【文章內(nèi)容簡介】 運行時的情況。2）溶液的流速；溶液的流速只能加快膜擴散，不能影響到內(nèi)擴散。3）溶液的溫度；提高溶液溫度能同時加快膜擴散和內(nèi)擴散。所以離子交換運行和再生時，夏季的處理效果會比冬季好。4）樹脂的交聯(lián)度；交聯(lián)度愈大，網(wǎng)孔愈小，其內(nèi)擴散愈慢，尤其是當(dāng)水中有大離子時，對交換速度的影響就會更顯著。5）樹脂的粒徑；顆粒粒徑愈小，內(nèi)擴散距離愈短，同時粒徑愈小，相當(dāng)于增加了樹脂膜擴散的表面積，從而加快了交換速度。34，樹脂層內(nèi)的離子交換過程是怎樣進行的，交換器的失效在樹脂層內(nèi)是怎樣反映的？ 答：1）交換器在運行中，樹脂層內(nèi)會形成三個區(qū)域，即最上 層的失效樹脂層（稱失效層或飽和層）、中層的交換層（或稱工作層）和最下層的未交換層。因為通過工作層后的水質(zhì)已達到和這里的離子交換劑成平衡狀態(tài)，所以交換器最下部的一層樹脂在交換過程中不能發(fā)揮其全部的交換能力，而只是起保護出水水質(zhì)的作用，故這部分樹脂層又稱為保護層。 2）交換器中樹脂層內(nèi)的離子交換過程可以看作是樹脂層內(nèi)的工作層不斷的向下移動的過程。隨著工作層的不斷下移的同時，上層的失效層高不斷增加，下層的未交換層高不斷的降低；只要在交換層下尚存有一定高度的未交換層樹脂，交換器的出水水質(zhì)應(yīng)保持不變。 3）當(dāng)樹脂層中的工作層的下緣下移到與樹脂層下緣接觸時，如果繼續(xù)運行，勢必會因交換不完全而使水中帶有殘留的未交換離子，當(dāng)其濃度達到規(guī)定的指標(biāo)時，交換器就失效； 4）交換器實際運行中樹脂層中的區(qū)域交界面是不平整的，因而當(dāng)樹脂層失效時實際上工作層厚度也時不均勻的，當(dāng)其最厚處接觸到樹脂層底時，就會有離子漏過，所以實際上其失效點會提前，交界面愈不平整則樹脂的利用率也就愈低。35，通常交換器樹脂層內(nèi)的工作層約有多少厚？運行中會受到哪些因數(shù)的影響？答：。運行中工作層的厚度會受到多種因素的影響，如：1）水通過樹脂層的流速愈大，工作層則愈厚；2）樹脂的顆粒直徑愈大，工作層愈厚；3）進水中要去除的離子濃度愈大，工作層愈厚；4）運行中交換器內(nèi)水流愈不均勻，工作層愈厚。36，怎樣利用H＋==Na＋離子交換的出水水質(zhì)曲線來解釋交換器的運行過程？ 答；在H == Na交換中，當(dāng)樹脂層內(nèi)的工作層向下移動尚未接觸樹脂層底時，交換器因有樹脂層內(nèi)下層保護層的作用，出水水質(zhì)應(yīng)能平穩(wěn)的保持在合格范圍內(nèi)，如果以交換器出水量為橫坐標(biāo)，以交換器出水水質(zhì)（此處為含鈉量）作縱坐標(biāo)作水質(zhì)曲線，可見圖中的曲線AB段，此時出水水質(zhì)穩(wěn)定，曲線平穩(wěn)；當(dāng)樹脂層內(nèi)的工作層向下移動至其下緣開始接觸樹脂層底時，交換器樹脂層內(nèi)下層保護層開始消失，出水中開始有應(yīng)該去除的離子漏過，出水水質(zhì)開始改變，即出水中的含鈉量開始升高，曲線開始漸升，到含鈉量達到失效標(biāo)準(zhǔn)后，即曲線升高至規(guī)定值時，交換器失效停運，樹脂進行再生處理。其水質(zhì)變化即圖中的BC段，其中B點即工作層開始接觸樹脂層底點，C點即交換器的失效點。如果繼續(xù)運行，工作層內(nèi)未交換的離子迅速大量的漏出，使出水水質(zhì)迅速惡化，含鈉量迅速增高直到樹脂層內(nèi)的工作層全部消失，即樹脂層全部成失效層，此時的出水水質(zhì)就完全與進水水質(zhì)相同。見圖中的CD曲線；圖中E及A的縱坐標(biāo)高度e及e′分別表示進水和出水中的含鈉量；而C點的縱坐標(biāo)e168。則等于交換器控制的出水水質(zhì)合格標(biāo)準(zhǔn)。37，從水質(zhì)曲線上怎樣看出交換器的工作交換容量、總交換容量和失效后的樹脂殘余的工作交換容量？