第七章_水质软化与除盐
软化与除盐技术
软化与除盐技术一、引言软化与除盐技术是现代水处理领域中重要的技术之一。
随着城市化进程的加速以及水资源的日益短缺，对水质的要求也越来越高。
软化与除盐技术可以有效去除水中的硬度离子和盐分，提高水质，满足人们对清洁、高纯度水的需求。
本文将从软化技术和除盐技术两个方面进行讨论。
二、软化技术1. 软化技术的原理软化技术主要是通过去除水中的钙离子和镁离子来降低水的硬度。
钙离子和镁离子是造成水硬度的主要离子，它们会与碳酸根离子结合形成难溶的碳酸钙和碳酸镁，从而导致水的硬度增加。
软化技术通过交换树脂或添加化学剂的方式，将钙离子和镁离子与树脂或化学剂中的钠离子进行交换，使水中的钙离子和镁离子被去除，从而降低水的硬度。
2. 软化技术的应用软化技术广泛应用于工业生产、生活用水等领域。
在工业生产中，硬水会导致设备结垢、管道堵塞等问题，软化技术可以有效解决这些问题，提高生产效率。
在生活用水中，硬水不仅影响洗涤效果，还会对人体健康造成一定影响，软化技术可以改善水质，提供更好的用水体验。
三、除盐技术1. 除盐技术的原理除盐技术是指将水中的盐分去除，使水变为淡水的过程。
目前常用的除盐技术主要包括电渗透、蒸馏和离子交换等。
其中，电渗透是利用半透膜的选择性通透性，通过施加外电场将水中的盐分排除；蒸馏是通过加热水，使水蒸发，然后将蒸汽冷凝得到纯净水；离子交换是利用树脂或其他吸附材料对水中的离子进行交换，从而去除盐分。
2. 除盐技术的应用除盐技术主要应用于海水淡化、工业废水处理等领域。
海水淡化是指将海水中的盐分去除，得到淡水的过程。
由于海水中盐分的浓度较高，传统的水处理技术无法满足需求，除盐技术成为海水淡化的关键技术。
工业废水处理中，除盐技术可以将废水中的盐分去除，降低废水对环境的污染程度。
四、软化与除盐技术的发展趋势随着科技的进步和需求的增加，软化与除盐技术也在不断发展。
目前，越来越多的新型材料和设备被应用于软化与除盐技术中，提高了技术的效率和可靠性。
软化与除盐
第8章 药剂与离子交换软化
第一节 水中的杂质
一、水的循环
水汽 风
蒸发
海洋 地下水
图1 水的自然循环
城市生活饮用水 工业用水
给水处理
污水处理
城市生活饮用水 工业用水
回用
给水处理
污水处理
取水
排水
取水
排水
天然水体
天然水体
图2 水的社会循环
二、水中杂质的分类
按杂质来源性质分： 有机物：粪便、腐殖酸、油类、细菌 无机物：气体、泥砂粘土、盐类
二、硬度的分类：
水中化合物： 以离子状态存在，加热时，呈现不同规
律： 温度 ，溶解度 ； 温度 ，溶解度 或分解转化。
硬度成份主要是: 阳离子： Na+、Ca2+、Mg2+ 阴离子：SO42- 、Cl-、 HCO3-
水中假想化合物：对水加热时，水中阴阳离子便按一定 规律以化合物的形式先后析出，根据这一现象，把水中 有关离子假想的结合起来，写成化合物的形式。
水中离子的假想组合:
Ca2+(2.0)
Mg2+(1.5)
Na+(2.5)（K+）
HCO3-(3.0)
SO42-(1.5)
Cl-(1.5)
Ca(HCO3)2(2.0)
Mg(HCO3)2MgSO Na2SO4 (1.0) 4 (0.5) (1.0)
注:括号内数字表示浓度,以 meq/L 计。
1，水中阴阳离子当量浓度总和相等；
最佳西方财富酒店，锅炉水处理。
五、工业水处理的主要内容
1. 软化和除盐：药剂软化、离子交换、电渗 析、反渗透等
2.循环水冷却：冷却塔工艺 3.水质调整：缓蚀剂和阻垢剂
水处理工程软化与除盐
5．氧化剂：尽量采用抗氧化性好的树脂
6．有机污染：可采用大孔型树脂
7．再生：再生剂的选择要考虑回收有用物，不能回收时，要进行妥善处置。
二、应用
重金属废水，回收重金属
例如：处理含铬废水
六价铬：铬酸根CrO42-和重铬酸根Cr2O72-，两种的比例与pH有关。酸性条件下，主要是Cr2O72-
※然后硬度离子开始泄漏
出水中离子泄漏的顺序为：H＋、Na＋、Mg2＋、Ca2＋
失效点控制：脱碱，以Na泄漏为准
软化，以硬度离子泄漏为准。
3．弱酸型RCOOH（目前应用广的主要是丙烯酸型）
由于电离较弱，只能去除碳酸盐硬度
2RCOOH + Ca(HCO3)2----- (RCOO)2Ca + 2H2O +CO2↑
[CaO] = [CO2] + [Ca(HCO3)2] +2[Mg(HCO3)2] + [Fe] +a
为尽量降低碳酸盐硬度，石灰＋混凝沉淀可以同时进行。
注意：石灰法只能降低碳酸盐硬度以及降低水中的碱度
二、石灰－纯碱法
去除碳酸盐和非碳酸盐硬度
CaSO4+ Na2CO3----CaCO3↓+ Na2SO4
纯水：亦称去离子水，含盐量<1mg/L
高纯水：含盐量<0.1mg/L
四、软化和除盐基本方法
1.软化
(1)加热去除暂时硬度
(2)药剂软化：根据溶度积原理
(3)离子交换：离子交换硬度去除比较彻底。
2.除盐
蒸馏法、电渗析法、反渗透法、离子交换法
第2节药剂软化法
一、石灰软化法：
CaO + H2O = Ca(OH)2
《给水处理》教学大纲
《给水处理》教学大纲一、基本信息二、教学目标及任务“给水处理”课程是环境工程专业的本专业推荐选修课。
给水处理是水工程学科的重要组成部分，该课程系统介绍了生活给水、工业给水及特殊水质给水处理的理论、技术、设备与工程经验。
通过该课程的学习，使学生掌握给水处理工艺流程及原理，熟悉相应的工艺设计计算，了解给水处理厂或净水站的运行维护，了解给水处理技术发展的新动态；丰富与补充学生在水工程学科方面的知识，为后续专业课程学习及环境工程实践奠定基础。
本课程支撑环境工程专业毕业要求1、2、3、4、5、6和11。
