第四章 水的除盐
水的软化与除盐
第2节 药剂软化法
一、石灰软化法: 石灰软化法: CaO + H2O = Ca(OH)2 CO2 + Ca(OH)2 ---CaCO3↓+ H2O Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 --- 2CaCO3↓ + 2H2O Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 --- 2CaCO3↓+ Mg(OH)2↓+2H2O 若碱度>硬度,还应去除多余的 若碱度 硬度,还应去除多余的HCO3- 硬度 若水中存在Fe离子,也要消耗 若水中存在 离子,也要消耗Ca(OH)2 离子
25
二、离子交换软化系统 1.RNa 系统 . 原水碱度低(因为 不能去除碱度), 原水碱度低(因为RNa不能去除碱度), 不能去除碱度 不要求降低碱度的情况。 不要求降低碱度的情况。 可采用一级或二级串联。 可采用一级或二级串联。
26
2.脱碱软化系统 . 1〕H-Na 并联 〕 - QN
QH
27
16
三、离子交换平衡 离子交换也是一种化学反应,存在交换平衡。 离子交换也是一种化学反应,存在交换平衡。 RA + B- --- RB +A+ 离子交换选择系数为: 离子交换选择系数为: KAB= [RB][A+]/[RA][B+] 该值>1,有利于交换反应的进行。 该值 ,有利于交换反应的进行。 计算泄漏量、极限工作交换容量、 计算泄漏量、极限工作交换容量、再生度极限值
3
三、水的纯度 以含盐量或水的电阻率表示(单位: 厘米) 以含盐量或水的电阻率表示(单位:欧姆 厘米) 淡化水: 淡化水:高含盐量水经局部处理 脱盐水:相当于普通蒸馏水,含盐量1-5mg/L 脱盐水:相当于普通蒸馏水,含盐量 - 纯水:亦称去离子水,含盐量 纯水:亦称去离子水,含盐量<1mg/L 高纯水:含盐量 高纯水:含盐量<0.1mg/L
水处理技术 4第四章 离子交换除盐
4.1 离子交换树脂
某些物质遇到溶液时,可以将其本身所具有的离子和溶液中同符 号离子发生相互交换,这种现象称为离子交换,具有离子交换性能 的这种物质称为离子交换剂。
• 新树脂常含有未参加反应的有机物和铁、铅、铜等无机杂质,使用前必须进 行处理,以除去这些杂质,
• 离子交换树脂在运行过程中,可能受到进水中氧化剂如游离氯的氧化而变质, 这种变质是无法恢复的。也可受到外来杂质的污染而改变其性能,影响出水 水质和周期制水量。但可以采取适当措施,清除污染物,使树脂性能复原或 有所改进。阳树脂的污染和复苏,阳树脂会受到进水中的悬浮物、铁、铝、 油、CaSO4等物质的污染。运行中可针对污染物的种类采取不同的处理方 法。
当增加离子交换剂层高度时,树脂交换能 力的平均利用率会提高。热力发电厂水处理用 的离子交换剂层的高度,一般最低不低于 1.0m,有的高达3.5m。但不能太高,否则水 通过交换剂时压降太大,给运行带来困难。
RH树脂与水中Ca2+、Mg2+、Na+交换时出水水质
4.3 水的离子交换处理
一、离子交换除盐系统
2.氢氧根离子交换反应 交换反应式为:
SO4
SO4
2ROH
H
Cl 2 2CO
3
R
Cl 2 2 ( HCO3)
2
2H 2O
SiO3
( HSiO3) 2
再生反应式为:
SO4
R
Cl 2 2 ( HCO3) 2
2NaOH
2ROH
SO4
Na
Cl 2 2CO
水的离子交换除盐
NaO3S
单体
HC CH
SO3Na
离子交换树脂 骨架
交联剂
可交换基团(简称活性基团)
(2)离子交换树脂的分类
凝胶型 孔型分类
大孔型
苯乙烯系 单体种类分类
丙烯酸系
(2)离子交换树脂的分类(依据所带活性基团特性)
离子交换树脂
阳离子交换树脂
阴离子交换树脂
其他离子交换树脂
强 酸 型
中 强 酸 型
弱 酸 型
树脂对离子亲和能力的差异取决于两个方面。一是树脂自身 的性能,尤其是自身的交联度,二是与溶液中离子的性质、组 成和浓度有关。
树脂的选择性和影响因素
强酸树脂
Fe3+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > Li+ > H+