答：因為交換器總工交容量=（進水離子含量出水離子含量）交換器周期制水量，從圖來看，交換器的總工交容量就應(yīng)等于曲線ABCFE所包含的面積的數(shù)值。而ABCDE面積即為交換器樹脂的總交換容量。CDF所包含的面積即為因工作層厚度而喪失的交換容量即交換器失效后的樹脂殘余的工作交換容量。38，多種陽離子與氫型樹脂交換過程各種吸著離子在樹脂層中有怎樣的分布規(guī)律？答：當(dāng)含有多種離子的水在固定床內(nèi)與氫型樹脂交換時，他們在樹脂層內(nèi)的分布規(guī)律如下：1）吸著離子在樹脂層內(nèi)的分布，時按其被樹脂吸著能力的大小，自上而下依次分布的。最上部是吸著能力最大的離子（即選擇性最大的離子），最下部是吸著能力最小的離子。2）各種離子的被吸著能力差異愈大，在樹脂層中的分層愈明顯。各種離子的被吸著能力差異較小時，在樹脂層中分層不明顯。例如同是二價的Ca2＋和Mg2＋因它們的選擇性差別小，在樹脂層內(nèi)混排在同一層內(nèi)，只是在此層的上部Ca2＋含量較大，而在下部則Mg2＋的含量較大。39，在含多種陽離子的進水與H型樹脂的離子交換過程中，樹脂層內(nèi)各種離子吸著層相互間的變化有什么規(guī)律？答：1）在含多種陽離子的進水與H型樹脂的離子交換過程中，在樹脂層內(nèi)各層間都會存在有失效層、交換層和未交換層。2）隨著運行的進行，各離子層的失效層都不斷的增厚，交換層都不斷的下移，未交換層都不斷的減薄。3）各離子層失效層厚度的比例及其增加的速度多決定于進水中各離子濃度的比例。4）當(dāng)H＋→Na＋離子的交換層達到樹脂層底時，才會有Na＋離子在出水中出現(xiàn)，水質(zhì)才會有變化；而其它離子的交換層的下移對交換器出水水質(zhì)不會有改變。5）進水中Na＋離子濃度占總離子濃度的比例愈高，運行中H＋→Na＋離子的交換層下移的速度愈快，交換器運行的周期會愈短，對交換器的運行愈不利。310，含有Fe3＋、Ca2＋、Na＋的進水經(jīng)過H型樹脂的交換，正常出水中應(yīng)含哪些離子？樹脂層內(nèi)各種離子會按怎樣的順序排列？在樹脂失效時，含有Fe3＋、Ca2＋、Na＋的進水中各種離子按怎樣的順序漏入出水中？答：含有Fe3＋、Ca2＋、Na＋的進水經(jīng)過H型樹脂的交換，正常出水中應(yīng)含H＋和少量漏過的Na＋。樹脂層內(nèi)各種離子的排列會按樹脂對各種離子的選擇性自上而下依次排列，即Fe3＋在樹脂層的最上部，下面為Ca2＋ 離子層，再下面是Na＋ 離子層。最下層為未接觸水中離子的H型樹脂層。在樹脂失效時各種離子漏入出水中的順序為首先漏出的是Na＋，其次為Ca2＋，最后是Fe3＋。311，多種陽離子與氫型樹脂交換過程時的出水水質(zhì)曲線是怎樣的？答：多種陽離子與氫型樹脂交換過程時的出水水質(zhì)變化情況可見其水質(zhì)曲線圖。1）因為H型樹脂對Na＋的選擇性最小，所以Na＋首先漏入出水中，當(dāng)樹脂層中的Na＋和H＋ 的交換層接觸到樹脂層底后，出水中的Na＋的濃度迅速增加，但同時進水中的Ca2＋仍不斷的從鈉型樹脂層中交換出Na＋，因此出水中Na＋的濃度會超過進水中Na＋的濃度， 直至樹脂層中的Ca2＋和Na＋ 的交換層消失，出水中的Na＋濃度才會與進水的Na＋濃度保持相等。2）當(dāng)鈉型樹脂層消失時，Ca2＋和Na＋ 的交換層也開始接觸樹脂層底，因此同時會有Ca2＋漏入出水中，同樣隨著樹脂層中的鈣型樹脂層的下移和消失，出水中Ca2＋的濃度也會超過進水中的濃度而最終保持與進水濃度相等。2） 如果運行繼續(xù)，出水中有Fe3＋出現(xiàn)，而且其濃度也迅速增加，直至其出水中的濃度與進水濃度相等，交換器則徹底失效。312，交換器內(nèi)樹脂層的總高度對運行經(jīng)濟性有什么影響，為什么？ 答：在交換器失效時，交換劑工作層內(nèi)的樹脂并沒有全部失效，但因為樹脂層內(nèi)工作層的厚度相對是固定的，所以當(dāng)樹脂總層高較低時，工作層厚度占總層高的百分率就相對降低，未完全利用的樹脂的百分率也就較高，交換器的總交換容量就相對的也降低。