工业给水处理 第四章-水的除盐与咸水淡化1
苦咸水淡化处理方法
苦咸水淡化处理方法发布时间：2009-11-9 10:55:05 中国污水处理工程网引言我国是一个严重缺水的国家,人均占有水资源量约2400m3 ,仅为全球人均水量的1/ 4 ,而且时空分布不均匀,水环境污染较严重,原生劣质水分布面积广,尤其是西北干旱内陆地区,由于降水稀少,蒸发强烈,水资源天然匮乏,作为主要供水水源的地下水,普遍含盐、含氟量高,大部分地区又没有可替代的淡水资源。
由于水质低劣,口感极差,甚至不能饮用,其中多项指标不符合或达不到国家《饮用水卫生标准》,表现为高浓度盐碱成分,甚至表现为高硬度、高氟、高砷、高铁锰、低碘、低硒特征,多年以来严重影响了当地人民群众的生活质量和身体健康水平。
由此可见防病改水的紧迫性与必要性。
1 主要淡化方法的原理及其特点苦咸水的淡化实际上就是盐水淡化[1 ] ,使盐水脱盐淡化或者经处理后达到饮用水标准。
苦咸水和海水淡化方法有许多种,主要是蒸馏法、电渗析法和反渗透法。
目前苦咸水淡化大多采用反渗透法和电渗析法,主要是反渗透法。
在海水淡化方面,主要是蒸馏法和反渗透法。
虽然现有淡化容量的70 %是蒸馏法,主要是多级闪蒸,然而这种局面正在变化,反渗透法以其低投资和低能耗,大有后来者居上的趋势。
1. 1 蒸馏法蒸馏法就是把苦咸水或海水加热使之沸腾蒸发,再把蒸汽冷凝成淡水的过程。
蒸馏法是最早采用的淡化法,其主要优点是结构较简单、操作容易、所得淡水水质好。
蒸馏法有许多种,如多效蒸发、多级闪蒸、压汽蒸馏、膜蒸馏等。
1. 2 电渗析法[2 ]1. 2. 1 电渗析法的基本原理、特点和适用范围在苦咸水淡化中应用的电渗析法简称ED ,是利用离子交换膜在电场作用下,分离盐水中的阴、阳离子,从而使淡水室中盐分浓度降低而得到淡水的一种膜分离技术。
电渗析装置是利用离子在电场的作用下定向迁移,通过选择透过性的离子交换膜达到除盐目的。
在外加直流电场的作用下,水中的离子作定向迁移(阳离子交换膜只允许阳离子通过,阴离子交换膜只允许阴离子通过) ,使一种水中大部分离子迁移到另一种水中去。
工业水处理技术
世界用水量的增加
35000 30000 25000 20000 15000 10000
5000 0
城市居民用水 工业用水
1900年用水 量 1950年用水 量 1985年用水 量 预计2000年 用水量
农业用水
长江之污
“红” 河
2001年度七大水系污染由重到轻的顺序依次是：海河、辽 河、淮河、黄河、松花江、长江和珠江。
大多数天然水中，碱度由氢氧化物、碳酸盐和重碳酸 盐组成，通常称之为总碱度，以M表示。（版述笔记 ）
只有当天然水受到强碱物污染或人为地用石灰进行软 化处理时，其pH值才高于I0，这时水的总碱度常由氢 氧化物和碳酸盐组成．如造纸厂、制革厂排出的废水 及锅炉用水等。 如果天然水中有大量藻类繁殖，在繁殖过程中会吸收 水中CO2，使水的pH值迅速升高，这时水中总碱度主 要由碳酸根组成。
这些工业的冷却水用量平均约占工业用水总量 的67％，其中又以石油、化工和钢铁工业为最 高。作为冷却用水的水质虽然没有像工艺用水 、锅炉用水那样对各种指标有严格的限制。为 了保证生产稳定，不损坏设备，能长周期运转 ，对冷却用水水质的要求还是相当高的。
冷却用水水质的要求
1．水温要尽可能低一些 2．水的浑浊度要低 3．水质不易结垢 4．水质对金属设备不易产生腐蚀 5.水质不易滋生菌藻
(二)影响混三)混凝剂
二、沉淀与澄清
(一)沉淀与沉淀池 水中悬浮的固体颗粒，依靠本身重力作用，由水中分离出来的 过程称为沉淀。原水中悬浮固体颗粒较大，能依靠自身重力自 然沉降的称为自然沉降沉淀。这种沉淀只能对含泥砂量高的原 水进行预沉淀时采用。
中国水资源的特点
• 数量上：
– “总量不少，人均不多”
污水处理与海水淡化(实用资料)ppt
二
二、海水淡化
1.海水淡化简介
海水淡化又称脱盐,它是利用物理、化学、生物方法将海水中溶