三、学时分配教学课时分配四、教学内容及教学要求绪论第一节水源水质第二节给水水质标准1. 生活饮用水卫生标准2. 工业用水水质标准第三节给水处理方法概述习题要点：给水处理方法种类，给水预处理，给水深度处理第四节反应器1. 理想反应器模型2. 非理想反应器习题要点：CSTR反应器与PF反应器中反应物浓度变化本章重点、难点：原水中的杂质，反应器中反应物浓度变化。
本章教学要求：了解给水处理的对象；熟悉CSTR反应器与PF反应器中反应物浓度变化规律；掌握给水处理主要方法。
第一章混凝第一节混凝机理第二节混凝剂和助凝剂1. 混凝剂2. 助凝剂习题要点：给水处理中常用的混凝剂与助凝剂第三节混凝动力学1. 异向絮凝2. 同向絮凝3.混凝控制指标习题要点：混凝控制指标第四节影响混凝效果主要因素第五节混凝剂的配置与投加习题要点：混凝剂投加量的控制第六节混合和絮凝设备习题要点：混合设备种类，絮凝池的主要种类本章重点、难点：混凝机理，混凝控制指标，影响混凝效果的主要因素，混合和絮凝设备。
本章教学要求：了解混凝动力学，了解混凝剂的配置与投加；熟悉混凝控制指标，熟悉混凝设备；掌握混凝机理，给水处理中常见的混凝剂和助凝剂，掌握混凝效果的主要影响因素。
第二章沉淀和澄清第一节悬浮颗粒在静水中的沉淀1. 悬浮颗粒在静水中的自由沉淀2. 悬浮颗粒在静水中的拥挤沉淀习题要点：悬浮颗粒在静水中的自由沉淀规律第二节平流式沉淀池1. 非凝聚性颗粒的沉淀过程分析2. 凝聚性颗粒的沉淀过程分析3. 影响平流式沉淀池沉淀效果的因素4. 平流式沉淀池的构造5. 平流式沉淀池的设计计算习题要点：理想沉淀池，影响平流式沉淀池沉淀效果的因素第三节斜板与斜管沉淀池习题要点：斜板与斜管沉淀池的特点第四节澄清池1. 澄清池特点2. 澄清池种类习题要点：澄清池工作原理；主要的澄清池类型本章重点、难点：悬浮颗粒在静水中的自由沉淀、拥挤沉淀规律，理想沉淀池，影响平流式沉淀池沉淀效果的因素，斜板与斜管沉淀池的工作原理与适用场合，澄清池工作原理及主要类型。
水的软化与除盐
QN：进RNa水量
29
•第一种情况：RH以Na＋泄漏为准
经RH产生的强酸量 S QH
经RNa后的碱度 A原QN =A原 (Q-QH)
混合水中的剩余碱度 Q A混
•物料平衡:
A原 (Q-QH) – S QH ＝A混Q QH ＝ (A原－A混)/（A原＋S）×Q QN＝（A混＋S）/（A原＋S）×Q
30
43
二、复床除盐 1）强酸－脱气－强碱：最基本
44
2）强酸－脱气－弱碱－强碱 适用于有机物含量高、强酸阴离子多的情况
除硅
除强酸阴离子
45
三、混合床 •阳、阴树脂按比例混合装在同一反应器内。 •再生时分层再生，使用时均匀混合。 •相当于许多阳、阴树脂交错排列而成的多级 复床。 •一般交换反应为： RH＋ROH＋NaCl ---- RNa＋RCl＋H2O •平衡常数（选择性系数） K=KHNa KOHCl 1/KH2O >>1 交换反应彻底 46
7
二、石灰－纯碱法 去除碳酸盐和非碳酸盐硬度 CaSO4 + Na2CO3 ----CaCO3↓+ Na2SO4
MgSO4 + Na2CO3 ---MgCO3 + Na2SO4
MgCO3 + Ca(OH)2 – CaCO3↓+Mg(OH)2↓ 但纯碱太贵，此法一般不用。
8
三、石灰－石膏法
当原水的碱度大于硬度，即负硬度（有碱度 存在时）出现时
高纯水：含盐量<0.1mg/L
4
四、软化和除盐基本方法 1.软化
(1)加热：去除暂时硬度
(2)药剂软化：根据溶度积原理 (3)离子交换：离子交换硬度去除比较彻底。
2.除盐 ：蒸馏法、电渗析法、反渗透法、离子
水质工程学
1/工业给水处理的目的？软化、除盐、循环冷却水的处理和水质稳定处理。
2、工业给水的水源有哪些？（1）地下水（2）地面水（3）自来水（4）污废水3、淤塞密度指数SDI与浊度的区别？与浊度相比，SDI是从不同角度来表示水质，比浊度更准确、可靠。
浊度对于不感光的一些胶体测不出来，而SDI 用微孔膜孔径0.45 μm，凡大于0.45 μm的胶体、细菌与其它微粒皆截留在膜面上，重现性好，并可靠。
4、、预处理的目的：避免机械杂质、胶体、二氧化硅、微生物、有机物和氧化物（余氯）等对后续处理装置产生不利影响的物质。
5、水的软化的目的：软化的目的就是去除水中钙、镁、铁、锰、铝等易形成难溶盐类的金属阳离子，其中主要是钙镁硬度。
消除不良影响，满足生活和工业用水的要求6、软化有哪些方法？1.药剂软化法（沉淀软化法）：基于溶度积原理，加入某些药剂，把水中钙、镁离子转变成难溶化合物使之沉淀析出。
2.离子交换法：利用某些离子交换剂所具有的阳离子（H+、Na+ ）与水中Ca2+、Mg2+进行交换反应达到软化的目的。
3.电渗析法：基于电渗析原理，利用离子交换膜的选择透过性，在外加直流电场的作用下通过离子的迁移，在进行水的局部除盐的同时达到软化的目的。
4.纳滤法：同ED和RO一样，在进行水的局部除盐的同时达到软化的目的，纳滤对二价离子去除滤高达90％以上，而对一价离子的去除率只有40％－80％。
5.掩蔽剂法：利用络合物的掩蔽性去除水中硬度或利用络合物的掩蔽性使络合物中的离子失去原离子反应性的方法，如加阻垢剂。
（并不一定真正去除）7、各药剂软化的适用条件？1.石灰软化法。
：（1）Hc 占大部分的原水;（2）预处理——钠离子交换2. 石灰—苏打法：适用于硬度大于碱度的水3.石灰—石膏软化：（1）适用于碱度大于硬度的负硬水8、药剂软化主意事项1.药剂（石灰）投加量要适当，计算完后还要在生产实践中调试；2.充分考虑设备的选型、设计，这是石灰软化中非常重要的问题，设备不当直接影响正常运行的效果。
软化水设备除盐特点及技术指标概述
软化水设备除盐特点及技术指标概述软化水设备除盐特点及技术指标概述1）软化水设备工作流程工作（有时叫做产水，下同）、反洗、吸盐（再生）、慢冲洗（置换）、快冲洗五个过程。
不同软化水设备的所有工序非常接近，只是由于实际工艺的不同或控制的需要，可能会有一些附加的流程。