當(dāng)提高樹脂層總高度時即提高了樹脂的利用率，因此會提高交換器運行的經(jīng)濟性。第四部分 一級化學(xué)除鹽41，天然水進入鍋爐前為什么要進行處理？答：鍋爐是用來將水加熱生成蒸汽的設(shè)備，在鍋爐內(nèi)由于大量水蒸發(fā)生成蒸汽，水中的一些雜質(zhì)會留在爐水內(nèi)，而且其濃度會劇烈的增加，天然水中雖然含的雜質(zhì)不多，但是在鍋爐內(nèi)高度濃縮的環(huán)境下，會對鍋爐的安全經(jīng)濟運行產(chǎn)生危害。尤其是水中的某些化合物會濃縮而在鍋壁上產(chǎn)生沉淀，破壞渦壁的傳熱，使鍋壁金屬產(chǎn)生局部過熱。因此天然水在進入鍋爐前必需先除去這些有害的雜質(zhì)，以保證鍋爐的安全經(jīng)濟運行。42，什么是化學(xué)除鹽水處理工藝？答：將水中的所有陽離子全部轉(zhuǎn)換成氫離子，所有的陰離子全部轉(zhuǎn)換成氫氧根，這樣，水中就只有氫離子和氫氧根構(gòu)成的水分子，其他陽陰離子構(gòu)成的化學(xué)鹽類都消失了，這種水處理工藝稱為化學(xué)除鹽水處理工藝。43，化學(xué)除鹽水處理中的離子轉(zhuǎn)換主要依靠什么過程來完成？答：離子轉(zhuǎn)換主要依靠離子交換來完成，在一種離子交換劑的表面上，水中的離子可以與離子交換劑所攜帶的離子按一定的規(guī)律進行交換，這樣，經(jīng)過交換，水中的離子就吸者在離子交換劑上，而離子交換劑上原來所帶的離子就進入水中。目前常用的離子交換劑主要是人工合成的離子交換樹脂。44，化學(xué)除鹽過程的主要原理是什么？答：1）水中的陽離子經(jīng)強酸陽樹脂交換后，全部轉(zhuǎn)變成H＋ ； 2）水中的堿度HCO3— 與H＋ 可生成CO2 ； 3）水中的剩余陰離子經(jīng)OH型樹脂交換后，全部轉(zhuǎn)變?yōu)镺H— ，因此。經(jīng)H型和OH型樹脂交換后，水中只有H＋ 、OH— 和水分子；4）因為離子交換是等摩爾量進行的，水中陽離子交換后生成的H＋ 和陰離子交換后生成的OH— 與原來水中的陽、陰離子一樣也應(yīng)是等摩爾量的，所以出水應(yīng)為中性，其PH仍應(yīng)等于7。45，寫出化學(xué)除鹽過程的化學(xué)方程式。答：1）強酸陽床的離子交換反應(yīng)方程式2）除二氧化碳器的反應(yīng)方程式3）陰床離子交換反應(yīng)方程式46，交換器正常啟動時應(yīng)該如何操作？ 答：首先打開交換器空氣閥，稍開進水閥向交換器進水，隨著水不斷進入，交換器內(nèi)原存的空氣由空氣閥排出，可以用手在空氣閥下試探排出的氣流來判明交換器在正常進水。當(dāng)交換器進滿水時，空氣閥就有水溢出，關(guān)閉空氣閥，打開交換器正洗排水閥，開大進水閥，調(diào)節(jié)進水流量至正常運行時控制的水流流量，交換器正洗至排水達到正常運行時的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)閉正洗排水閥，打開交換器出水閥開始運行制水。47，交換器內(nèi)樹脂層失水后在啟動前應(yīng)該如何進水？為什么？答：應(yīng)先由交換器上部進水至水位高于樹脂層后，改由底部進水至空氣閥溢水為止。因為由交換器上部進水時，樹脂顆粒間夾雜的空氣不能排除，因此必需采用底部進水將空氣隨上升的水流同時排除。但當(dāng)交換器樹脂層內(nèi)無水時，由交換器底部進水會因樹脂顆粒間的摩擦力使樹脂層成一個整體上抬，此時會造成中排裝置的彎曲或斷裂。48，監(jiān)視交換器在運行中進水和出水的壓力有什么作用？答：監(jiān)視交換器在運行中進水和出水的壓力主要是監(jiān)視水流經(jīng)過交換器樹脂層時的壓力降，也即水流流經(jīng)樹脂層時的阻力。影響阻力的因數(shù)很多，包括交換器的水流流量、樹脂層的總高度、樹脂層面小樹脂顆粒的粒徑和層厚、運行中樹脂層面的截污程度等。