影响选择性的因素:
1. 化弱合酸树价脂 H+》Fe3+>Al3+>Ca2+> Mg2+>K+ >Na+ > Li+
骨 架 代 号
顺 序 号
号
凝胶型交换树脂,在型号后面 用“×”号联接阿拉伯数学表示 交联度。
0 0 1×7
分 类 代 号
骨 架 代 号
顺 序 号
联 接 符 号
交 联 度
大孔型苯乙烯系弱碱阴离子交换树脂 凝胶型苯乙烯系强酸阳离子交换树脂
代号 功能基
分类代号
0
1
2
3
4
强酸性 弱酸性 强碱性 弱碱性 螯合性
(2)密度
• 湿真密度=湿树脂质量/颗粒本身总体积
第四章 离子交换水处理
4.3 离子交换除盐水处理
弱碱阴树脂的再生:
再生特点:极易用碱再生,碱耗比低。
弱碱树脂特性:交换容量高于强碱树脂,抗有机污染能力强。设 在强碱阴床前,可减轻强碱树脂的负荷,并保护其不受有机污染。
4.3 离子交换除盐水处理
4.3 离子交换除盐水处理
常见的化学除盐主系统及其选择 采用阳、阴离子交换器组成主系统时,通常参照下面 的原则: (1)第一个交换器应是H型交换器。 (2)弱酸性阳树脂;适用于处理碱度大或碳酸盐硬度 大的水。 (3)弱碱性阴树脂;是用于处理强酸阴离子含量大的 水。 (4)除硅必须采用强碱性阴树脂。 (5)水质要求高时应设混床。 (6)除碳器应置于强碱性阴树脂之前,以保证除硅效 果。
4.2 软化脱碱水处理
H型弱酸离子交换过程(目前应用广的主要是丙烯
酸型)
4.2 软化脱碱水处理
•由于电离较弱,只能去除碳酸盐硬度
2 RCOOH Ca( HCO3 ) 2 ( RCOO) 2 Ca 2 H 2O 2CO2 2 RCOOH Mg ( HCO3 ) 2 ( RCOO) 2 Mg 2 H 2O 2CO2
4.4 离子交换装置及其运行 三塔式移动床
4.4 离子交换装置及其运行
各种类型的交换器,各有其特点。 从实践看,应用最普遍的仍属固定床,并且可制 得纯度很高的水,连续床适用于软化处理,当供水 量不大,对水质要求又不太高时,移动床是可行的。 流动床应用很少。
4.5 混合床
混合床是将再生后的阳、阴离子交换树脂放在同一个 交换器中并混合均匀。 混床的设备结构示意见图4-42。 混床的运行分反洗分层、再生、混合、正洗和交换五 个步骤,其中反洗分层是运行操作的关键。
第四章
离子交换水处理
第4章 锅外水处理
精选完整ppt课件
21
离子交换剂性能对比
1.强酸性阳离子交换剂,对水中阳离子选择顺序:
Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+>≈Na+>H+
2.弱酸性阳离子交换剂,对水中阳离子的选择顺序:
H+>Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+>≈Na+
OH- > SO42- > NO3- >Cl->HCO3-
精选完整ppt课件
22
从阴离子交换剂的选择性来看,用碱 再生弱碱性阴离子交换剂比再生强碱 性阴离子交换剂容易。但是弱碱性阴 离子交换剂吸着HSiO3-很弱甚至不吸 着。
因此,弱碱性阴离子交换剂用于除掉 水中强酸根离子。
精选完整ppt课件
23
水通过一个钠离子交换器叫一级钠离子交换,
出水残留硬度可满足低压锅炉要求,如果要求进
一步降低残留硬度,可采用二级钠离子交换,即 将两个钠离子交换器串联。
精选完整ppt课件
4
图3-8 钠离子交换剂层中离子分布示意
精选完整ppt课件
5
✓氢—钠离子交换法
为了弥补钠离子交换不能除碱的缺点,可以在 出水中加酸,如加H2SO4。
精选完整ppt课件
20
当OH离子交换树脂失效后,用碱进行再生时,即 对于进水是浓碱溶液、阴离子的选择性顺序为:
据此,可以推知,强碱性OH型阴树脂对于水中常 见阴离子的吸着顺序,遵循以下三条规律:
(1)在强弱酸混合的溶液中,易吸取强酸的阴离子。
水的离子交换除盐(共68张PPT)
阳离子交换树脂层高度为2米,交换器出水平均酸度为1.5mmol/L,交换器出力为50t/h ,交换器运行20小时后失效,求该交换器中交换挤的工作交换容量是多少?