解的盐除去。海水淡化的方法有蒸馏法、膜法(电渗析、反渗透)、
)
实例① 如处理含氰(CN-)废水:
(3)1 mol CH3OH转移6 mol电子,升高6价,HNO3中N元素降低5价,所以还原剂与氧化剂的物质的量之比为5∶6。
污水处
理方法
物理法
化学法
生物法
原理
方法
利用物理原理和机械作用 沉淀、均衡调节、过滤、
对废水进行处理
离心分离
(1)中和法:处理酸性废水和
碱性废水
ΔH=-346 kJ·mol-1
①第一步反应是
(填“放热”或“吸热”)反应,判断依据是 。
①对酸性或碱性废水,可用中和法处理。
①对酸性或碱性废水,可用中和法处理。
电渗析法所形成的浓水可以再利用
(2)乙厂污水中含有的四种离子可能是
。
ΔH=-346 kJ·mol-1
2以下是有关海水淡化的叙述,其中不正确的是(
一
Z 知识梳理 Z 重难聚焦
HISHISHULI
HONGNANJUJIAO
D典例透析 S随堂演练
IANLITOUXI
UITANGYANLIAN
二
一、污水处理
1.污水处理方法
主要有物理法、生物法和化学法等。
2.处理工业废水常用的化学方法
(1)中和法。
①对酸性或碱性废水,可用中和法处理。常用熟石灰处理酸性废
D典例透析 S随堂演练
IANLITOUXI
UITANGYANLIAN
二
一、污水处理常用的方法
海水淡化的方法有蒸馏法、膜法(电渗析、反渗透)、冷冻法、离子交换法等,其中蒸馏法、膜法是主要方法。
工业水处理技术PPT课件
水资源－－水资源分布概况
水是自然界中分布最广的一种资源。它以气、液、固三种状态 存在。自然界的水主要指海洋、河流、湖泊、地下水、冰川、 积雪、土壤水和大气水分等水体，其总员共约1.4×1019m3，如 果将其平铺在地球表面上，水层厚度可达到约3000米深，但是 绝大部分是咸的海水，加上内陆地表咸水湖、地下咸水．共约 占总水量的98％。而冰川、积雪约占总水量的1.7％．目前尚难 以利用和开发。.实际上可供开发利用的淡水只占总水量的0.3％ ，约为4×1019m3。因此，淡水是有限的宝贵资源。
由于天然水的pH值一般均在8.3以下，因此水中 CO32—的量极少，可以认为天然水中碳酸盐硬度的阴 离子就是HCO3—。（版述笔记）
二、工业用水的水质要求
工业用水通常包括工艺用水、锅炉用水、洗涤 用水以及冷却用水等。要求也不相同，下面着 重对锅炉用水和冷却用水的水质要求作些阐述：
(—)锅炉用水
锅炉用水是将水在一定的温度和压力下加热产生蒸汽，用蒸汽 作为传热和动力的介质。一般工矿企业常采用低压或中压锅炉 产生蒸汽作热源或动力用，这种锅炉对水质要求稍低；而发电 厂或热电站常采用高压锅炉产生蒸汽以推动汽轮机来发电，为 保证蒸汽对汽轮机无腐蚀和结垢沉积，这种锅炉对水质要求非 常高。因此，锅炉用水的水质要求根据锅炉的工作压力和温度 的不同而不同，不论何种锅炉用水，它对水的硬度拥有较严格 的限制。其他凡能导致锅炉、给水系统及其他热力设备腐蚀、 结垢及引起汽水共腾现象，使离子交换树脂中毒的杂质如溶解 氧、可溶性二氧化硅、铁以及余氯等都应大部或全部除去。
0.3%，水资源 是有限的。
土壤水
沼泽水
大气水
河水
生物水
永冻土 底冰 湖泊淡 水
表1世界部分国家人均水资源量比较表
工业给水处理 第四章-水的除盐与咸水淡化1
水的分类（总溶解固体）
类型
海水 苦咸水 淡苦咸水 淡水
TDS（g/L）
举例
6000-50000 1500-6000 1000-1500
阿拉善1666， 塔里木河31751
天津塘沽1040
小于1000
1.2 海水（苦咸水）淡化与水的除盐方法
③ 纯水(去离子水)：水中绝大部分强电介质已去除，而弱电解质如
硅酸和碳酸等也去除到一定程度。剩余含盐量在1.0mg/L以下， 25摄氏度电阻率 1.0~10106 cm 。
④ 超纯水（高纯水）：水中导电介质几乎已全部去除，而水中的胶
体微粒、微生物、溶解气体和有机物等亦已经去除到最低程度。 剩余含盐量应在0.1mg/L以下， 25摄氏度时电阻率10106 cm 以上。超纯水容易被污染，所以在使用之前进行终端处理以确保 水的纯度。