由于上述因數(shù)的影響，交換器經(jīng)過若干周期運行后與剛投運周期相比，其壓力降會增高，過高的壓力降會造成交換器中排裝置故障，因此當(dāng)壓力降過高時交換器樹脂層就應(yīng)該進行反洗，以排除樹脂層中的樹脂碎片和積聚的污物。49，怎樣調(diào)節(jié)交換器正常運行的出力？答：因為交換器的出力 = 交換器截面積流速，通常當(dāng)進水含鹽量不超過5mmol/L時，除鹽系統(tǒng)交換器運行流速選用5—25m/h，由此可以由交換器的截面積算得交換器運行時的正常出力。但交換器運行流速會受進水水質(zhì)和樹脂特性等的影響，選用較高流速時會增加樹脂層的阻力，運行中會容易造成中排裝置的故障，同時還會降低樹脂的平均工交容量。410，說明交換器的進、出水裝置的作用原理。答：交換器進水裝置的作用原理：1）使進入交換器內(nèi)的水流分配均勻；2）使進水流不會直接沖擊樹脂層表面，保持樹脂層表面平整；3）反洗時將樹脂層內(nèi)的懸浮物及破碎的樹脂碎片隨反洗水排出交換器。交換器出水裝置的作用原理：1）支撐樹脂層，過濾水流，使出水水流均勻的通過樹脂層引出交換器；2）反洗和再生時均勻的分布水流和再生液。411，除鹽系統(tǒng)對進水懸浮物、有機物含量和殘余氯含量有什么要求？懸浮物、有機物含量和殘余氯含量過高對除鹽系統(tǒng)運行有什么影響？ 答：根據(jù)水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，除鹽系統(tǒng)對進水的濁度要求小于2mg/L，COD應(yīng)不超過2mg/L；濁度超標(biāo)表示水中懸浮物過高，長期運行會污染樹脂，增加運行中樹脂層的阻力，降低樹脂的交換容量，反洗時過量的懸浮物進入樹脂層，會積聚在樹脂層內(nèi)，造成運行中的偏流，影響出水水質(zhì)；COD（化學(xué)耗氧量）表示原水中有機物的含量，水中的有機物主要容易污染強堿樹脂，會堵塞強堿樹脂的微孔，造成樹脂結(jié)塊；要降低水中的有機物含量，常用的方法是加氯，但氯對有機物氧化的同時，也會氧化樹脂，使樹脂結(jié)構(gòu)破壞，縮短樹脂的使用壽命，所以必須控制殘余在水中的氯的含量。通常經(jīng)過混凝處理后的水質(zhì)，出水濁度應(yīng)低于5mg/L，再經(jīng)過濾，濁度應(yīng)不超過2mg/L，水中有機物含量會降低50—70%，如果在凈水過程不采用加氯來除有機物，則水中不會存在殘余氯。412，如果進水平均懸浮物含量為2mg/L，陽床按40m/h出力運行25小時，進水帶入陽床的懸浮物總量會有多少？如果陽床按40m3/h出力運行25小時，則進入陽床的水量40 25=1000m3：，進水平均懸浮物含量為2mg/L，此時進水帶入陽床的懸浮物總量應(yīng)=1000 2=2000g=2Kg。413，除鹽系統(tǒng)運行中為什么要測定陰床出水的電導(dǎo)率來判斷陽床的失效，而不直接測定陽床出水的電導(dǎo)率來判斷陽床失效？能否估算出陽床失效時其出水電導(dǎo)率會有多大的變化？答：原水經(jīng)陽離子交換后，水中所有的陽離子全部轉(zhuǎn)變?yōu)镠+，此時水中除了H+ 外還有原水中的全部陰離子，假設(shè)原水陽離子總含量=，陰離子中HCO3—=，Cl—及SO42—的含量各為1mmol/L，此時陽床出水中各離子的電導(dǎo)率就應(yīng)約等于：H+ =250 = 825μS/cm，HCO3— = 61 = 57μS/cm，Cl— = 1 = 76μS/cm，SO42— = 148 = 74μS/cm，此時陽床出水總電導(dǎo)率約等于1032μS/cm。當(dāng)陽床失效時，出水中有200μg/L（=）的Na+未轉(zhuǎn)變成H+，250＋≈50μS/cm，即陽床此時出水總電導(dǎo)率由原來的1032降低至982μS/cm，其降低值僅為50/1032=，從表計顯示上不會很明顯。但在陰床出水中，原來因陽床出水的