【正文】 OH_＞ HCO3_≈ CO32_＞ SO42_＞ Cl_，由此看出樹脂再生后體積膨脹。樹脂的性能與電介質(zhì)酸堿相同，在水中有電離出 H+ 和 OH_的能力。 水解反應也和通常電解質(zhì)的水解反應一樣，當水解產(chǎn)物有弱酸或弱堿時，水解度就大，如 RCOONa＋ H2O RCOOH＋ NaOH RNH3Cl＋ H2O RNH3OH＋ HCl所以，具有弱酸性基團和弱堿性基團的離子交換樹脂的鹽型，容易水解。單位 mol/l 或mol/m3 第五節(jié) 離子交換平衡 在稀溶液中，強酸型陽樹脂對常見陽離子的選擇性順序如下： Fe3+＞ Al3+＞ Ca2+＞ Mg2+＞ K+ ≈ NH4+＞ Na+ ＞這可以歸納兩個規(guī)律：離子所帶電荷愈大，愈易被吸收；當離子所帶電荷相同時，離子水合半徑較小的易被吸取。 （ 2） 濃溶液與稀溶液相比，前者利于低價離子被吸取，后者利于高價離子被吸取。 1. 水中陽離子只有 Ca2+時和 Na離子交換劑的交換 進水 影響保護層厚度的因素：流速、生水 質(zhì)量、樹脂粒度、交換劑孔隙率 失效層 和溫度。由于它不是外加藥劑到水中，所以不會增大水中的含鹽量，而是降低。 （ 5）除碳器 鼓風式除碳器：使水中的 CO2隨吹入的空氣排入大氣。 運行：反洗、再生（劑量、濃度、再生流速、濕度、再生劑種類和純度）、正洗、交換。 4. 浮動床 （ 1） 運行水由下至上，將樹脂托起，再生由上至下 優(yōu)點：出水質(zhì)量好，流速高。 第四節(jié) 連續(xù)床離子交換 1. 移動床 是指交換器中的交換劑層在運行中是不斷移動的，即定期的排出一部分樹脂和不僅等量再生好的新鮮樹脂。 第六章 水的離子除鹽 第一節(jié) （ 1） 在稀溶液中選擇性： SO42_＞ NO3_＞ Cl_＞ OH＞ F＞ HCO3_＞ HSiO3_ ROH＋ NaHSiO3＝ RHSiO3＋ NaOH 水中 OH含量大，交換不徹底，先進陽床使 NaHSiO3 則 ROH＋ H2SiO3＝ RHSiO3＋ H2O （ 2） 再生： a. 再生劑：用 NaOH，因為強堿陰樹脂除硅必須轉(zhuǎn)化成 OH 型。 R(NH3OH) 2+H2SO4→ K(NH3 )2 SO4+ 2H2O RNH3OH+HCl→ RNH3Cl+ H2O 弱酸樹脂對離子的選擇為 OH＞ SO42＞ NO3＞ Cl＞ HCO3(所以易再生 ) 弱堿樹脂吸附有機物可 以在再生時被洗出來 (因交聯(lián)度低 ,孔隙大 ) 第二節(jié) 復床除鹽 H OH 第三節(jié) 混合床除鹽 1. 原理 :可看成許多陰陽樹脂交錯排列的多吸式復床 (1000~2020級 )(可消除反離子影響 ) 2. 再生 :先反洗分層 ,陰在上 ,陽在下 (對方便分層 ,濕真密度差應大于 15%~20%陰 :陽 =2:1) 失效后行用氫氧化鈉將陽樹脂轉(zhuǎn)變?yōu)殁c離子 ,陰樹脂轉(zhuǎn)變?yōu)闅溲醺?,有利于分層 [因為 未失效陽 (H型 )與失效陰 (SO4型 )密度差很小 .] 再生分體外再生和體內(nèi)再生 ,體內(nèi)再生有兩步法和下一步法 . 3. 混床特點 : 優(yōu)點 :⑴ .出水水質(zhì)高 ⑵ .出水水質(zhì)穩(wěn)定 ⑶ .