• 强碱树脂：SO42->NO3->Cl->OH->F->HCO3->HSiO3• 弱碱树脂：OH->SO42->NO3->Cl-> HCO3• 置换序列是根据一定条件下树脂的活性基团对溶液中阴离子的
亲和力大小而定，亲和力大的先置换，亲和力小的排在后面。
• 上述序列强弱的明显区别是OH-的位置，显然一定条件下强碱性
➢ 在运行中，有时出水的pH值和电导率都偏高，通常是由于阳床泄漏 Na+过量所致。为提高出水水质，可采用逆流再生，另外，强碱阴床 采用热碱液再生，有利于除硅。
➢ 除二氧化碳器放在阴床之前是为了减轻阴床负荷。水量小和进水 碱度低的小型除盐装置可以省去除二氧化碳器。
强碱阴床设置在强酸阳床之后的原因在于： ① 若进水先通过阴床，容易生成CaCO3、Mg(OH)2沉积在树脂层内，
0484.苦咸水淡化处理方法
苦咸水淡化处理方法引言我国是一个严重缺水的国家,人均占有水资源量约2400m3 ,仅为全球人均水量的1/ 4 ,而且时空分布不均匀,水环境污染较严重,原生劣质水分布面积广,尤其是西北干旱内陆地区,由于降水稀少,蒸发强烈,水资源天然匮乏,作为主要供水水源的地下水,普遍含盐、含氟量高,大部分地区又没有可替代的淡水资源。
由于水质低劣,口感极差,甚至不能饮用,其中多项指标不符合或达不到国家《饮用水卫生标准》,表现为高浓度盐碱成分,甚至表现为高硬度、高氟、高砷、高铁锰、低碘、低硒特征,多年以来严重影响了当地人民群众的生活质量和身体健康水平。
由此可见防病改水的紧迫性与必要性。
1 主要淡化方法的原理及其特点苦咸水的淡化实际上就是盐水淡化[1 ] ,使盐水脱盐淡化或者经处理后达到饮用水标准。
苦咸水和海水淡化方法有许多种,主要是蒸馏法、电渗析法和反渗透法。
目前苦咸水淡化大多采用反渗透法和电渗析法,主要是反渗透法。
在海水淡化方面,主要是蒸馏法和反渗透法。
虽然现有淡化容量的70 %是蒸馏法,主要是多级闪蒸,然而这种局面正在变化,反渗透法以其低投资和低能耗,大有后来者居上的趋势。
1. 1 蒸馏法蒸馏法就是把苦咸水或海水加热使之沸腾蒸发,再把蒸汽冷凝成淡水的过程。
蒸馏法是最早采用的淡化法,其主要优点是结构较简单、操作容易、所得淡水水质好。
蒸馏法有许多种,如多效蒸发、多级闪蒸、压汽蒸馏、膜蒸馏等。
1. 2 电渗析法[2 ]1. 2. 1 电渗析法的基本原理、特点和适用范围在苦咸水淡化中应用的电渗析法简称ED ,是利用离子交换膜在电场作用下,分离盐水中的阴、阳离子,从而使淡水室中盐分浓度降低而得到淡水的一种膜分离技术。
电渗析装置是利用离子在电场的作用下定向迁移,通过选择透过性的离子交换膜达到除盐目的。
在外加直流电场的作用下,水中的离子作定向迁移(阳离子交换膜只允许阳离子通过,阴离子交换膜只允许阴离子通过) ,使一种水中大部分离子迁移到另一种水中去。
《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。
0484.苦咸水淡化处理方法
苦咸水淡化处理方法引言我国是一个严重缺水的国家,人均占有水资源量约2400m3 ,仅为全球人均水量的1/ 4 ,而且时空分布不均匀,水环境污染较严重,原生劣质水分布面积广,尤其是西北干旱内陆地区,由于降水稀少,蒸发强烈,水资源天然匮乏,作为主要供水水源的地下水,普遍含盐、含氟量高,大部分地区又没有可替代的淡水资源。
由于水质低劣,口感极差,甚至不能饮用,其中多项指标不符合或达不到国家《饮用水卫生标准》,表现为高浓度盐碱成分,甚至表现为高硬度、高氟、高砷、高铁锰、低碘、低硒特征,多年以来严重影响了当地人民群众的生活质量和身体健康水平。
由此可见防病改水的紧迫性与必要性。
1 主要淡化方法的原理及其特点苦咸水的淡化实际上就是盐水淡化[1 ] ,使盐水脱盐淡化或者经处理后达到饮用水标准。
苦咸水和海水淡化方法有许多种,主要是蒸馏法、电渗析法和反渗透法。