任何以钠离子交换为根底的软化水设备都是在这五个流程的根底上发展来的（其中，全自动软化水设备会增加盐水重注过程）。
软化水设备工作流程示意图反洗：工作一段时间后的设备，会在树脂上部拦截很多由原水带来的污物，把这些污物除去后，离子交换树脂才能完全曝露出来，再生的效果才能得到保证。
反洗过程就是水从树脂的底部洗入，从顶部流出，这样可以把顶部拦截下来的污物冲走。
这个过程一般需要5-15分钟左右。
吸盐（再生）：即将盐水注入树脂罐体的过程，传统设备是采用盐泵将盐水注入，全自动的设备是采用专用的内置喷射器将盐水吸入（只要进水有一定的压力即可）。
在实际工作过程中，盐水以较慢的速度流过树脂的再生效果比单纯用盐水浸泡树脂的效果好，所以软化水设备都是采用盐水慢速流过树脂的方法再生，这个过程一般需要30分钟左右，实际时间受用盐量的影响。
慢冲洗（置换）：在用盐水流过树脂以后，用原水以同样的流速慢慢将树脂中的盐全部冲洗干净的过程叫慢冲洗，由于这个冲洗过程中仍有大量的功能基团上的钙镁离子被钠离子交换，根据实际经验，这个过程中是再生的主要过程，所以很多人将这个过程称作置换。
这个过程一般与吸盐的时间一样，即30分钟左右。
快冲洗：为了将残留的盐彻底冲洗干净，要采用与实际工作接近的流速，用原水对树脂开展冲洗，这个过程的最后出水应为达标的软水。
一般情况下，快冲洗过程为5-15分钟。
2）软化水设备技术指标及工作要求：入口水压：0.18-0.6Mpa工作温度：1-55℃源水硬度：8mmol/L时，应事先声明）3.出水硬度：<0.03mmol/L（到达《国家低压锅炉水质标准》GB1576-20**要求）;4.原水含盐量<1000mg/L，浊度<55.电源：~220V，50HZ6.盐耗量<100g/克当量（与原水硬度有关）;7.水耗<2%;电耗<40W[软化除盐设备特点]1.选用高性能离子交换树脂，工作交换容量大，能耗低，使用寿命最长。
软化、除盐与锅炉水处理
求深度软化的场合。
石灰软化法
CaO H2O Ca(OH) 2 CO2 Ca(OH) 2 CaCO 3 H2O Ca(HCO 3 )2 Ca(OH) 2 2CaCO 3 2H2O Mg(HCO3 )2 2Ca(OH) 2 2CaCO 3 Mg(OH)2 2H2O
水排出。
碱类处理：利用碱类软化药剂
使水中钙镁离子形成碳酸钙及
①
氢氧化镁水渣。
沉
淀
法
磷酸盐处理：利用磷酸钠盐软
化药剂使水中钙离子形成磷酸
钙水渣，借排污排除掉
• ②溶解法
• 向水中投加螯合剂把可能产生结垢的钙、镁离子等螯合起来，
使之稳定在锅水中。
• 常用的螯合剂为EDTA。
2、缓蚀处理
• 溶解氧的存在会造成锅炉炉体的腐蚀
谢 谢！
及汽水共腾和发沫等危害。
• 锅炉给水的处理过程可分为锅外处理与锅内处理两个部分。锅
外处理指锅炉补充水的混凝、沉淀、过滤、软化及除盐等过程； 锅内处理是指向锅内直接投加药剂，利用药剂在锅内部发生的 反应来解决处理问题。
1、阻垢处理
• 向水中加入软化药剂Biblioteka 水中结垢的成分从锅水中沉淀为水渣，
并同时投加有机分散剂，以利于这种水渣的流动，最后借排污
• 阳离子交换树脂带有酸性活性基团，可分为强酸性和弱酸性两
种；阴离子交换树脂带有碱性活性基团，可分为强碱性和弱碱 性两种
离子交换的选择性 • 强酸性阳离子交换树脂 • 弱酸性阳离子交换树脂
• 强碱性阳离子交换树脂 • 弱碱性阳离子交换树脂
• 在高浓度溶液中，浓度的高低则成为决定离
离子交换软化与除盐
离子交换软化和除盐实验一、 实验目的① 加深离子交换基本理论的理解。
② 了解离子交换软化设备的操作方法。
③ 熟悉离子交换过程。
④ 进一步熟悉水的硬度、碱度和pH 值的测定方法。
二、实验原理离子交换是目前常用软化与除盐的方法。
离子交换树脂是一种不溶于水的固体颗粒状物质，它能够从电解质溶液中把本身所含的另外一种带有相同电性符合的离子与其等量的置换出来，按照所交换的种类，离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类。
阳离子交换树脂是以钠离子（Na +型）或氢离子型（H +型）置换溶液中的阳离子从而将其去除掉。
置换反应为：钠型 NaOR+M 2+⇔MR+2Na + 氢型 H 2R+M 2+⇔MR+2H + 反应式中R 表示树脂，M 2+表示阳离子。
阴离子交换树脂是以羟基（OH -）离子置换溶液中的阴离子，从而将其去除掉，置换反应式为：R(OH)+A 2-⇔RA+2OH -反应式中R 表示树脂；A 2-表示阴离子。
离子交换吸附能力，在其他条件相同时，交换能力大小顺序如下：阳离子交换顺序（强酸性阳树脂）Fe 3+>Al 3+>Ca 2+>Mg 2+>K +>H +>Na +>H +>Li +。
阴离子交换顺序（强碱性阴树脂）为：草酸离子>柠檬酸离子>-34PO >-24SO >Cl ->-3NO 。
实际上，天然水中及工业废水中都不会只含有一种离子，通常都含有多种阳离子和多种阴离子，交换过程也复杂的多。
就软化而言，含有多种阳离子和多种阴离子交换层时Cu 2+、Zn 2+、Ni 2+、Ca 2+、Mg 2+被吸附在树脂上，同时释放Na ，从而使水得到软化。
当树脂的交换容量耗尽时，交换柱流出水的硬度就会超过规定值，这一情况称为穿透。
此时，必须将树脂再生。
再生前，应对交换柱进行反冲洗，以除去固体沉积物。
阳离子交换柱再生方法是用盐溶液（）或用酸溶液（）流过交换柱；而阴离子交换柱再生方法是用氢氧化钠（）溶液或氢氧化铵（）溶液流过交换柱。
水的软化和除盐全解
练习题：原水中Ca2+浓度1.8meq/L，Mg2+浓度 0.8meq/L，HCO3-浓度2.3meq/L，Fe2+浓度 1.5meq/L，CO2浓度0.24meq/L。用石灰法对 原水进行软化，混凝剂投量为0.3meq/L，试 求石灰用量（以g CaO /（T原水）计）。