間斷運行對出水水質(zhì)影響小 ⑷ .交換終點明顯 缺點 : ⑴交換容量利用率低 (酸堿耗大 ) ⑵ .樹脂易破損 ⑶ .再生操作復雜 . 第四節(jié) 各種離子交換除鹽系統(tǒng) : 組成除鹽系統(tǒng)的原則： 1） 第一個交換器通常是 H型陽離子交換器 2） 除硅必須用強堿性陰樹脂 3） 混合床可制得水質(zhì)高的水 4） 弱酸陽樹脂的作用是除去與堿度相對應的陽離子 5） 弱堿陰樹脂的作用是除去水中強酸陰離子 6） 除 碳器應安置在強堿陰離子交換器之前 陰、陽床、混床、除二氧化碳器 常用離子交換除鹽系統(tǒng) 氫離子交換凈化技術(shù) ：用來儲存、輸送、計量和投加酸、堿。 6. 平衡電位和非平衡電位： 當某金屬與溶液中該金屬離子建立起如下的平衡時： Me ＝ Me+ + e 這個電極就產(chǎn)生一個穩(wěn)定的電極電位，該電位稱為平衡電位或可逆電位，這種電極稱為可逆電極。 7. 原電池和腐蝕電池：當金屬在溶液中形成雙電層后，就會阻止金屬的繼續(xù)溶解，但如果將金屬上的電子引出，則金屬的溶解過程又將繼續(xù)，這是一種化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，稱為原電池；金屬發(fā)生電化學腐蝕的過程正和原電池發(fā)生的反應一樣，當某些金屬和水溶液相接觸時，由于金屬的組織以及和金屬表面相接觸的介質(zhì)不可能是完全均勻的，因此在金屬的某兩個部分會形成不同的電極電位，所以也會組成原電池，這是金屬發(fā)生電化學腐蝕的根源，稱為腐蝕電池。它必須具有下列性質(zhì)才能起到保護作用：必須是致密的，沒有微孔，腐蝕介質(zhì)不能 透過；能將整個金屬表面全部完整的遮蓋??；不易從金屬上脫落。 2. 游離二氧化碳的腐蝕 1） 原理：當水中有游離二氧化碳存在時，水呈酸性： CO2 + H2O = H+ + HCO3— 由于水中 H＋ 的量增多，就會產(chǎn)生氫去極化腐蝕： 陽極反應，鐵遭到腐蝕： Fe = Fe2+ + 2e 陰極反應： 2H＋ + 2e = H2 2） 腐蝕特征：腐蝕部位金屬均勻變薄。 這種腐蝕的特征是金屬表面沒有腐蝕產(chǎn)物，而是隨著氧含量的多少，呈現(xiàn)或大或小的潰瘍狀態(tài)，且腐蝕速度很快。 （ 2） 解吸出來的氣體應能通暢的排走。 （ 2） 負荷。對高壓及更高參數(shù)的鍋爐進行化學除氧所常用的藥品為聯(lián)氨。在高溫（ t＞ 200℃）水中 N2H4可以將 Fe2O3還原成 Fe3O4以致 Fe，反應式： 6 Fe2O3＋ N2H4 4 Fe3O4 ＋ N2＋ 2H2O 2 Fe3O4 ＋ N2H4 6 FeO＋ N2＋ 2H2O 2 FeO ＋ N2H4 2Fe＋ N2＋ 2H2O N2H4 還能將 CuO 還原成 Cu2O 或 Cu，反應式如下： 4CuO＋ N2H4 2Cu2O＋ N2＋ 2H2O 2Cu2O＋ N2H4 4Cu＋ N2＋ 2H2O 聯(lián)氨的這些性質(zhì)可以用來防止鍋內(nèi)結(jié)鐵垢和銅垢。 如在 300℃和 pH 值約為 9 時， N2H4 完全溶解需要 10 分鐘，而它和氧的反映在幾秒鐘內(nèi)便可完成。聯(lián)氨保存在露天倉庫或可燃物倉庫中，不允許有明火。