北京大學環(huán)境工程概論第二章水處理(編輯修改稿)
2024-11-14 12:06 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 化問題的流程圖 添加石灰 = CO2 添加石灰 = HCO3 Mg2+40 添加石灰 = 20 添加石灰 = Mg2+40 是 否 Mg2+40 40 ? Mg2+40 20 ? 是 添加石灰 = Mg2+40 添加石灰 = 40 否 是 否 NCH是否除去 添加碳酸鈉 = 去除的 NCH 是 否 停止 石灰 蘇打軟化的高級概念 （ 1）估算 CO2濃度 ? 在軟化過程中 CO2有 2種重要作用： ① 消耗用于去除Ca2+和 Mg2+的石灰； ② 中和軟化工藝出水的酸度 。 ? 利用堿度的定義 （ 堿度 = [HCO3] + 2[CO32] + [OH] [H+] ） 以及碳酸的離解平衡方程式 ， 可以估計 CO2的濃度 。 當然 ， 必須先確定水的 pH值和堿度 。 ? Example: 已知水的 pH值為 ， 總堿度為 310mg/L CaCO3， 試估算 CO2濃度 。 ? Solution: 當原水的 pH值小于 ， 可假設(shè)水中的堿度主要為 HCO3， 因此可以忽略 HCO3轉(zhuǎn)化成 CO32的情形 。 解題過程： ① 根據(jù) pH計算 [H+] ， ② 根據(jù)堿度計算碳酸氫根濃度 [HCO3] ， ③ 利用碳酸離解平衡表達式求[H2CO3] ， ④ 假設(shè) [H2CO3] =[CO2]， 進行估算 。 ? [H+] = 10pH = = ?108mol/L [HCO3]轉(zhuǎn)化： 310mg/L CaCO3? mol/L [HCO3] = 310mg/L (61/50) (1/61/1000) = ?103mol/L ? 式中： (61/50) 為 HCO3的當量質(zhì)量與 CaCO3的當量質(zhì)量之比 。 碳酸的離解平衡： Ka= [H+][HCO3]/[H2CO3] ? 式中 Ka = =?107， 從而 [H2CO3]=?104mol/L 假設(shè)水中所有的 CO2都形成碳酸 ， 因此 ， CO2的估算濃度為： ? 104mol/L （ ? 44g/mol） =；或者： mg/L CO2 ? (50/22) = 。 該式將CO2的估算濃度轉(zhuǎn)化為 mg/L CaCO3來表示 。 由于 CO2 消耗 H+的摩爾比為 2， 因此其當量質(zhì)量為 44/2=22g/當量 。 （ 2） 軟化到實際限制值 ? Example: 試確定將下列成分的水軟化到實際溶解度限制值所需要的化學藥劑量 ？ 成分 濃度( m g / L )當量質(zhì)量 ( g/ 當量 )C a C O3當量質(zhì)量 /離子當量質(zhì)量濃度( m g / LC a C O3)濃度( 毫當量/ L )CO29 . 6 2 2 . 0 2 . 2 8 2 1 . 9 0 . 4 4Ca2+9 5 . 2 2 0 . 2 2 . 5 0 2 3 8 . 0 4 . 7 6Mg2+1 3 . 5 1 2 . 2 4 . 1 2 5 5 . 6 1 . 1 1Na+2 5 . 8 2 3 . 0 2 . 1 8 5 6 . 2 1 . 1 2堿度 198 3 . 9 6Cl6 7 . 8 3 5 . 5 1 . 4 1 9 5 . 6 1 . 9 1SO427 6 . 0 4 8 . 0 1 . 0 4 7 6 . 0 1 . 5 8? 原水的柱狀圖 ? 為軟化到理論溶解度限制值 ， 需要的石灰與蘇打的添加量如下表所示： CO2 Ca2+ Mg2+ Na+ HCO3 Cl SO42 0 0 238 198 成分 石灰 ( m g / LC a C O 3 )石灰 ( 毫當量 /L )蘇打 ( m g / LC a C O 3 )蘇打 ( 毫當量 /L )CO 2 2 1 . 9 0 . 4 4H C O 3 1 9 8 . 0 3 . 9 6C a H C O 3 40 0 . 8 0Mg 2+ 5 5 . 6 1 . 1 1 5 5 . 6 1 . 1 12 7 5 . 5 5 . 5 1 9 5 . 6 1 . 9 1? 由于 Mg2+含量與 40 mg/L CaCO3的差值等于 mg/L CaCO3 ， 因此選擇過量石灰的最小值 20 mg/L CaCO3?？偸姨砑恿繛?（ +20)= mg/L CaCO3；蘇打添加量為 mg/L CaCO3 ， 或者： mg/L CaCO3（ 53/50） = mg/L Na2CO3 （ 53/50） 為碳酸鈉與碳酸鈣的當量質(zhì)量比 。 ? 與 CO2反應(yīng)： CO2 + Ca(OH)2 ? CaCO3 (s) + H2O 去除 CO2以后的柱狀圖為： Ca2+ Mg2+ Na+ HCO3 Cl SO42 0 0 238 198 ? 與 HCO3反應(yīng)： Ca2+ + 2HCO3 + Ca(OH)2 ? 2CaCO3 (s) + 2H2O 去除 HCO3以后的柱狀圖為： 由于受到溶解度的限制 ， 水中仍有 “ 殘余的 30 mg/L CaCO3” 。 Ca2+ Mg2+ Na+ CO32 Cl
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