为便于树脂粒度的粒度比较,采用了有致粒径和均匀系数两项指标。有 效粒径是指颗粒总量的10%通过而90%保存的筛孔径;均匀系数是指通过 60%球粒的筛孔孔径与通过10%球粒的筛孔孔径的比值。均匀系数反映树 脂粒度的分布情况,其值愈大表示粒度分布愈均匀。
(2)密度
• 湿真密度=湿树脂质量/颗粒本身总体积
4、计算离子交换器中装载树脂所需湿树脂的重量时,要使用〔
。
〕密度。
〔A〕干真; 〔B〕湿真; 〔C〕湿视; 〔D〕真实
4.2 一级复床除盐
4.2.1 一级复床除盐原理 4.2.2 阳离子交换 4.2.3 阴离子交换
4.2 一级复床除盐
一级化学除盐系统由阳离子交换器、除碳器和阴离子交换器所 组成,其组合方式分为单元制和母管制。
(CJ-CC)V VR
对于阳离子交换树脂的工作交换容量:
(JD进+SD出)V
QG=
VR
Eg. 某电厂原水分析结果如下:Ca2+=30mg/L,Mg2+=6 mg/L,Na+=23 mg/L ,Fe2+=27.9 mg/L,HCO-3=122 mg/L,Cl-=35.5 mg/L,SO42--=24 mg/L ,HSiO-3=38.5 mg/L。〔提示:原子量Ca=40,Mg=24,Na=23,Fe=55.8, H=1,C=12,O=16,Cl-=35.5,S=32,Si=28)
水的除盐方法
水的除盐方法
1.蒸发法
蒸发法是一种简单而又有效的盐从水中分离的方法。
具体步骤如下:
1)将含盐水放入一个平底容器中。
2)将容器放在热源上进行加热,使其水分逐渐蒸发。
3)待水分蒸发完毕后,剩下的就是盐。
2.冷却结晶法
冷却结晶法是一种利用盐在高温下易溶于水,在低温下难溶于水的特性进行盐从水中分离的方法。
具体步骤如下:
1)将含盐水放入一个平底容器中。
2)将容器放在热源上进行加热,直到盐完全溶解在水中。
3)将容器放置在室温下,等待水温逐渐降低。
4)当水温下降到一定程度时,盐会开始逐渐结晶沉淀,此时可以用过滤器将盐沉淀物过滤出来。
3蒸馏法
蒸馏法是一种利用盐和水的沸点差异进行盐从水中分离的方法。
具体步骤如下:
1)将含盐水倒入一个锅中。
2)将锅盖反转,并在上面放置一个凉水的容器。
3)用热源将水加热,使其沸腾,水蒸气会冷凝在凉水容器上,形成纯净水。
4)盐会留在锅中,等到水分蒸发完毕后,剩下的就是盐。
水中溶解物质去除与处理方法
上大量采用的是粒状活性炭。 • 活性炭主要成分除碳外,还含有少量的氧、氢、
硫等元素,以及水分、灰分。
• 活性炭的吸附中心点 • 具有良好的吸附性能和稳定化学性质,可以耐
强酸、强碱,能经受水浸、高温、高压作用, 不易破碎。
• 再生:即交换反应的逆过程。使具有较高 浓度的再生液流过树脂,将先前吸附的离 子置换出来,从而使树脂的交换能力得到 恢复。再生液的浓度对树脂的再生程度有 较大影响。
• 清洗:洗涤残留的再生液和再生时可能出 现的反应产物 。
三、 吸附法
1、吸附的基本理论
• 吸附是指利用多孔性固体物质吸附废水中某种 或几种污染物,以回收或去除某些污染物,使 废水得到净化的方法。
• 具有吸附能力的多孔性固体物质称为吸附剂。 而废水中被吸附的物质称为吸附质。
• 吸附是一种界面现象,发生在两个相的界面上。 • 根据吸附剂与吸附质之间作用力不同,可分为
物理吸附、化学吸附和离子交换吸附三种类型。
1)物理吸附的特点
• 吸附剂和吸附质之间通过分子间力作用所发生 的吸附为物理吸附,没有选择性。
3、吸附剂
工业吸附剂必须满足下列要求: (a)吸附能力强; (b)吸附选择性好; (c)吸附平衡浓度低; (d)容易再生和再利用; (e)机械强度好; (f)化学性质稳定; (g)来源广; (h)价格低。
一般工业吸附剂 难于同时满足这 八个方面的要求, 应根据不同的场
合选用.
