【正文】 間 f:再生劑的純度 (3)交換 (制水 ) 1).進 水中金屬陽離子要低 (有利于除硅 ) 2).進水中碳酸會計師要低 (樹脂對 HCO3吸附性與 HSiO3的相似 ) 對硫酸根 .氯根 .硝酸根等強酸根吸附 ,對 HCO3吸附弱 ,對 HSiO3不能吸附。 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。所以供水基本上是連續(xù)的。 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。 缺點：樹脂絮體外清洗。 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。 運行：小反洗、放水、頂壓、進再生液、逆流沖洗（置換）、小反洗、正洗、投運。 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。 真空式除碳器：利用真空泵或噴射器從除碳器的上部抽真空，使水達到沸點從而除去水中的氣體。 （ 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。弱酸 H離子交換劑失效后，很容易再生 ，酸耗低，通常為理論的 110％，因此比較經(jīng)濟，排廢酸問題也較少。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。其交換過程如下式： （ 1）運行： 2RNa＋ Ca2+（ Mg2+） R2Ca(Mg)＋ 2Na＋ （ 2）再生： R2Ca(Mg)＋ 2Na＋ 2RNa＋ Ca2+（ Mg2+） 鹽耗＝ G/V(H－ HC) g/mol G－再生鹽量 g V－制水量 m3 H－ HC－原水硬度和生水硬度差值 mol/m2(1/2Me2+) 2. 軟化和除堿： （ 1）加硫酸除堿： NaHCO3＋ H2SO4 Na2SO4＋ CO2 ＋ 2H2O CO2用除碳器除去 （ 2）采用強酸性 H離子交換劑的 H－ Na離子交換 強酸性 H離子交換劑可以將水中各種陰離子轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的酸，固它的出水是酸性的。 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。 第六節(jié) 離子交換速度 離子交換的動力學(xué)過程一般可分為五步： （ 1） 水中擴散通過膜 （ 2） 進入膠聯(lián)網(wǎng)孔 （ 3） 與交換基團接觸，進行 H+離子交換 （ 4） H+向表面擴散 （ 5） H+通過水膜進入水中 影響離子交換速度的因素： （ 1） 樹脂交換基團 （ 2） 樹脂的交聯(lián)度（交聯(lián)度大，網(wǎng)孔 小，交換慢） （ 3） 樹脂的顆粒（顆粒小交換快） （ 4） 溶液的濃度 （ 5） 溫度 （ 6） 攪拌或提高流速 （ 7） 離子的本性 第五章 水的離子交換處理 第一節(jié) 固定床離子交換原理 固定床是動態(tài)離子交換的一種形式，它是指運行中離子交換劑層固定在一個交換器中，一般不將交換劑轉(zhuǎn)移到床體外部進行再生。 （ 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。 在濃溶液中，排列順序發(fā)生改變，某些低價離子會居于高價離子之前。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。離子交換樹脂細琢各種粒子的能力不一，有些離子易被吸著，但吸著后要把它置換下來就比較困難；而另一些例子很難被吸著，但置換下來比較容易，這種性能稱為離子交換的選擇性。 水解反應(yīng)也和通常電解質(zhì)的水解反應(yīng)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。離子交換樹脂的中和與水解的性能和同城的電解質(zhì)一樣。