三、 水的除盐
水 的 除 盐 与 咸 水 淡 化
五．蒸馏法
其中电渗析、反渗透、超滤和蒸馏主要用于水的除盐与咸水淡化。
二、水 的 药 剂 软 化 法
软 化
溶度积原理 石灰软化 a) 石灰软化的原理 b) 石灰软化过程 c) 石灰软化的主要去除物 d) 石灰用量的计算
e) 石灰软化的效果
f) 石灰软化的适用范围 石灰-苏打软化O3-和CO32-相互转化的重要因 素。
B. 石灰软化时，石灰与水中游离CO2反应，使反应(9) 向右进行，产生CO32-，使水中的Ca2+生成CaCO3 沉淀析出，达到去除Ca2+的目的。
石 灰 软 化——石灰软化过程
软 化
对非碳酸盐硬度的影响： (11) MgSO4+Ca(OH)2→Mg(OH)2↓+CaSO4 (12) MgCl2+Ca(OH)2→Mg(OH)2↓+CaCl2 结论： 熟石灰与水中非碳酸盐的镁硬度起反应生成Mg(OH)2 的同时产生了等物质的量的非碳酸盐的钙硬度。
Na盐 CaSO4 MgSO4
CaCO3
Mg(OH)2
软 化
水中离子的假想结合
c(1/2Ca2+)=2.4 c(1/2Mg2+)=1.2
c(1/2SO42-)=1.8
c(1/2Na+)=1.2
c (Cl-)=1.8
水的物理化学处理方法
悬浮颗粒与气泡的黏附性
悬浮颗粒与气 泡的黏附性取 决于水对该种 物质的润湿性。
水对各种物质 润湿性的大小 可用它们与水 的接触角来衡 量。
水对颗粒物质的润湿性
当0时，这种 物质不能气浮； <90° ，这种物 质附着不牢，易 于分离；当 180 °时，这 种物质易被气浮。
对于亲水性颗粒
缺点：
•耗电、维修
第三节 水中溶解物质的去除
水的软化和除盐 离子交换法 吸附法 膜分离技术
一、水的软化和除盐
（一）软化的基本方法 加热软化：不能去除非碳酸盐硬度，很少使用 药剂软化：加入石灰，纯碱，石膏等药剂，使 Ca2+，Mg2+等离子沉淀。但是会有少量不能沉淀， 有残余硬度。 离子交换：用离子交换剂，将Ca2+，Mg2+等离子 交换出来，比较彻底。 （二）除盐的基本方法 有蒸馏法，离子交换法，电渗析等。
1)离子交换剂的分类及组成
离子交换剂分为无机和有机两大类。 无机的离子交换剂有天然沸石和人工合成沸石。 沸石既可作阳离子交换剂，也能用作吸附剂。 有机的离子交换剂有磺化煤和各种离子交换树脂。 离子交换树脂是一类具有离子交换特性的有机高 分子聚合电解质，离子交换树脂的合成一般是先 制备母体，然后通过化学反应引入相应的离子交 换基团。 生成离子交换剂的树脂母体最常用苯乙烯聚合物
对于亲水性颗粒，若用气浮法进行分离，则 需要经过浮选剂处理，使颗粒表面转变为具有疏 水性而附着于气泡上。 在废水中投加浮选药剂，选择性地将亲水性 的污染物变为疏水性，从而能附着在气泡上，然 后一起浮升到水面而加以去除的又一种水处理方 法，称之为药剂浮选法。 浮选分离的对象是亲水性固体悬浮物及重金 属离子等。两者的理论基础是相同的，有时统称 为气浮法。
第七章 水的软化
3.离子交换软化除盐设备
（1）离子交换器 1）固定床离子交换器 ①顺流式固定床离子交换器 ②逆流（对流）式固定床离子交换器 2）连续床离子交换器 3）混合床离子交换器 （2）再生液系统 1）盐液再生系统 2）酸液再生系统 3）碱液再生系统 （3）除二氧化碳器
(1)顺流再生固定床
再生液与水流方向相同 特点：⑴ ⑵ ⑶ ⑷ ⑸ 上部再生程度高，下部差，越是下部越差 再生剂耗量大，2～3倍理论值时，效果仍不理想 出水剩余硬度高 交换器失效早，降低工作效率，工作交换容量降低 适合于硬度较低的场合
（2）逆流再生固定床——再生液与水流方向相反
逆流再生操作步骤：
⑴ 小反洗 ⑵ 放水 ⑶ 顶压 → 使床不乱 ⑷ 进再生液 ⑸ 逆向冲洗 （软化水，流速5～7m/h） ⑹ 正洗
顶压——保证再生时树脂不发生乱层现象
再生液饱和程度：低——中——高 特点：⑴ 再生效果好，耗量可降低20%以上 ⑵ 出水水质明显提高 ⑶ 原水水质适应范围扩大，对硬度较高原水仍能保 证出水水质 ⑷ 再生废液中再生剂有效浓度低 ⑸ 工作交换容量提高 ⑹ 操作较复杂 (7)底部再生效果好及剂量低等
指树脂在水中吸收了水分后的密度，用来确定树脂床的反冲洗强度。 2）湿视密度
指单位体积内堆积的湿树脂重量，用来计算树脂在交换容器中的用量。 3）全交换容量，单位mol/g(干树脂) 表示理论上总的交换能力的大小，等于交换基团的总量。 4）工作交换容量，单位：或mol/L,或mol/g(干树脂) 表示树脂在使用中实际可以交换的容量。
三、水的离子交换软化法
1.离子交换法的基本原理 （1）离子交换树脂 由树脂母体（骨架）和活性基团构成。 活性基团＝固定离子 + 交换离子 分类：按活性基团性质 阳离子交换树脂 强酸性 弱酸性 阴离子交换树脂 强碱性 弱碱性
软化水和除盐水的区别反渗透和软化水
软化水和除盐水的区别反渗透和软化水反渗透（RO）技术反渗透是用足够的压力使溶液中的溶剂(一般常指水）通过反渗透膜(一种半透膜)而分离出来与渗透方向相反，可使用大于渗透压的反渗透法进行分离、提纯和浓缩溶液。
反渗透膜的主要分离对象是溶液中的离子范围。
反渗透，英文为Reverse Osmosis，是花费数亿美元并经过多年的精心研制而成的高科技水处理技术。
这种薄膜分离技术，是依靠渗透膜在压力下使溶液中的溶剂与溶质进行分离的过程。
渗透是一种物理现象。
反渗透就是在有盐份的水中（如原水）施加比自然渗透压力更大的压力，使水由浓度高的一方渗透到浓度低的一方，把原水肿的水分子压到膜的另一边变成纯净水，而原水中的细微杂质、胶体、有机物、重金属、细菌、病毒及其他有害物质都统统截留下来并经污水出口排放掉。