(1)活性炭
• 活性炭是一种非极性吸附剂。 • 是由含炭为主的物质为原料,经高 指吸附质的离子由于静电引力作用聚集在吸附剂表 面的带电点上,并置换出原先固定在这些带电点上 的其他离子。
膜法水处理
第四章膜法水处理膜分离法是利用选择性透过膜为分离介质.当膜两侧存在某种推动力(如压力差、浓度差、电位差)时,使溶剂(通常是水)与溶质或微粒分离的方法。
一般包括电渗析、反渗透、超滤、扩散渗析等,其中的反渗透、超滤相当于过滤技术。
用选择性透过膜进行分离时,使溶质通过膜的方法称为渗析;而使溶剂通过膜的方法则称为渗透。
电渗析法是以电位差为推动力的膜分离法,用于从水溶液中脱除离子,主要用于苦咸水脱盐或海水淡化。
其膜是导电膜,即阳离子交换膜和阴离子交换膜。
以压力差为推动力的膜分离法,根据溶质粒子的大小及膜的结构性质(超滤膜、纳滤膜、反渗透膜等),又可分为超滤、纳滤、反渗透等。
反渗透法可用于溶剂的纯化和溶液浓缩。
反渗透法大部分应用于水的纯化.主要是苦咸水脱盐或海水淡化。
反渗透法的另一个重要应用为制备高纯水。
膜是分离技术的核心。
膜材料的化学性能、结构对膜分离法起着决定性的作用;一般是高分子材料制成的膜,有纤维素膜、芳香聚酰胺类膜、杂环类膜、聚砜类膜、聚烯烃类膜和含氟高分子膜等。
膜分离法的特点:①不发生相变、常温进行、适用范围广(有机物、无机物等)、装置简单、易操作和易控制等。
②膜法水处理具有适应性强、效率高、占地面积小、运行经济的特点。
所以,国内外已把电渗析法、反渗透法或膜分离法与离子交换相结合的方法应用于锅炉水处理。
第一节电渗析电渗析是膜分离技术的一种,它是在直流电场作用下,以电位差为推动力,利用离子交换膜的选择透过性,把电解质从溶液中分离出来,从而实现溶液的淡化、浓缩、精制或纯化的目的。
电渗析的进展:对电渗析基本概念的研究始于20世纪初,采用动物皮、膀胱膜或人造纤维、羊皮纸等进行实验室研究,但无工业应用价值;随着合成树脂的发展,1950年,朱达试制出具有高选择性的阴、阳离子交换膜后,才奠定了电渗析技术的实用基础;1954年美、英等国将电渗析首先用于生产实践中,淡化苦咸水、制备工业用水和饮用水。
此后,电渗析技术逐步引入中东和北非。
除盐水的工作原理
除盐水的工作原理除盐水是一种将海水、咸水等高盐度水体转化为淡水的技术。
其工作原理主要基于渗透压差异和半透膜的选择性通透性。
首先,我们需要了解渗透压的概念。
渗透压是指溶液中溶质造成的压强,其大小与溶液中溶质浓度成正比。
在高浓度溶液和低浓度溶液之间存在着渗透压差异,这种差异可以推动水分子从低浓度溶液向高浓度溶液方向移动。
半透膜是一种特殊的薄膜,能够让某些物质通过,而阻止另外一些物质通过。
对于除盐水来说,半透膜必须具有选择性通透性,即只允许水分子通过而阻止盐离子等其他物质通过。
基于上述原理,除盐水技术主要包括两个步骤:预处理和反渗透。
预处理是指在反渗透过程前对原始海水进行处理。
这个步骤主要包括粗过滤、加药、沉淀等操作。
通过这些步骤,可以去除一些杂质、有机物和微生物,保证反渗透设备的正常运行。
反渗透是指将预处理后的海水通过半透膜进行过滤,使得盐离子等溶质无法通过,只有水分子可以通过。
在反渗透过程中,海水被加压送入半透膜模块,海水中的水分子会顺着渗透压梯度从高浓度侧向低浓度侧移动,同时被半透膜阻止的盐离子等溶质则被拒绝在高浓度侧。
最终,在低浓度侧收集到的就是淡水。
反渗透过程中需要考虑两个重要参数:截留率和通量。
截留率是指半透膜对盐离子等溶质的阻拦能力,通常可以达到90%以上。
而通量则是指单位时间内通过半透膜的水分子数量,其大小取决于反渗透设备的设计和运行条件。
除盐水技术具有许多优点,如不需要化学品、无二次污染、操作简单等。
但也存在一些缺点和挑战,如能耗较高、半透膜易受污染、处理后的海水含有高浓度的盐分等。
因此,在实际应用中,除盐水技术需要综合考虑各种因素,选择合适的反渗透设备和运行条件,以达到最优化的效果。
总之,除盐水技术是一种将海水转化为淡水的重要手段。
其工作原理基于渗透压差异和半透膜的选择性通透性,通过预处理和反渗透两个步骤实现海水中盐离子等溶质的去除。
除盐水技术在实际应用中存在一些挑战和限制,但仍然具有广泛的应用前景。
水的离子交换除盐处理
一、填空题1、离子交换树脂的交换容量分为全交换容量、工作交换容量、平衡交换容量。
2、按离子交换树脂的结构,离子交换树脂分为凝胶型树脂、大孔型树脂、超凝胶型树脂和均孔型强碱型阴树脂。
3、树脂型号为001×7,第一位数字代表活性基团代号,第二位数字代表骨架代号,第三位数字代表顺序代号,×代表联接符号,第四位数字代表交联度。
4、树脂的污染主要分为有机物污染,无机物污染,硅酸根污染。
