華引力。 6. 膠體脫穩(wěn)：要除去水中膠體，必須是膠體脫穩(wěn)。 膠體脫穩(wěn)途徑： （ 1） 壓縮雙電層：投加電解質(zhì)，壓縮擴(kuò)散層，降低ζ電位。 投加電解質(zhì)的反離子（與膠粒電荷符號相反的離子）價數(shù)愈高，聚集效果愈顯著。 （ 2） 吸附與電中和：與膠體物質(zhì)的吸附作用以及因此，而發(fā)生電中和（物質(zhì)間相互聚集時，靜電中和并不總是一個主要因素） 。 （ 3） 網(wǎng)捕作用：混凝處理的沉淀物的網(wǎng)捕作用。 （ 4） 吸附與架橋：投加吸附膠體的鏈狀大分子，通過架橋作用使膠體聚成大顆粒沉淀。 第二節(jié) 水的混凝處理 1. 水中懸浮物的沉降：沉降速度與顆粒大小有關(guān)，膠體實(shí)際上不沉降，沉降應(yīng)在靜止和流速很慢的條件下完成。 2. 天然水中的懸浮物：大小不一的顆?；旌衔铮捎米匀怀两捣ê推胀ㄟ^濾法無法徹底除掉較小的懸浮顆粒，更不能出去膠體。 3. 混凝原理：投加混凝劑，促使微小顆粒變成大顆粒下沉?；炷幚硎且粋€復(fù)雜的過程，常?；煊懈鞣N聚沉反應(yīng)，如壓縮雙電層，吸附和電中和、網(wǎng)捕作用、吸附與架橋等。 4. 影響混凝效果的因 素： （ 1） 水的 pH 值： a. pH 值對 Al(OH)3溶解度的影響； b. pH 值對膠粒電荷的影響； c. pH 值對水中有機(jī)物的影響：水中的有機(jī)物如腐植質(zhì)，當(dāng) pH 值低時為負(fù)電的腐植酸膠體，此時易于用混凝劑除去；當(dāng)值高時，為溶解性的腐植酸鹽，去除效果較差。（我廠重點(diǎn)， NaOH、 HCl調(diào) pH） d. pH 值對膠體凝聚速度的影響； （