目前苦咸水淡化大多采用反渗透法和电渗析法,主要是反渗透法。
在海水淡化方面,主要是蒸馏法和反渗透法。
虽然现有淡化容量的70 %是蒸馏法,主要是多级闪蒸,然而这种局面正在变化,反渗透法以其低投资和低能耗,大有后来者居上的趋势。
1. 1 蒸馏法蒸馏法就是把苦咸水或海水加热使之沸腾蒸发,再把蒸汽冷凝成淡水的过程。
蒸馏法是最早采用的淡化法,其主要优点是结构较简单、操作容易、所得淡水水质好。
蒸馏法有许多种,如多效蒸发、多级闪蒸、压汽蒸馏、膜蒸馏等。
1. 2 电渗析法[2 ]1. 2. 1 电渗析法的基本原理、特点和适用范围在苦咸水淡化中应用的电渗析法简称ED ,是利用离子交换膜在电场作用下,分离盐水中的阴、阳离子,从而使淡水室中盐分浓度降低而得到淡水的一种膜分离技术。
电渗析装置是利用离子在电场的作用下定向迁移,通过选择透过性的离子交换膜达到除盐目的。
在外加直流电场的作用下,水中的离子作定向迁移(阳离子交换膜只允许阳离子通过,阴离子交换膜只允许阴离子通过) ,使一种水中大部分离子迁移到另一种水中去。
水质工程学Ⅰ课件22苦咸水淡化与除盐
SHOC2O-4-3＞＞NHOS-i3O＞-3Cl-＞F-＞ （3）不易再生，用NaOH
＞SOH2C-4O＞-3N＞OH-3S＞iOC-l3-＞OH- ＞F（3）再生容易，再生剂用
再生，用量高，一般是理 量少，浓度可低。
论值的2倍。
（4）交换运行曲线： （4）交换运行曲线：
以硅开始泄漏为失效点
以Cl-开始泄漏为失效点
都在再生后进行两次清冼
4、强碱树脂除硅的工艺要求： （1）进水呈酸性，硅化物以H2SiO3形成
存在，如呈碱性，则：
ROH+NaHSiO3→RHSiO3+NaOH NaOH离解为OH-使反应受抑制， 会有NaHSiO3漏出。 （2）阳床漏Na+要低，为了提高除硅效 果。
R－NH3OH 伯铵型 R＝NH2OH 仲铵型 R≡NHOH 叔铵型 强碱树脂又分为： Ⅰ型——碱性大除硅能力大，适用于制取纯水。 Ⅱ型——交换容量大于Ⅰ型。
2、不同结构类型树脂的特点：
（1）凝胶型——具有溶胀性，易破坏 磨损，机械强度低，交联度低，不均匀， 容易被有机物堵塞孔道。
（2）大孔型——孔比较大，交换速度 快，抗有机污染能力强，价高，再生剂 用量高。
2、除盐：常用离子交换法，或与电 渗折，反渗透联合使用。下表为制 纯水的不同方法，出水水质（纯度）
三．进水水质预处理：
某些淡化除盐工艺如：电渗折，离子交换，反 渗透等。
对进水有一定的水质要求，否则将损害这些工 艺设备，所以对进水要求预处理： 1、预处理 内容：悬浮物，有机物，胶体物质，微生物， 及有害物质铁，锰等。
第二十二章 苦咸水淡化与除盐
22-1概述：
软化是去除水中的硬度，去除Ca2+和 Mg2+
苦咸水淡化与除盐
2，阴离子交换树脂的特点： 上述树脂均为凝胶型结构，特点是：
容易破碎：浸入水中有溶胀现象，使用 过程不断转型，体积随之不断变化； 容易被高分子有机物堵塞：孔道不均匀 （胶联不居于），有些孔道过于狭窄； 交换容量低：抗有机污染能力差。
针对上述特点，近年来研制出： 大孔型离子交换树脂：大孔结构是树脂 网络骨架中所固有的并非由于溶胀产生。 特点：孔道大而且多，比表面积大，交换速 度快，稳定性好，抗污染能力强。 均孔型树脂：交联均匀，孔道大小基本 一致， 特点：对有机物的吸附与洗脱效果，交换容 量高于大孔型树脂。
§8—2离子交换除盐方法与系 统
一、阴离子交换树脂： 二、阴离子交换树脂的工艺特性： 三、离子交换除盐系统： 四、特殊离子交换除盐： 五、树脂的污染与复苏处理：
一、阴离子交换树脂： 阳离子交换树脂在水中解离生成阳离 子，阴离子树脂在水中解离生成阴离 子。 对于H+树脂，交换后水中阳离子全部 为H+，同样对OH-树脂，交换后水中 阴离子全部为OH-，因此水中全部阴阳 离子变为H+、OH-，结合为水，这样 达到除盐的目的。
24
（2）强酸——脱气——弱碱——强碱系统：