5、阴树脂发生硅酸根污染的主要原因为未及时再生或者再生不彻底。
6、离子交换器体内再生分为顺流再生、逆流再生、分流再生和串联再生四种。
7、被处理的水流经离子交换树脂层时,其离子交换树脂按水流顺序可分为失效层、工作层、保护层。
8、离子交换树脂的可逆性是反复使用的基础。
9、离子交换器再生过程中,提高再生液温度,能增加再生程度,主要因为加快了内扩散和膜扩散的速度。
10、混床反洗分层是利用阴阳树脂密度不同;若反洗效果不佳,可通过加碱浸泡后,重新反洗分层。
11、运行规程中,阳床出水Na>100ug/L,即为失效;阴床出水DD>5us/cm或SiO2>50ug/L,即为失效;混床出水DD>0.2us/cm或SiO2>20ug/L,即为失效。
12、运行分析中测量钠离子,所用碱化剂为二异丙氨,控制样水pH>10,pNa4=2300ug/L。
13、每台阳离子交换器的额定制水量为205t/h,每台阴离子交换器额定制水量为205t/h,每台混合离子交换器的额定制水量为235t/h。
14、除盐水的主要监测的项目为电导率和二氧化硅,其标准分别为DD≤0.2μs/cm,SiO2≤20μg/L。
15、阳床或阴床或混床失效时应停运进行再生。
16、001×7型树脂是强酸阳离子交换树脂。
17、离子交换器的交换过程,实质上就是工作层逐渐下移的过程。
18、强弱碱树脂联合使用,弱阴树脂交换强酸根离子,强阴树脂交换弱酸根离子。
19、混床阴阳树脂的填装比例阴:阳=2:1。
水处理除盐技术
水处理除盐技术水是人类生活中不可或缺的资源,但是地球上可供人类直接饮用的淡水资源却非常有限。
随着人口的增长和工业发展,淡水资源的紧缺问题日益凸显。
为了满足人类对水资源的需求,除盐技术应运而生。
除盐技术是指将含盐水转化为淡水的过程。
目前,主要的除盐技术包括蒸馏法、反渗透法和离子交换法等。
蒸馏法是一种传统且常用的除盐方法。
它利用水的沸腾温度低于盐水的原理,将盐水加热至沸腾,蒸汽通过冷凝器冷却后变成淡水。
这种方法适用于各种含盐水的处理,但能耗较高,设备复杂,并且在处理大规模盐水时效率较低。
反渗透法是一种现代化的除盐技术。
该方法通过高压作用下,将含盐水通过半透膜进行过滤,使得水分子可以通过膜而盐分子被滞留在膜的一侧,从而实现除盐的目的。
这种方法操作简单,效率高,但设备成本较高,对膜的要求也比较高,需要定期清洗和更换膜。
离子交换法是一种利用树脂吸附盐分的除盐技术。
离子交换树脂是一种可以选择性吸附特定离子的材料,通过将含盐水通过装有离子交换树脂的容器,盐分会被树脂吸附,而水分则通过。
这种方法操作简单,设备成本较低,但需要定期更换树脂和进行再生。
除盐技术在水处理领域起到了至关重要的作用。
除了可以将海水转化为淡水,满足人们的饮用水需求外,除盐技术还可以应用于工业生产中的水处理、农业灌溉以及环境保护等领域。
然而,除盐技术也存在一些问题和挑战。
首先是能源消耗问题。
无论是蒸馏法还是反渗透法,都需要大量的能源支持,这对于资源紧张的地区来说是一个巨大的挑战。
其次是废弃物处理问题。
除盐过程中产生的废弃物,如浓盐水和化学品残留物,需要妥善处理,以免对环境造成污染。
此外,除盐技术的成本也是一个制约因素,高昂的设备和运营成本限制了其在一些地区的推广应用。
为了解决以上问题,科学家们正在不断探索和改进除盐技术。
例如,利用太阳能和风能等可再生能源来替代传统能源,以降低能源消耗;研发更高效、更耐用的膜材料,以提高反渗透法的除盐效率;探索新型吸附材料,以提高离子交换法的除盐效果。
除盐的方法及原理
除盐的方法及原理
除盐的方法主要有以下几种:
1. 沸腾除盐法:将含盐水加热至沸点后,盐分会在水蒸气中转化为气体,并随蒸气脱离水面,然后用冷凝器将水蒸气冷凝成水,得到除盐后的水。
2. 蒸馏除盐法:将含盐水加热,水蒸气蒸发到收集器中,盐类物质留在蒸发器中,得到除盐后的水。
3. 离子交换除盐法:利用离子交换树脂的特性,将含盐水通过离子交换柱,其中的盐离子被吸附在树脂上,释放出的水则是除盐后的水。
4. 逆渗透除盐法:将含盐水通过半透膜,高压驱使水分子逆向穿过半透膜,盐离子和水中的杂质则被留在膜外,得到除盐后的水。
5. 冰冻除盐法:将含盐水冷却到冰点以下,盐离子则被留在水中形成冰块,通过分离水和冰块,得到除盐后的水。
这些除盐方法的原理主要是基于物质在不同条件下的物理性质差异,通过改变水中溶质和水的状态,利用物理过程将溶质分离出来,获得除盐后的水。
水在混合离子交换器中,阳、阴离子交换树脂除盐原理
水在混合离子交换器中,阳、阴离子交换树脂除盐原理随着社会的发展和工业化程度的提高,水资源的供给和质量越来越受到关注,特别是对于饮用水和工业生产中所使用的水质量要求更高。
为了改善水质,除盐技术被广泛应用。