對聯(lián)氨進行化驗時，不允許用嘴吸移液管來吸取含有聯(lián)氨的溶液。 1. 給水氨處理 在相同的溫度下，因為 NH3的分配系數(shù)比 CO2小，所以當水蒸汽冷凝成凝結(jié)水時 ,最初形成的凝結(jié)水中 NH3 和 CO2的比值要比蒸汽中的大。 （ 3） 在射汽式抽氣器中，蒸汽凝結(jié)水的 NH3 量和 CO2 量要比汽輪機凝結(jié)水的低，因為抽氣器內(nèi)的蒸汽中 NH3 量與 CO2量的比值要比汽輪機凝結(jié)水的小。實踐證明，當水中除了有氨以外，還含有氧化性物質(zhì)時，卻有可能發(fā)生這種腐蝕。 第九章 汽包鍋爐水汽系統(tǒng)的腐蝕、結(jié)垢及其防止 第一節(jié) 水汽系統(tǒng)的腐蝕及其防止 一、 氧腐蝕 1. 除氧器運行不正常 2. 鍋爐在基建和停用期間無防護 二、 沉積物下腐蝕 1. 原理 在正常的運行條件下 ，鍋爐內(nèi)金屬表面上覆蓋著一層 Fe3O4膜，這是金屬表面在高溫下形成的，這樣的膜是致密的，具有良好的保護性能，鍋爐可以不遭到腐蝕。在高（ pH＞ 13）下，腐蝕加快的原因是金屬表面的 Fe3O4保護膜溶于溶液中而遭到破壞，所以隨著 pH 值的增高，腐蝕速度迅速增大。并且反應產(chǎn)物ＣＨ 4會在金屬內(nèi)部產(chǎn)生壓力，使金屬組織逐漸產(chǎn)生裂紋。這種腐蝕常發(fā)生在多孔沉積物下面，是由于沉積物下面的堿性增強而產(chǎn)生的。這種腐蝕常發(fā)生在多孔沉積物下面，是由于沉積物下面的酸性增強而產(chǎn)生的。 3. 引起沉積物下腐蝕的運行條件 （ 1） 結(jié)垢物質(zhì)帶入爐內(nèi) （ 2） 凝汽器泄漏 （ 3） 補給水水質(zhì)不良。（ 2）蒸汽過熱器中。 在鍋爐汽包的管道結(jié)合處，會發(fā)生疲勞腐蝕。 （ 2） 鍋爐是鉚接或脹接 的，而且在這些部位有不嚴密的地方，因而發(fā)生水質(zhì)局部濃縮的過程； （ 3） 金屬中有很大的應力 第二節(jié) 水垢與水渣 郭內(nèi)水質(zhì)不良，經(jīng)過一段時間運行后，受熱面與水接觸的管壁上就會生成一些固體附著物，這種現(xiàn)象常稱為結(jié)垢，這些固體附著物叫水垢。 二、 水渣的特性 1. 組成：形成水渣的主要物質(zhì)通常為：碳酸鈣、氫氧化鎂、堿式碳酸鎂、磷酸鎂、堿式磷酸鈣、蛇紋石、鎂橄欖石以及金屬的腐蝕產(chǎn)物。 第三節(jié) 水垢的形成及防止 一、 鈣鎂 水垢 ： （ 1） 徹底除掉補給水中的硬度。 2. 形成原因：有兩種說法一種認為，在水中析出并附坐在受熱面上的一些物質(zhì)，在高熱負荷的作用下。 （ 3） 對給水的組成中有生產(chǎn)返回水的熱電廠，其返回水的硬度不應超過允許值。 （ 2） 易粘附在受熱面上轉(zhuǎn)化成水垢的水渣。 一、 水垢的特性 1. 分類：按其化學成分分成以下幾類：鈣鎂水垢、硅酸鹽水垢、氧化鐵垢和銅垢等。 3. 苛性脆化：使鍋爐金屬的一種特殊的腐蝕形式，引起這種腐蝕的主要因素是水中的苛性鈉是受腐蝕的金屬發(fā)生脆化，故稱苛性脆化。鍋爐金屬的應力腐蝕有應力腐蝕疲勞、應力腐蝕開裂及苛性脆化等幾種不同類型。 