由于反渗透膜的孔径仅0.0001微米，一个细菌要缩小4000倍，过滤性病毒也要缩小200倍以上才能通过，所以其有效去除率高达96％以上。
反渗透法分离过程有如下优点：①不需加热、没有相变；②能耗少；③设备体积小、操作简单，适应性强；④对环境不产生污染。
反渗透纯水系统根据不同的源水水质采用不同的工艺。
一般自来水经一级反渗透系统处理后，产水电导率＜10μS/cm，经二级反渗透系统后产水电导率＜5μS/cm甚至更低，在反渗透系统后辅以离子交换设备或EDI设备可以制备超纯水，使电阻率达到18兆欧姆(电导率=1/电阻率)。
反渗透(以下简称RO)是近20年来广泛应用的水处理技术，它对提高水资源的利用，缓解全球性水资源紧缺有实际意义。
因其优越的操作性能和经济效益，也越来越多地应用于发电厂锅炉补给水处理中。
1 设备原理和技术参数反渗透是渗透的逆意，在RO设备膜的浓溶液一侧，外加一个大于其渗透压的压力，则溶剂(水)会由浓溶液侧渗透膜流向稀溶液，从而得到纯净的水。
珠海发电厂从美国引进2套RO设备，其主要技术参数为：膜材料芳香聚酰胺螺旋卷式膜；设备型号FT30；最大工作压力 2.1 MPa；标准流量进水83 t/h(净水62 t/h，浓盐水21 t/h)；组装型式一段8个容器，2段4个容器组装而成。
水的软化除盐
Softening and Salt Elemination
第一章 前 言
一、水中杂质的来源 二、水中杂质的分类 三、工业用水处理对象水中常见的溶解物 四、工业用水水质标准
一、水中杂质的来源: 一、水中杂质的来源:
吸收大气中可溶物（ 吸收大气中可溶物（CO2 、O2 、H2S ） 可溶物 不可溶物（尘埃、工业污染物） 及不可溶物（尘埃、工业污染物） 地表：泥砂、腐殖质、有机物 地表：泥砂、腐殖质、 且 溶解地壳表面的普通化合物 地下： 的雨水遇地层中CaCO3 、 地下：含CO2的雨水遇地层中 MgCO3生成 2+ 、 Mg2+；再加上地层中 生成Ca 易溶的Na盐 盐 易溶的 盐K盐、氯化物等造成海水的 高含盐量
二、水中杂质的分类：
水中杂质按粒径分为三类： 水中杂质按粒径分为三类： 1µm——100 µm 用沉淀方法（ 悬浮质 用沉淀方法（上 浮、下沉）即可去除 下沉） 1 nm ——1 µm 胶体（粘土、腐殖质） 胶体（粘土、腐殖质）胶 体可以稳定存在，必须加药，使胶体脱稳， 体可以稳定存在，必须加药，使胶体脱稳，混 凝沉淀后去除 1 nm以下 溶解物 溶解于水，给生活、生 溶解于水，给生活、 以下 产带来不便，是工业水处理的对象（ 产带来不便，是工业水处理的对象（ Fe2+可导 致高血压病，并可染色； ˉ 致高血压病，并可染色； Fˉ使牙变黄； Ca2+、Mg2+ 给洗衣带来不便，并使锅炉生垢 给洗衣带来不便， 从而造成燃料的浪费和锅炉爆炸； 从而造成燃料的浪费和锅炉爆炸；放射性元素 则对人体有害） 则对人体有害）
练习题：
根据水质分析， 根据水质分析， Ca2+、 Mg2+含量分别为 含量分别为48.8mg/L和 和 48.6mg/L，用各种表达方法 摩 ，用各种表达方法(摩 尔浓度、当量浓度、德国度、 尔浓度、当量浓度、德国度、 mgCaCO3/L)表示其硬度。 表示其硬度。 表示其硬度
软化除盐
3，掩蔽剂法：利用络合物的掩蔽性去除水中硬度或 利用络合物的掩蔽性使络合物中的离子失去原离子 反应性的方法。（并不一定真正去除）
4，膜法：基于电渗析原理，利用离子交换膜的选择 透过性，在外加直流电场的作用下通过离子的迁移， 在进行水的局部除盐的同时达到软化的目的。
11
§ 7-2水的药剂软化法
化合物 溶度积
CaCO3
4.8×10-9
CaSO4
2.5×10-5
Ca(OH)2 MgCO3
3.1×10 -5 1.0×10-5
Mg(OH) 2
5.0×10-12
2，工艺组成： 工艺组成： 原水（加药） 混合→反应→沉淀→过滤→ 原水（加药）→混合→反应→沉淀→过滤→消毒
二、石灰软化法： 石灰软化法：
A、HCa>HC
水中HC仅以Ca(HCO3)2 水中HC仅以Ca(HCO3)2形式出现 HC仅以Ca(HCO3)2形式出现
ρ（CaO）=56[c(CO2)+c(Ca(HCO3)2)+c(Fe2+)+K+α],(mg/L) CaO）
c(CO2)——源水中游离二氧化碳浓度 c(CO2)——源水中游离二氧化碳浓度 浓mmol/L c(Ca(HCO3)2)——源水中Ca(HCO3)2浓度 源水中Ca(HCO3)2 c(Ca(HCO3)2)——源水中Ca(HCO3)2浓度 mmol/L c(Fe2+)——源水中 源水中Fe2+ c(Fe2+)——源水中Fe2+ 浓度 mmol/L K——混凝剂投量 ——混凝剂投量 mmol/L ——CaO CaO过剩量 0.1~0.2mmol/L α——CaO过剩量 0.1~0.2mmol/L
爆炸
污水处理中的软化与脱盐技术
污水处理中的软化与脱盐技术1. 背景污水处理是保护水资源、改善水质的重要环节在污水处理过程中，软化和脱盐技术是关键步骤，主要目的是去除水中的硬度和盐分，以满足不同行业的用水需求本文将详细介绍污水处理中的软化与脱盐技术，包括其原理、工艺及应用2. 软化技术软化技术是通过去除水中的钙、镁离子，降低水的硬度，从而防止水中的硬度离子在设备和管道内形成水垢软化技术主要分为两种：离子交换软化和药剂软化2.1 离子交换软化离子交换软化技术是利用离子交换树脂去除水中的钙、镁离子在离子交换过程中，钙、镁离子与树脂上的钠离子发生交换，使水中的硬度离子被树脂上的钠离子取代离子交换软化装置主要由树脂罐、钠离子再生装置和控制系统组成该技术具有处理效果好、占地面积小、操作简便等优点2.2 药剂软化药剂软化技术是通过向水中添加软化药剂（如石灰、纯碱等），使钙、镁离子与药剂发生反应，形成不溶于水的碳酸钙、碳酸镁沉淀，从而降低水的硬度药剂软化装置主要包括药剂投加系统、混合装置和沉淀池该技术适用于小规模污水处理，但药剂投加量和处理成本较高3. 