而混合离子交换器是一种常用的除盐工艺装置,其原理主要是通过阳、阴离子交换树脂来实现除盐的目的。
本文将对水在混合离子交换器中,阳、阴离子交换树脂除盐的原理进行介绍。
1. 混合离子交换器的基本原理混合离子交换器是一种利用阳、阴离子交换树脂来进行水质处理的设备。
其基本原理是利用阳、阴离子交换树脂吸附水中的阳、阴离子,从而实现除盐的目的。
在混合离子交换器中,阳、阴离子交换树脂呈现交替的层次结构,通过正负离子之间的吸附作用,在水流过程中实现离子的交换和去除。
2. 阳、阴离子交换树脂的作用阳、阴离子交换树脂是混合离子交换器中的核心部件,其作用主要是吸附和交换水中的阳、阴离子。
阳离子交换树脂主要吸附水中的钙、镁等金属离子,而阴离子交换树脂则主要吸附水中的氯、硫酸根等阴离子。
通过这种吸附和交换作用,可以有效去除水中的盐分和杂质。
3. 水在混合离子交换器中的除盐过程当水通过混合离子交换器时,首先会被阳离子交换树脂吸附,吸附的是水中的阳离子,比如钙、镁等金属离子。
随后,水流经阴离子交换树脂层,吸附掉水中的阴离子,比如氯、硫酸根等离子。
经过这样的处理过程,水中的盐分和杂质可以得到有效的去除,从而达到除盐的目的。
4. 混合离子交换器除盐的应用混合离子交换器除盐技术广泛应用于饮用水和工业生产中。
在饮用水处理方面,混合离子交换器可以去除水中的硬度离子和其他有害离子,从而提高水质,保障人民群众的饮水安全。
在工业生产方面,混合离子交换器可以用于纯水生产、电镀、制药等领域,去除水中的盐分和杂质,保证生产过程中所使用的水质量符合要求。
5. 阳、阴离子交换树脂的再生随着使用时间的延长,阳、阴离子交换树脂会逐渐饱和,从而影响除盐效果。
为了保证除盐设备的稳定运行,需要对阳、阴离子交换树脂进行再生。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
第二节 电渗析法
含盐量较大的水(> 含盐量较大的水(>1000mg/L) (> ) 一 原理 电渗析法----外加直流电场作用下 外加直流电场作用下, 电渗析法 外加直流电场作用下,利用离子交换 膜的选择透过性,使水中阴阳离子做定向迁移, 膜的选择透过性,使水中阴阳离子做定向迁移, 从而达到离子从水中分离的一种物理化学过程。 从而达到离子从水中分离的一种物理化学过程。
4,反渗透淡化装置、工艺流程与布置系统: 反渗透淡化装置、工艺流程与布置系统: • 工艺流程: 工艺流程:
• 反渗透法工艺流程由预处理、膜分离以及后处理 反渗透法工艺流程由预处理、膜分离以及后处理3 部分组成。 部分组成。 • 预处理要求进水水质达到规定指标,并且应加酸 预处理要求进水水质达到规定指标, 调节进水pH值到 值到5.5~ , 调节进水 值到 ~6.2,以防止某些溶解固体沉积 膜面而影响产水量。 膜面而影响产水量。 • 根据生产用水的使用要求,后处理方法有 调整、 根据生产用水的使用要求,后处理方法有pH调整 调整、 杀菌、终端混床、微孔过滤或超滤等工序。 杀菌、终端混床、微孔过滤或超滤等工序。
工艺
2 CO2再生 除盐综合法 再生-除盐综合法 ① 原理 •将弱酸性阳离子交换树脂和强碱性阴离子交换树脂合 •将弱酸性阳离子交换树脂和强碱性阴离子交换树脂合 置于同一交换器中, 和水再生。 置于同一交换器中,CO2和水再生。 •方程式: 方程式: 方程式 ② 注意事项 •两种树脂的再生在化学计量上不一定要匹配(过量?) 两种树脂的再生在化学计量上不一定要匹配(过量?) 两种树脂的再生在化学计量上不一定要匹配 •适用情况?(部分除盐、允许较大漏盐量) 适用情况?(部分除盐、允许较大漏盐量) 适用情况?(部分除盐 •再生剂 CO2 再生剂
4,反渗透淡化装置、工艺流程与布置系统: ,反渗透淡化装置、工艺流程与布置系统: 装置: 装置:
板框式装置由一定数量的多孔隔板组合而成, 板框式装置由一定数量的多孔隔板组合而成,每块隔板两面装 有反渗透膜。 有反渗透膜。 管式装置分为内压管式和外压管式两种。 管式装置分为内压管式和外压管式两种。
电导率/SiO2含量 阴床 ---- 电导率 含量
四 双层床除盐工艺 1 原理 (1)什么是双层双? )什么是双层双? 阳双床、阴双床、双层床(按密度) 阳双床、阴双床、双层床(按密度) (2)工作原理:取长补短、联合应用 )工作原理:取长补短、 2 适用范围 优缺点 适用范围&优缺点
五 高含盐量水淡化除水工艺
• 2 一级复床加混床系统(三床四塔) 一级复床加混床系统(三床四塔)
• 3 处理能力(对水质要求) 处理能力(对水质要求)
设备布置 阳床 ---- 除CO2 ---- 阴床 ---- 混床 why?? ??