三、 水蒸汽腐蝕 當過熱蒸汽溫度高達 4500Ｃ時，它就要和碳鋼發(fā)生反應；在 450－之間時，他們的反應生成物為 Fe3O4 當溫度達 5700Ｃ以上時反應生成物為 Fe2O3這兩種反應都是化學反應，所引起的腐蝕都是屬于化學腐蝕。嚴重時管壁未變薄，就會爆管。當腐蝕坑達到一定的深度后，管壁變薄，這是便會因為過熱而鼓包或爆管。如鍋爐水中有游離ＮａＯＨ，那么在沉積物下會因爐水濃縮形成很高濃度的ＯＨ — ，發(fā)生堿腐蝕。由于陰極反應發(fā)生在沉積物下，生成的Ｈ 2 受到沉積物的阻礙不能很快擴散到汽水混合物區(qū)域，因此促使金屬管壁和沉積物之間積累其多量氫。當 pH 值為 10～ 12 使腐蝕的速度最小， pH 值過高過低都會使腐蝕速度加快。但是研究證明，當 水中電解質(zhì)濃度非常小，一至水的電導率低于 ，水中溶解氧就不再對鋼鐵具有腐蝕性，相反，溶解氧能夠促使鋼鐵表面形成保護膜，從而抑制腐蝕。 2. 注意事項。這樣，當采用氨處理給水時，在熱力系統(tǒng)各部位中 NH3 和 CO2的分布就大不相同，其分布情況比較復雜，難以精確估算，大致情況如下： （ 1） 在熱力除氧器中，被除去的 NH3 量和 CO2量的比值，必進水中 NH3 量和 CO2量的比值小，也就是說，出水的 pH 值比進水的高。因為隨著水的 pH 值增大，鋼鐵的腐蝕明顯減少。工作人 員應配備膠皮手套和護目鏡等防護用品，操作地點應有良好的通風和水源。 3. 注意事項 聯(lián)氨具有揮發(fā)性、有毒、易燃燒，所以在保存、輸送和化驗等方面，應特別注意。 （ 2） 必須使水維持一定的 pH 值， 9－ 11。 1. 聯(lián)氨 聯(lián)氨是一種還原劑，特別是在堿性水溶液中，它是一種和強的還原劑。 （ 5） 補給水率。 （ 4） 并列運行的各臺除氧器負荷應均勻。熱力法可以將給水中絕大部分溶解氧除掉，化學法可以除熱力法所難以完全除盡的殘留溶解氧。 3. 同時有溶解氧和游離二氧化碳的腐蝕 1） 水系統(tǒng)中如果同時存在氧和游離二氧化碳，那么鋼的腐蝕更加嚴重。 h b) 按腐蝕深度 : mm / a 12. 影響金屬腐蝕的內(nèi)在因素： a) 金屬的種類、結(jié)構(gòu) b) 金屬中含有雜質(zhì)的種類、數(shù)量 c) 金屬內(nèi)部的應力 13. 影響金屬腐蝕的外在因素： a) 水的溶解氧量 b) 水的 pH值 c) 溫度 d) 鹽類的含量和成分 e) 水的流速 f) 振動 g) 壓力 h) 細菌 14. 防止金屬電化學腐蝕的方法： a) 選用合適的金屬材料 b) 對于金屬接觸的介質(zhì)進行處理 第二節(jié) 給水系統(tǒng)金屬的腐蝕 給水中含有的氧和二氧化碳，常常是引起給水系統(tǒng)中金屬腐蝕的主要因素 1. 溶解氧腐蝕 1） 原理 ：鐵受水中溶解氧的腐蝕是一種電化學腐蝕，鐵和氧形成兩個電極，組成腐蝕電池： 鐵是陽極，遭到腐蝕： Fe = Fe2+ + 2e 氧是陽極，進行還原： O2 + 2H2O + 4e = 4OH— 2） 腐蝕特征：表面形成許多小型鼓包，直徑字 1mm 至 20mm、 30mm 不等，稱為潰瘍腐蝕，鼓包表面的顏色有黃褐色到磚紅色不等，次層是黑色粉末狀物，當將這些腐蝕產(chǎn)物全部清除后，會出現(xiàn)腐蝕造成的陷坑。 9. 極化和去極化：腐蝕電池中當電池形成閉合回路時，即使時間非常短，其兩極是電位差也互比原先的數(shù)值小得多，這