适用于原水有机物含量较高、 强酸阴离子含量较大的情况。 弱碱树脂用于去除强酸阴 离于，强碱树脂主要用于除 硅。 再生采用串联再生方式， 全部NaOH再生液先用来再 生强碱树脂，然后再生弱碱 树脂。对于强碱树脂来说， 再生水平是很高的，而总的 看，再生比耗并不大，再生 剂能有效地加以利用。
2，复苏处理：
受无机阳离子污染的阳树脂通常用盐酸酸 洗处理，必要时，可辅以压缩空气擦洗。 受有机物污染的阴树脂可用5％NaOH溶 液进行处理。提高再生液温度可增大有机物 的洗脱率。 硅污染的阴树脂可用过量的碱再生液(约 40℃)进行再生，受铁；铝等金属离子污染 的阴树脂可浸泡在含10％～15％HCl的高 浓度溶液中约12h，可获得较好的除铁效果。 用碱性氯化钠混合复苏液(4％NaOH+10 ％NaCl)处理受有机物污染的强碱阴树脂， 复苏效果较为理想。
工业水处理技术离子交换和膜法除盐水处理PPT课件
精品课件
16
第三节 离子交换除盐水处理
四、离子交换除盐水处理的系统
1.常用的离子交换除盐水处理的单元 一级复床离子交换除盐水系统就是由三个单元组成： 阳离子交换单元、脱碳（脱除二氧化碳）单元和阴 离子交换单元
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17
第三节 离子交换除盐水处理
四、离子交换除盐水处理的系统
2.常用的离子交换除盐水处理的系统
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33
第一节 电渗析法除盐水处理
三、电渗析法水处理除盐工艺系统
电渗析器本体的工艺系统 电渗析器和其他水处理设备的组合系统
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34
第一节 电渗析法除盐水处理
四、电渗析器运行的工艺参数
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35
第一节 电渗析法除盐水处理
四、电渗析器运行的工艺参数
极化现象
极化是电渗析器运行中常见问题，其危害如下
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第二节 离子交换软化及脱碱联合水处理
二、氢型弱酸性阳离子交换树脂的H-Na离子交换
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第三节 离子交换除盐水处理
一、离子交换除盐水处理的原理
精品课件
12
第三节 离子交换除盐水处理
一、离子交换除盐水处理的原理
混合床离子交换器是指阳、阴两种离子交换树脂按一定比例混合 后装填于同一交换器内的离子交换器。简称为混合床。
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第三节 离子交换除盐水处理
二、氢氧型强碱性阴离子交换树脂的工艺性能
三、氢氧型弱碱性阴离子交换树脂的工艺性能
四、离子交换除盐水处理的系统
五、离子交换除盐运行过程中交换器失效的控制
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14
第三节 离子交换除盐水处理
四、离子交换除盐水处理的系统
第4章 锅外水处理
4.3离子交换器的类型和基本操作过程
离子交换装置按运行方式不同可分为固定床 和连续床。
固定床离子交换装置
固定床离子交换是把离子交换树脂固定在一 个装置 ( 称固定床 ) 中，水流经树脂完成交换过程。 完成离子交换过程的设备，叫做离子交换器。 固定床离子交换，按其再生方式不同，可分 为顺流再生和逆流再生固定床。 (1)顺流再生床 顺流再生是指运行时水流方向和再生液流动 方向一致，通常都是自上而下的。
图3-11 顺流再生离子交换器的管路系统
图3-12 逆流再生离子交换器结构 1-进水装置；2-中间排液装置；3-排水装置； 4-压脂层；5-树脂层；