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。 離子交換反應(yīng)是可逆的，例如當含有硬度的水通過 H型離子交換樹脂時其反應(yīng)為： 2RH＋ Ca2+ R2Ca＋ 2H+ 當樹脂失效后為了恢復(fù)樹脂的交換能力，就可以利用離子交換反應(yīng)的可逆性，用硫酸或鹽酸通過此失效的樹脂： R2Ca＋ 2H+ 2RH＋ Ca2+ 這兩種反應(yīng)，實質(zhì)上是可逆反應(yīng)似的化學(xué)平衡移動，當水中 Ca2+ 和 H 型離子交換樹脂多時，反應(yīng)正向進行；反之則逆行進行。 對強性樹脂： H+＞ Na+＞ NH4+＞ K+＞ Ag+ OH_＞ HCO3_≈ CO32_＞ SO42_＞ Cl_，由此看出樹脂再生后體積膨脹。 B形狀 (圓球率 90%) (2) 粒度 (～ ) (3) 密度 : =干樹脂質(zhì)量∕樹脂的真體積 g∕ml B. 濕真密度 =濕樹脂的質(zhì)量∕濕樹脂的真體積 g∕ml C. 濕視密度 =濕樹脂的質(zhì)量∕濕樹脂的堆積體積 g∕ml (4) 含水率 :含水率大則空隙率大 ,交聯(lián)度小 (5) 溶脹性：溶于水中樹脂體積變大。 : 分類 :根據(jù)其單體的種類 ,可分為苯乙烯系 ,酚醛系和丙烯酸系。離子交換劑的骨架 ,另一部分是帶有可交換離子基團 (稱為活性基團 ),它們化合在高分子骨架上。 第四章 離子 交換的基本知識 第一節(jié) 離子交換劑的結(jié)構(gòu) 1 離子交換劑的結(jié)構(gòu) :分兩部分 ,一部分具有高分子的結(jié)構(gòu)形式 。④用有機溶劑萃取 。 A. 活性炭除 Cl2效果較好。 3. 虹吸濾池 虹吸濾池是一種重力式快速濾池 ,它的特征是革除了普通快速濾池上的閥門、儀表等配件 ,而是用抽真空溝通虹吸管的辦法 ,以通 水流 ,用進空氣來破壞虹吸作用 ,以切斷水流。單閥濾池和無閥濾池相比 ,它的優(yōu)點是虹吸管高度降低有利于安裝和維修 。截面可以是圓形的末葉可以是方形的，壓力式無閥濾池和重力式無閥濾池的結(jié)構(gòu)原理是相同的。 (兩頭進水 ,中間出水 ,配水裝置在中間 ) 特點 :出力較大 ,但對濾料粒度的要求較高 ,運行操作和維護等較復(fù)雜。 2） 過濾效果：由出水水質(zhì)和截污能力兩部分組成。 ④ 濾層污染程度 2） 水頭損失的控制 ① 提高壓差 ② 進行反洗 3） 濾層中負壓的形成：濾層中壓力下降，某些部位形成真空 防止方法 ① 增高進出口兩端的水位 ② 限制運行時間 3. 濾料：常用的有石英砂、無煙煤、大理石等。 ② 濾速：水頭損失與濾速成正比。 4） 混凝：在凝絮、懸浮物和砂粒表面之間發(fā)生了與混凝作 用相同的顆粒凝集過程。 2） 吸附：濾料顆粒表面吸附了水中微小的顆粒。 7. 泥渣循環(huán)式澄清器：特征是設(shè)備中有若干泥渣做循環(huán)運行， 即泥渣區(qū)中有部分泥渣回流到進水區(qū)，與進水混合后共同流動，待流至泥渣分離區(qū)，進行澄清分離后，這些泥渣返回原處。 6. 泥渣懸浮式澄清池：澄清池是利用懸浮泥渣層與水中雜質(zhì)顆粒相碰撞、吸附、粘合，從而提高澄清效果的一種沉淀設(shè)備。 2） 結(jié)構(gòu)：斜管（板）、集水器、集水槽、排泥管、集泥斗。結(jié)構(gòu)有四部分：進水區(qū)、沉淀區(qū)、出水區(qū)、存泥區(qū)。 3. 澄清器有泥渣層（沉淀池無），是連續(xù)運行的。 第五節(jié) 沉淀處理設(shè)備 1. 沉淀處理設(shè)備分為沉淀池和澄清器兩類。 u=1/18 (PK－ P)/μ gd2 u－沉降速度 PK、 P－分別為顆粒與水的密度 g/cm3 d－顆粒直徑 cm g－重力加速度 cm/s2 μ－水的動力粘度 g/ 3. 絮凝沉降：應(yīng)通過試驗來測定水中顆粒在某一流程中的沉降特征。 （ 3） 絮凝體包含著大量水分，密度與水接近。 8. 