脱盐技术脱盐技术是去除水中盐分的过程，主要目的是满足特定行业对淡水的需求目前常用的脱盐技术有电渗析、反渗透和离子交换膜法等3.1 电渗析电渗析是一种利用电场力作用，通过离子交换膜实现水中阴阳离子交换，达到脱盐的目的电渗析装置由阴、阳离子交换膜、阴阳极和控制系统组成该技术具有脱盐效果好、能耗低、操作简便等优点3.2 反渗透反渗透是一种利用半透膜，对水施加大于渗透压的压力，使水中的盐分、有机物等溶质通过半透膜，从而实现脱盐的过程反渗透装置主要由反渗透膜、高压泵、控制系统等组成该技术具有脱盐率高、占地面积小、操作简便等优点3.3 离子交换膜法离子交换膜法是利用离子交换膜对水中阴阳离子进行选择性透过，实现脱盐的目的该技术具有脱盐效果好、能耗低、操作简便等优点，但设备投资和运行成本较高4. 应用软化与脱盐技术在多个行业具有广泛应用，如：1.工业生产：软化与脱盐技术可有效防止水垢在工业设备内形成，延长设备使用寿命，提高生产效率2.饮用水：软化与脱盐技术可去除水中的硬度和盐分，提高饮用水的口感和品质3.农业灌溉：软化与脱盐技术可解决盐碱地灌溉问题，提高作物产量和品质4.环保：软化与脱盐技术可减少污水处理过程中的污染物含量，降低环保处理成本5. 结论污水处理中的软化与脱盐技术是保护水资源、改善水质的关键环节通过介绍软化与脱盐技术的原理、工艺及应用，有助于了解其在不同行业的重要性在实际应用中，应根据实际情况选择合适的软化与脱盐技术，以实现高效、经济的污水处理效果1. 背景随着我国经济社会的快速发展，水资源短缺和水环境污染问题日益严重污水处理是解决水环境污染的重要手段，而软化与脱盐技术在污水处理中发挥着至关重要的作用本文将详细阐述污水处理中的软化与脱盐技术，包括技术原理、工艺流程和应用领域2. 软化技术软化技术主要是通过去除水中的钙镁离子，从而降低水的硬度，防止水中的硬度离子在设备和管道内形成水垢常用的软化技术有离子交换软化和药剂软化2.1 离子交换软化离子交换软化技术是利用离子交换树脂去除水中的钙、镁离子在离子交换过程中，钙、镁离子与树脂上的钠离子发生交换，使水中的硬度离子被树脂上的钠离子取代离子交换软化装置主要由树脂罐、钠离子再生装置和控制系统组成该技术具有处理效果好、占地面积小、操作简便等优点2.2 药剂软化药剂软化技术是通过向水中添加软化药剂（如石灰、纯碱等），使钙、镁离子与药剂发生反应，形成不溶于水的碳酸钙、碳酸镁沉淀，从而降低水的硬度药剂软化装置主要包括药剂投加系统、混合装置和沉淀池该技术适用于小规模污水处理，但药剂投加量和处理成本较高3. 脱盐技术脱盐技术是去除水中盐分的过程，主要目的是满足特定行业对淡水的需求目前常用的脱盐技术有电渗析、反渗透和离子交换膜法等3.1 电渗析电渗析是一种利用电场力作用，通过离子交换膜实现水中阴阳离子交换，达到脱盐的目的电渗析装置由阴、阳离子交换膜、阴阳极和控制系统组成该技术具有脱盐效果好、能耗低、操作简便等优点3.2 反渗透反渗透是一种利用半透膜，对水施加大于渗透压的压力，使水中的盐分、有机物等溶质通过半透膜，从而实现脱盐的过程反渗透装置主要由反渗透膜、高压泵、控制系统等组成该技术具有脱盐率高、占地面积小、操作简便等优点3.3 离子交换膜法离子交换膜法是利用离子交换膜对水中阴阳离子进行选择性透过，实现脱盐的目的该技术具有脱盐效果好、能耗低、操作简便等优点，但设备投资和运行成本较高4. 应用软化与脱盐技术在多个行业具有广泛应用，如：1.工业生产：软化与脱盐技术可有效防止水垢在工业设备内形成，延长设备使用寿命，提高生产效率2.饮用水：软化与脱盐技术可去除水中的硬度和盐分，提高饮用水的口感和品质3.农业灌溉：软化与脱盐技术可解决盐碱地灌溉问题，提高作物产量和品质4.环保：软化与脱盐技术可减少污水处理过程中的污染物含量，降低环保处理成本5. 结论污水处理中的软化与脱盐技术对于保护水资源、改善水质具有重要意义通过阐述软化与脱盐技术的原理、工艺及应用，有助于了解其在不同行业的重要性在实际应用中，应根据实际情况选择合适的软化与脱盐技术，以实现高效、经济的污水处理效果应用场合工业生产在工业生产中，软化与脱盐技术主要应用于以下几个方面：1.防止设备结垢：软化与脱盐技术可以有效防止水中的硬度离子在工业设备内形成水垢，延长设备使用寿命，提高生产效率2.提高产品品质：软化与脱盐技术可确保生产过程中用水的质量，对于对水质有较高要求的产品，如制药、食品等行业的生产过程中尤为重要3.降低能耗：通过软化与脱盐技术，可以减少因水垢形成而导致的设备能耗增加，降低生产成本饮用水在饮用水处理中，软化与脱盐技术的应用主要包括：1.提高口感：软化与脱盐技术可去除水中的硬度和盐分，使饮用水口感更佳2.保障健康：软化与脱盐技术可以去除水中的有害物质，保障饮用水的卫生安全3.满足需求：随着人们生活水平的提高，对于饮用水的要求也越来越高，软化与脱盐技术可以满足人们对于高品质饮用水的需求农业灌溉在农业灌溉中，软化与脱盐技术的应用主要包括：1.提高作物产量：软化与脱盐技术可以解决盐碱地灌溉问题，提高作物产量和品质2.节约水资源：通过软化与脱盐技术，可以提高水资源的利用率，减少水资源浪费3.保护环境：软化与脱盐技术可以减少因盐碱地灌溉导致的土壤盐渍化，保护农业生态环境在环保领域，软化与脱盐技术的应用主要包括：1.减少污染物含量：软化与脱盐技术可以去除污水处理过程中的污染物，降低污水处理难度2.降低处理成本：通过软化与脱盐技术，可以降低环保处理成本，提高污水处理效率3.保护水资源：软化与脱盐技术可以有效保护水资源，为水资源的可持续利用提供保障注意事项选择合适的软化与脱盐技术在实际应用中，应根据实际情况选择合适的软化与脱盐技术例如，在工业生产中，可根据设备对水质的要求和水中的硬度、盐分含量选择适合的软化与脱盐技术考虑运行成本和经济效益在选择软化与脱盐技术时，要充分考虑运行成本和经济效益例如，在农业灌溉中，应选择运行成本较低的软化与脱盐技术，以降低农业生产的成本设备维护与更换对于软化与脱盐设备，要定期进行维护和更换，确保设备运行的正常和处理效果的稳定例如，在离子交换软化装置中，要定期检查树脂的运行状态，及时更换失效的树脂监测与控制在软化与脱盐过程中，要进行严格的监测与控制，确保处理水质达到预期目标例如，在反渗透装置中，要监测进水水质、压力、流量等参数，确保反渗透装置的正常运行环保合规在软化与脱盐过程中，要遵守环保法规，确保处理过程不对环境造成污染例如，在污水处理过程中，要确保软化与脱盐技术的应用不会产生新的污染物在应用软化与脱盐技术时，要充分考虑应用场合和注意事项，确保技术应用的科学合理、经济高效。