图3-13 气顶压逆流再生离子交换器管道系统
图3-14 逆流再生装置操作过程示意 （a）小反洗；(b)放水；(c)顶压；(d)进再生液；(e)逆流清洗；(f)小正洗；的结构
离子交换树脂是一类带有活性基团的网状结构高 分子化合物。在它的分子结构中，可以人为的分 为两个部分：一部分称为离子交换树脂的骨架； 另一部分时代有可交换离子的活性基团。 活性基团也由两部分组成： 一是固定部分， 二是活动部分。
二、离子交换剂的分类
（1）按活性基团的性质分类 可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。 此外，按活性基团的性质还可分为鳌合性、 两性以及氧化还原性树脂 （2）按离子交换树脂的孔型分类 A 凝胶型树脂 B 大孔型树脂 （3）按单体种类分类 按合成树脂的单体种类不同，离子交换树 脂还可以分为苯乙烯系，丙烯酸系等
图3-14 一级复床除盐系统
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。
第04册.工业给水处理
第04册.工业给水处理工业给水处理可是个超有趣又超重要的事儿呢！一、工业给水处理是啥。
工业给水处理啊，简单来说就是把水弄得干干净净、符合工业生产要求的过程。
你想啊，工业生产里好多环节都离不开水，就像人离不开水一样。
要是水不干净或者不符合要求，那就像是给一个健康的人吃了脏东西，肯定会出问题的。
比如说在一些电子厂，水里要是有一点点杂质，可能就会把那些精密的电子元件给弄坏了，这损失可就大啦。
二、为啥要进行工业给水处理。
工业生产的要求可高啦。
不同的工业有不同的用水标准。
像制药工业，那水必须得超级纯净，要是水里有细菌或者有害的化学物质，那生产出来的药可就不敢给人吃了。
还有钢铁厂，水里的硬度不能太高，要是硬度高了，在生产过程中就会产生水垢，就像水壶里烧水久了有一层厚厚的水垢一样，这水垢会影响设备的运行效率，还可能把设备给弄坏呢。
三、工业给水处理的方法。
1. 沉淀。
这就像是让水里的脏东西自己慢慢沉下去。
就像咱们把一杯泥水放在那儿，过一会儿，沙子啊、泥土之类的就会沉到杯底。
在工业给水处理里，会建一些大大的沉淀池，让水在里面慢慢走，那些比较重的杂质就会沉下去啦。
2. 过滤。
过滤就像是给水里的杂质设了个小关卡。
通过一些特殊的过滤材料，像沙子、活性炭之类的。
活性炭可神奇了，它就像一个小黑洞，能把水里的一些颜色、异味还有小颗粒都吸附住。
经过过滤后的水就会变得清澈很多呢。
3. 消毒。
消毒就像是给水里的病菌来一场大扫除。
常用的消毒方法有氯气消毒、紫外线消毒。
氯气消毒就像是给水里放了一群小卫士，能把病菌都杀死。
紫外线消毒呢，就像用太阳光里最厉害的那部分光来把病菌照死，不过紫外线消毒比较贵一些，但是对一些对氯气敏感的工业就很合适。
四、工业给水处理的发展。
现在啊，工业给水处理也在不断发展呢。
随着环保意识的增强，大家都希望在处理水的时候能更环保。
比如说以前可能用很多化学药剂来处理水，现在就开始研究一些生物处理的方法，利用微生物来吃掉水里的脏东西，既环保又省钱。
工业水处理技术
以自来水作锅炉用水，在进行离子交换软化前还需除去水中 存在的余氯．否则会影响离子交换树脂的性能。
一、混凝
(一)混凝机理
2．电解质对双电层的作用机理
3．吸附架桥作用机理
4．沉淀物卷扫作用机理
河流水中主要离子成分构成的含盐量，一般在100—200mg／ L．不超过500mg／L，个别河流也可达30000mg／L以上。
(二)湖泊和水库水
如果流入和排出的河流水量都较大．而湖水蒸发量较 小．则湖水含盐量较低，形成淡水湖，其含盐量一般 在300mg／L以下。通常淡水湖泊在湿润地区形成。
(三)地下水
大多数天然水中，碱度由氢氧化物、碳酸盐和重碳酸 盐组成，通常称之为总碱度，以M表示。（版述笔记 ）