其它沉淀軟化處理 （ 1） 石灰－純堿處理（用純堿消 除永硬） CaSO4(CaCl2)+Na2CO3 CaCO3 +NaSO4(2NaCl) MgSO4(MgCl2)+Na2CO3 CaCO3 + Mg(OH)2 +NaSO4(2NaCl) （ 2） 石灰－氯化鈣處理（除掉過剩堿度氯化鈣可用硫酸鈣代替） 2 NaHCO3(2KH CO3)+CaCl2+Ca(OH)2 2 CaCO3 ＋ 2NaCl(2KCl)+2H2O （ 3） 協(xié)調(diào)磷酸鹽處理（ 130－ 150 度進一步降低硬度，爐水磷酸鹽處理原理） 3 CaCO3+2Na3PO4 Ca（ PO4） 2 ＋ 3CO3 3 Mg(OH)2+2Na3PO4 Mg 3（ PO4） 2 ＋ 6 NaOH 第四節(jié) 沉淀原理 1. 懸浮顆粒的絮凝性： （ 1） 絮凝體：顆粒在沉降過程發(fā)生粘結(jié)現(xiàn)象，這種性能稱為絮凝性，這類物質(zhì)稱為絮凝體。 7. 經(jīng)石灰處理后的水質(zhì)的評定標準。 5. 石灰的用量 （ 1） 只要求 Ca CO3析出： DSH 石灰加藥量， mmol[1/2CaO] （ 2） 只要求 Ca CO Mg(OH)2析 出 DSH＝［ 1/2CO2］ +[1/2 Ca(HCO3)2]＋ 2[1/2 Mg(HCO3)2]+ [NaHCO3]+α α－石灰過剩量，一般取 mmol[1/2CaO] NaHCO3－過剩堿度 石灰的用量要適當，不能太多或太少，太少使反應(yīng)不完全，太多殘留 Ca(OH)2。 （ 2） 石灰處理與混凝劑聯(lián)合處理效果較好，一般用鐵鹽，因為水中 pH 值較高。 （ 1） 反應(yīng)順序 CO2 Ca(HCO3)2 Mg(HCO3)2 （ 2） 反應(yīng)式： CO2＋ Ca(OH)2 Ca CO3 ＋ H2O Ca(HCO3)2＋ Ca(OH)2 2Ca CO3 ＋ H2O Mg (HCO3)2＋ Ca(OH)2 2Ca CO3 ＋ Mg(OH)2 ＋ H2O 石灰處理起到的作用，主要是消除水中鈣鎂的碳酸氫鹽。 2. 沉淀軟化種類：熱力軟化法（加熱至 100 度以上）、化學(xué)軟化法。如濁度效應(yīng)在混凝劑后加，濁度高先加，攪拌速度不宜過 快。 （ 2） 影響絮凝效果的因素，主要機理是吸附與架橋 a. 高分子在溶液中的形態(tài) b. 絮凝劑在微粒表面的吸附作用 c. 官能團的作用。 a. 根據(jù)電離后粒子所帶電荷不同可分為陽離子型、因離子型和非離子型三類。 助凝劑的作用：加快凝聚過程、增 加凝絮牢固性，本身不起混凝作用。影響電化學(xué)溶解的因素：水溫、 pH 值、電流密度、水中離子的組成。聚合鋁堿化度在 50％―― 80％最好。 （ 3） 鐵、鋁鹽（二者 1： 1）時效果較好。 b. 溫度的影響不大。 （ 2） 鐵鹽：鐵鹽的適用 pH 值范圍很廣，可為 4－ 10。 5. 混凝劑：常見混凝劑使一些在分子中有高價陽離子的無機鹽類。 b. 鐵鹽作混凝劑時，水溫對混凝效果影響不大。（我廠重點， NaOH、 HCl調(diào) pH） d. pH 值對膠體凝聚速度的影響； （ 2） 混凝劑的用量：當水中膠體含量很少時，需要投加大量混凝劑才能通過網(wǎng)捕作用達到良好效果?；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。 2. 天然水中的懸浮物：大小不一的顆?；旌衔?，采用自然沉降法和普通過濾法無法徹底除掉較小的懸浮顆粒，更不能出去膠體。 （ 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。 （ 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） 。 膠體脫穩(wěn)途徑： （ 1） 壓縮雙電層：投加電解質(zhì)，壓縮擴散層，降低ζ電位。 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。 （ 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的電