水处理工程软化与除盐
水处理工程软化与除盐第九章软化与除盐（Softening and Salt Removal）第1节概述一、水中主要溶解杂质离子：Ca2+, Mg2+, Na+(K+)HCO3-, SO42-, Cl-一般Fe2+, SiO32-含量较少。
气体：CO2,O2总硬度：Ca2+, Mg2+,碳酸盐硬度（暂时硬度）非碳酸盐硬度含盐量：∑阳＋∑阴软化：降低硬度－（锅炉给水、碱度太高，会汽水共除碱：HCO3沸）除盐：降低含盐量二、硬度单位mmol/L, meq/L, 度（我国用德国度）德国度＝10 mg CaO/L 美国度＝1mg CaCO3/L三、水的纯度以含盐量或水的电阻率表示（单位：欧姆厘米）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 纯水：亦称去离子水，含盐量<1mg/L高纯水：含盐量<0.1mg/L四、软化和除盐基本方法1.软化(1)加热去除暂时硬度(2)药剂软化：根据溶度积原理(3)离子交换：离子交换硬度去除比较彻底。
2.除盐蒸馏法、电渗析法、反渗透法、离子交换法第2节药剂软化法一、石灰软化法：CaO + H2O = Ca(OH)2CO2 + Ca(OH)2 ---CaCO3↓+ H2OCa(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HCO3－若水中存在Fe离子，也要消耗Ca(OH)2所以，石灰投加量：[CaO] = [CO2] + [Ca(HCO3)2] + 2[Mg(HCO3)2] + [Fe] +a为尽量降低碳酸盐硬度，石灰＋混凝沉淀可以同时进行。
注意：石灰法只能降低碳酸盐硬度以及降低水中的碱度二、石灰－纯碱法去除碳酸盐和非碳酸盐硬度CaSO4 + Na2CO3 ----CaCO3↓+ Na2SO4 MgSO4 + Na2CO3 ---MgCO3 + Na2SO4MgCO3 + Ca(OH)2– CaCO3↓+Mg(OH)2↓但纯碱太贵，此法一般不用。
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等孔型 孔大、均匀，抗有机污染能力强。
第3节 离子交换基本原理
(三) ห้องสมุดไป่ตู้脂命名和型号
1、命名 •全名称：（分类名称）（骨架名称）（基本名称） 如强酸型苯乙烯系阳离子交换树脂 •为了区别同一类树脂产品，有时用数字区分。 2、型号
离子交换产品的型号以三位阿拉伯数字组成，第一位 数字代表产品的分类，第二位数字代表骨架的差异，第 三位数字为顺序号用以区别基因、交联剂等的差异。
举例
• 1 001 X7
• 凝胶型苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂，交联度7%
• 2 D201X10 • 大孔型苯乙烯系强碱性阴离子交换树脂
第3节 离子交换基本原理
国产离子交换树脂的牌号与性能
产品牌号
活性基团
701# (弱碱330)
704# ( 强 碱 201 ×4) 711# ( 强 碱 201 ×7) 717# ( 强 碱 201 ×7) 724# ( 强 碱 101 ×128) 732# (强碱1×7)
第3节 离子交换基本原理
树脂的网络骨架
第3节 离子交换基本原理
(二) 树脂分类 按选择性
离子交 换树脂
阳离子交换树脂 阴离子交换树脂
按结构
强酸性阳离子交换树脂 R—SO3H 弱酸性阳离子交换树脂 R—COOH 强碱性阴离子交换树脂 R NOH 弱碱性阴离子交换树脂 R—NH3OH
离子交 换树脂
凝胶型 孔隙小、少，溶胀度较大，水溶胀后呈凝胶状。 大孔型 孔大，溶胀度小，交换速度高，抗污染能力强。
第3节 离子交换基本原理
2、离子交换平衡
离子交换是一种可逆反应，存在交换平衡。 R-A+ + B+ R-B+ +A+ 离子交换选择系数为： KAB= [R-B+][A+]/[R-A+][B+] 该值>1，有利于交换反应的进行。
第3节 离子交换基本原理
可推导出：
q0：树脂全交换容量，mmol/L； q：树脂中B+离子浓度, mmol/L； c0：溶液中两种交换离子的总浓度，mmol/L； c：溶液中B+离子浓度，mmol/L
( １ ) 对阳离子的吸附 Fe3+ > Al3+ > Pb2+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ += NH4+ > Na+ > Li+> H+ ( ２ ) 对阴离子的吸附 对强碱阴离子： SO42－ > NO3－ > Cl－ > OH－ > HCO3－ > HSiO3－ 对弱碱阴离子：OH－ > 柠檬酸根3－ > SO42－ > 酒石酸根2－ > 草酸根2－ > PO43－ > NO2－ > Cl－ > 醋酸根－ > HCO3－
树脂颗粒 水膜
(6) A
第3节 离子交换基本原理
交换速度方程：
外部扩散控制：
第1节 概述
三、水的纯度