三 出水水质 不可用pH监督 阳床终点计/Na+) 监督, 阳床 ---- H+ (不可用 监督,阳床终点计
五、极化与沉淀: 极化与沉淀:
(一)极化的危害
极化是电渗析器运行中常见问题,其危害如下。 极化是电渗析器运行中常见问题,其危害如下。 (1)降低电流放率 由于极化时、导致水分子大量解离,在电 降低电流放率 由于极化时、导致水分子大量解离, 场作用下,水的解离造成 离子的迁移, 场作用下,水的解离造成H+和OH—离子的迁移,可见其部分 电能消耗在水的解离和与脱盐无关的H 离子迁移上, 电能消耗在水的解离和与脱盐无关的 +和OH—离子迁移上, 使电流放率下降。 使电流放率下降。 (2)降低除盐率和产率 极化会在浓水室阴膜表面上产生沉淀, 降低除盐率和产率 极化会在浓水室阴膜表面上产生沉淀, 形成水垢,对运行带来不良的影响。 形成水垢,对运行带来不良的影响。 (3)淡水 值下降。 淡水pH值下降 淡水 值下降。
防止和消除结垢的主要措施: 防止和消除结垢的主要措施:
六、电渗析法水处理除盐工艺系统
工艺
3 硫酸氢盐法: 硫酸氢盐法: ① 原理 串联系统 化学反应 注意事项: ② 注意事项: •阴床上节省成本(再生剂) 阴床上节省成本(再生剂) 阴床上节省成本
工艺
4 热再生法: 热再生法: ① 原理 热再生 注意事项: ② 注意事项: •对硬度较大的水,先软化(软化器与热再生器串联 对硬度较大的水,先软化( 对硬度较大的水 使用) 使用)
4,反渗透淡化装置、: • 布置系统: 布置系统:
5,反渗透系统的应用 20世纪80年代初 世纪80年代初, 20世纪80年代初,美国政府实验室就开发出 第一张复合聚酰胺膜。与纤维素膜相比, 第一张复合聚酰胺膜。与纤维素膜相比,具有高 而多的水通量和盐截留率,且耐污染, 而多的水通量和盐截留率,且耐污染,大大促进 了反渗透技术的应用。目前已从最初的海水、 了反渗透技术的应用。目前已从最初的海水、苦 咸水脱盐及各种纯水制造向水污染控制领域发展。 咸水脱盐及各种纯水制造向水污染控制领域发展。 反渗透已在城市污水、垃圾填埋场、电镀、 反渗透已在城市污水、垃圾填埋场、电镀、 食品和制药等行业的废水处理或回用中获得应用。 食品和制药等行业的废水处理或回用中获得应用。
• 水处理工艺中主要有醋酸纤维素膜和芳香 水处理工艺中主要有醋酸纤维素膜和 醋酸纤维素膜 族聚酰胺膜两大类 两大类。 族聚酰胺膜两大类。
• 透过机理
选择性吸着-毛细管流机理是以吉布斯吸附式为依据, 选择性吸着-毛细管流机理是以吉布斯吸附式为依据,认 为膜表面由于亲水性原因,能选择吸附水分子而排斥盐分, 为膜表面由于亲水性原因,能选择吸附水分子而排斥盐分,因 面在固-液界面上形成厚度为两个水分子(1nm)的纯水层。在 的纯水层。 面在固-液界面上形成厚度为两个水分子 的纯水层 施加压力作用下, 施加压力作用下,纯水层中的水分于便不断通过毛细管流过反 渗透膜(见上图 膜表皮层具有大小不同的极细孔隙, 见上图)。 渗透膜 见上图 。膜表皮层具有大小不同的极细孔隙,当其中 的孔隙为纯水层厚度的一倍(2nm)时,称为膜的临界孔径,可 的孔隙为纯水层厚度的一倍 时 称为膜的临界孔径, 达到理想的脱盐效果。 达到理想的脱盐效果。 当孔隙大于临界孔径,透水性增大, 当孔隙大于临界孔径,透水性增大,但盐分容易从孔隙中 透过,导致脱盐率下降。反之.若孔隙小于临界孔径, 透过,导致脱盐率下降。反之.若孔隙小于临界孔径,脱盐率 增大,而透水性则下降。 增大,而透水性则下降。
三、电渗析器的构造与组装: 电渗析器的构造与组装: 构造: 1、构造:
2、组装: 组装:
四、电流效率与极限电流密度: 电流效率与极限电流密度: 电流效率: 1,电流效率:
2,极限电流密度: 极限电流密度: • 电流密度i:电渗析器运行时, 电流密度i 电渗析器运行时, 单位面积的膜通过的电流称电 流密度。 流密度。 • 极限电流密度iLim:膜表面发 极限电流密度i 生浓差极化现象时的电流密度 称极限电流密度。 称极限电流密度。 • 浓差极化:电渗析器在运转中, 浓差极化:电渗析器在运转中, 膜两边出现浓度差的膜界面现 象称浓差极化。 象称浓差极化。
4 保护与清洗
保护:预处理、 控制等 保护:预处理、pH控制等 清洗: 清洗:
三 反渗透装置
目前反渗透装置有板框式、管式、卷式和中空纤维式 种类型 种类型。 目前反渗透装置有板框式、管式、卷式和中空纤维式4种类型。 卷式、中空纤维式膜组件 元件 由于膜的充填密度大、 元件)由于膜的充填密度大 卷式、中空纤维式膜组件(元件 由于膜的充填密度大、单位 体积膜组件的处理量大,常用于大水量的脱盐处理; 体积膜组件的处理量大,常用于大水量的脱盐处理;而对含悬 浮物、粘度较高的溶液,则主要采用管式及板式膜组件。 浮物、粘度较高的溶液,则主要采用管式及板式膜组件。 工业上应用最多的是卷式和中空纤维式膜组件, 工业上应用最多的是卷式和中空纤维式膜组件,它占据了绝 大多数天然水的脱盐和海水淡化市场。 大多数天然水的脱盐和海水淡化市场。其中卷式膜组件是在天 然水脱盐中使用最广泛的反渗透组件。 然水脱盐中使用最广泛的反渗透组件。
阳极反应 Cl- - 2e → Cl2 OH- - 4e → O2 + H2O 阴极反应 2H+ + 2e → H2
二 设备组成 和 除盐工艺流程
1 设备组成
第三节 反渗透法 一 渗透与反渗透
• 反渗透 vs 反渗透压
二 反渗透膜
•反渗透膜:反渗透膜是一种只允许水通过而不允许溶 反渗透膜: 反渗透膜 质透过的半透膜。 质透过的半透膜。 •良好反渗透膜特点?? 良好反渗透膜特点?? 良好反渗透膜特点 单位膜面积的透水速度决。 ①单位膜面积的透水速度决。脱盐率高 机械强度好, ②机械强度好,耐压密 ③化学稳定性好,能耐酸碱和微生物的侵蚀。能耐污染 化学稳定性好,能耐酸碱和微生物的侵蚀。 使用寿命长, ④使用寿命长,性能衰降小 制膜容易,价格低廉,原料充沛, ⑤制膜容易,价格低廉,原料充沛,特殊场合要求耐溶 剂、耐高温等
卷式装置如右图所示, 卷式装置如右图所示, 把导流隔网、 把导流隔网、膜和多孔支 撑材料依次迭合, 撑材料依次迭合,用粘合 剂沿三边把两层膜粘结密 封,另一开放边与中间淡 水集水管联接, 水集水管联接,再卷绕一 起。 含盐水由一端流入导流 隔网,从另一端流出, 隔网,从另一端流出,透 过膜的淡化水沿多孔支撑 材料流动, 材料流动,由中间集水管 引出。 引出。
1 反渗透膜种类
按物理形态可分为:对称膜、不对称膜和复合膜。对称 物理形态可分为:对称膜、不对称膜和复合膜。 可分为 膜又称均质模;复合膜通常是用两种不同的膜材料, 膜又称均质模;复合膜通常是用两种不同的膜材料,分别 制成表面活性层和多孔支撑层; 制成表面活性层和多孔支撑层;不对称膜指膜的断面为不 对称结构。 对称结构。 按用途 按形状 按成膜材料
2 半透膜的性能
①方向性 ② 选择透过性 •有机物比无机物易分离 有机物比无机物易分离 •电解质比非电解质易分离 电解质比非电解质易分离 •价态高 水合离子半径大,效果越好 价态高/水合离子半径大 价态高 水合离子半径大, •......