只有当天然水受到强碱物污染或人为地用石灰进行软 化处理时，其pH值才高于I0，这时水的总碱度常由氢 氧化物和碳酸盐组成．如造纸厂、制革厂排出的废水 及锅炉用水等。 如果天然水中有大量藻类繁殖，在繁殖过程中会吸收 水中CO2，使水的pH值迅速升高，这时水中总碱度主 要由碳酸根组成。
(三)过渡区
过渡区为黄河流域及其以北地区．直到辽河流域。该区降水 量较少，蒸发量较大．浑浊度较高。水的含盐量较高，因而矿 化度和硬度都较高,水中主要组成为碳酸氢钙类．但也有相当多 的地方为碳酸氢钠类．甚至出现硫酸盐或氯化物类。 (四)干旱区
干早区为内蒙和西北大片地区。该区降水量少而蒸发强烈， 因此形成径流量很低的干旱地带。由于径流量小，土壤中可溶 性盐含量高，所以水的含盐量和硬度都很高。水中主要组 成是硫酸盐或氯化物类。
二、工业用水的各种水源及其特点
工业给水处理-1
工业生产：印染质量受影响、锅炉效率低，甚至 引起爆炸哦。
硬 度 的 种 类 及 区 别
软 化
总硬度 碳酸盐硬度 非碳酸盐硬度
碳酸盐硬度(Hc):由于水中含有Ca(HCO3)2 和Mg(HCO3)2 而形 成的硬度，经煮沸后可把硬度去掉，这种硬度称为碳酸盐 硬度，亦称暂时硬度。 Ca(HCO3)2 = CaCO3↓+CO2+H2O Mg(HCO3)2 = MgCO3+H2O+CO2 MgCO3+H2O = Mg(OH)2↓+CO2
1 n( X ) z n( X ) z
硬度的表示方法和单位
软 化
毫克当量浓度（Ca2+和Mg2+的毫克当量数/体积） meq/L 毫克当量：对于还原性物质，与1mg（1mmol）氢 的还原能力相等的物质叫做1毫克当量。以钙为 例子，20mg（0.5mmol）钙的还原能力与1mg （1mmol/L）氢的还原能力相等，所以20mg钙称 为1毫克当量。
石 灰 软 化——石灰软化效果
软 化
经石灰软化处理后，去除效果如下：
剩余碳酸盐硬度： 0.25~0.5mmol/L
剩余碱度：0.8~1.2mmol/L 硅化合物去除率：30%~35% 有机物去除率：约25% 铁残留量：约0.1mg/L
石 灰 软 化——石灰软化的适用范围
软 化
石灰软化的适用范围：
石 灰 软 化——石灰软化的原理
软 化
基本概念： 生石灰：由石灰石经过煅烧制取的CaO； 消化过程：石灰加水反应； 熟石灰或消石灰：消化过程的生成物Ca(OH)2； 石灰软化原理： (1) Ca(OH)2→Ca2++2OH(2) 2HCO3-+2OH-→2CO32-+2H2O (3) Ca2++CO32-→CaCO3↓ (4) Ca(OH)2+2HCO3-→CaCO3↓+CO32-+2H2O 本质：投加石灰产生过剩的CO32-离子，使之与水中的 Ca2+生成CaCO3沉淀析出。每加入1molCa(OH)2，可去除 水中1molCa2+。
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2. 水中杂质对膜和树脂的危害表现
① 悬浮物和胶体物质容易粘附在膜面上或堵塞树脂微孔道，使脱
盐效率降低；
② 微生物、细菌容易在膜和树脂表面生长繁殖，降低设备性能； ③ 水中无机离子主要是高价离子(如铁、锰等)能与膜和树脂牢固
结合，并使之中毒，从而降低其工作性能；钙、镁离子在某些 情况下能在膜面上结垢沉淀，在反渗透法中应采取调整PH值控 制措施 ；
• 对于H+树脂，交换后水中阳离子全部为H+，同样对OH-树脂，
交换后水中阴离子全部为OH-，因此水中全部阴阳离子变为H+、 OH-，结合为水，这样达到除盐的目的。
2.1.1 阴离子树脂的构造
• 与阳离子类似，也分为两部分组成：空间网状结构的母体和活
性基团（解离出阴离子）按解离常数的大小可分为强碱性、弱 碱性树脂。
② 进水Na+含量要低，否则酸度低，水的碱度增大。 ③ 再生条件要求高：再生剂用量64~96KgNaOH/m3，再生液浓度
2~4%，再生时间大于1h。
④ 适当提高再生液温度，能改善再生效果，有利于提高下一周期出
水水质。一般对强碱I型控制在40~50℃，II型为35℃.