以含盐量或水的电阻率表示（单位：欧姆/厘米） 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 纯水：亦称去离子水，含盐量<1mg/L 高纯水：含盐量<0.1mg/L
第1节 概述
四、软化和除盐基本方法
1. 软化 (1)加热：去除暂时硬度 (2)药剂软化：根据溶度积原理 (3)离子交换：离子交换硬度去除比较彻底。 2. 除盐 蒸馏法、离子交换法、电渗析法、反渗透法
※工作交换容量： 在动态工作条件下，当出水水质达到交换终点时，树脂层达 到的平均交换容量。全的60%~70%
第3节 离子交换基本原理
(七) 离子交换树脂的选择性
树脂对溶液中的不同离子有不同的亲和力，对它们的吸附有 选择性。各种离子受树脂交换吸附作用的强弱程度有一般的 规律，但不同的树脂可能略有差异。 •离子电荷愈多，愈易被交换 •原子序数愈大，即水合半径愈小，愈易被交换
可发生交换的活性基团数量。
容量表示法 qV ：mmol/ml、mol/l。 重量表示法 qW ：mmol/g、mol/kg。
qV = qW ×[湿比重×(1-含水率)] ※全交换容量：树脂所能交换的离子的物质的量nB除以树脂体积或质量m，
qV =nB/V(mmol/L)或qW =nB/m(mmol/g) 单位体积或重量树脂中含可交换基团的总数。
全交换容量 /mmol·g-1 ≥9
Cl Cl Cl
H+
Na Na
16～ 50 目 占 95%以上 16～ 50 目 占 90%以上 16～ 50 目 占 95%以上 20～ 50 目 占 80%以上 16～ 50 目 占 95%以上 0.3～1.2mm
650～750 650～750 650～750 750～850 760～800
第1节 概述
软化：降低硬度 除碱：HCO3-（锅炉给水、碱度太高，会汽水共沸） 除盐：降低含盐量
二、硬度单位
•当量浓度：meq/L •度（我国用德国度）:德国度＝10 mg CaO/L 美国度＝1 mg CaCO3/L •物质的量浓度(mol/L): c •基本单元的表示方法：Ca2+, 1/2Ca2+
一、水中主要溶解杂质
离子：Ca2+, Mg2+, Na+(K+), HCO3-, SO42-, Cl一般Fe2+, SiO32-含量较少。
气体：CO2, O2 总硬度：Ca2+, Mg2+ 碳酸盐硬度（carbonate hardness、暂时硬度） 非碳酸盐硬度（noncarbonate hardness） 含盐量：Σ阳＋Σ阴
≥5 ≥3.5 ≥3 ≥9 ≥4.5 ≥4.5
Cl
0.3～1.0mm 640～680 2.7
Na
0.3～1.2mm
760～800 4～5
Cl
0.3～1.2mm
640～680 2.7
第3节 离子交换基本原理
二、离子交换树脂的特性
(一) 外观
形状：透明或半透明的球状珠体。 颜色：白、浅黄、赤褐色。
石灰法只能降低碳酸盐硬度及降低水中的碱度。
第2节 药剂软化化
二、石灰－纯碱法
去除碳酸盐和非碳酸盐硬度： CaSO4 + Na2CO3 → CaCO3↓+ Na2SO4 MgSO4 + Na2CO3 → MgCO3 + Na2SO4 MgCO3 + Ca(OH)2 → CaCO3↓+Mg(OH)2↓ 但纯碱太贵，此法一般不用。
第3节 离子交换基本原理 离子交换树脂的命名方法
第3节 离子交换基本原理
离子交换树脂命名法中分类代号和骨架代号
代号 0 1 2 3 4 5 6
分类名称 强酸性 弱酸性 强碱性 弱碱性 螯合性
两性 氧化还原
骨架名称 苯乙烯系 丙烯酸系 酚醛系 环氧系 乙烯哌啶系 脲醛系 氯乙烯系
第3节 离子交换基本原理
(一) 组成
离子交 换树脂
母体(骨架) 活性基团
固定离子 可交换离子
苯乙烯(单体) +
二乙烯苯(交联剂)
共聚
母体
功 能 H2SO4 基 反 应
R —SO3 H
母体 固定离子 可交换离子
第3节 离子交换基本原理
交联剂 • ——DVB • 二乙烯苯为架桥物质：苯乙烯聚合成线形
结构，二乙烯苯使之变成体形 • 交联度DVB：树脂中二乙烯苯的含量 • 影响树脂孔隙率，进而影响性能
溶胀的原因
水扩散到树脂交联网孔发生溶胀； 活性基团离解形成水合离子。 影响因素 树脂交联度：交联度越大，溶胀率越低。 活性基团：离解程度越大，溶胀率越大； 可交换离子：水合半径越大，溶胀率越高。
第3节 离子交换基本原理
(六) 交换容量 是树脂最重要的性能，表示树脂交换能力的大小。 单位体积湿树脂(容量表示法)或单位重量干树脂(重量表示法)
强酸1#
强碱201#
732# (强酸010)
717# (强碱201)
NH2 NH N NH2 NH N (CH3 )3
N (CH3 )3 COO
SO32
SO32
N (CH3 )3
SO32
N (CH3 )3
出厂离子形 式 OH-
粒度
10～ 50 目 占 70%以上
松密度/ kg·m-3 650～750
B+离子从树脂表面扩散到溶 液中
交换速度的控制步骤是扩散 速度，不同的分离体系可能 由内部扩散或外部扩散控制.
第3节 离子交换基本原理
1、离子交换反应
离子交换的实质：是不溶性的电解质（树脂）与溶液中 的另一电解质所进行的化学反应。 中和反应： RSO3H + NaOH→RSO3Na +H2O 中性盐分解反应： RSO3H + NaCl ↔RSO3Na + HCl 复分解反应： 2RSO3Na +CaCl2 ↔(RSO3)2Ca + 2NaCl
第2节 药剂软化化
一、石灰软化法 二、石灰－纯碱法
一、石灰软化法
CaO：生石灰 CaO + H2O = Ca(OH)2 （消化过程） Ca(OH)2：熟石灰或消石灰 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HCO3若水中存在Fe离子，也要消耗Ca(OH)2