b) 弱碱树脂只能去除强酸离子
③ 纯水(去离子水)：水中绝大部分强电介质已去除，而弱电解质如
硅酸和碳酸等也去除到一定程度。剩余含盐量在1.0mg/L以下， 25摄氏度电阻率 1.0~10106 cm 。
④ 超纯水（高纯水）：水中导电介质几乎已全部去除，而水中的胶
体微粒、微生物、溶解气体和有机物等亦已经去除到最低程度。 剩余含盐量应在0.1mg/L以下， 25摄氏度时电阻率10106 cm 以上。超纯水容易被污染，所以在使用之前进行终端处理以确保 水的纯度。
• 强碱树脂：SO42->NO3->Cl->OH->F->HCO3->HSiO3• 弱碱树脂：OH->SO42->NO3->Cl-> HCO3• 置换序列是根据一定条件下树脂的活性基团对溶液中阴离子的
亲和力大小而定，亲和力大的先置换，亲和力小的排在后面。
• 上述序列强弱的明显区别是OH-的位置，显然一定条件下强碱性
➢ 大孔型离子交换树脂：大孔结构是树脂网络骨架中所固有的并
非由于溶胀产生。
• 特点：孔道大而且多，比表面积大，交换速度快，稳定性好，
抗污染能力强。
➢ 均孔型树脂：交联均匀，孔道大小基本一致， • 特点：对有机物的吸附与洗脱效果，交换容量高于大孔型树脂。
2.2 阴离子交换树脂的工艺特性
2.2.1 树脂对水中阴离子的选择性（置换序列）
• 区别：树脂在水中解离出阴离子，呈碱性，常用的阴离子交换
树脂是胺类树脂.
• 阴离子活性基团有四种：
强碱性基团
弱碱性基团
• R为简单的有机基团，上述基团也就是NH4OH中的H被若干个
有机基团R取代而得，其中的交换离子为OH-，整体简化表示 为ROH，R代表树脂母体及其所属的活性基团的固定部分。
• 对于季胺型的强碱树脂又分为：I型——碱性较强，除硅能力
理想纯水：理论上的纯水， 25摄氏度电阻率 18.3106 cm 。
水的分类（总溶解固体）
类型
海水 苦咸水 淡苦咸水 淡水
TDS（g/L）
举例
6000-50000 1500-6000 1000-1500
阿拉善1666， 塔里木河31751
天津塘沽1040
小于1000
1.2 海水（苦咸水）淡化与水的除盐方法
合要求，即开始正常运行。
• 在运行阶段，出水电导 率与硅含量均较稳定。 当到达运行终点时，在 电导率上升之前，硅酸 已经开始泄漏。
• 而在硅酸泄漏过程中， 电导率出现瞬时下降， 这是由于出水中含有的 微量苛性钠被突然出现 的弱酸所中和。生成硅 酸钠和碳酸氢钠，其导电性能低于氢氧化钠的缘故。
• 若阴床运行以硅酸开始泄漏作为失效控制点，则电导率瞬时下降可视作 周期终点的讯号。
树脂对OH-的亲和力小于弱碱性树脂。
2.2.2 工作原理 a) 强碱树脂可以去除强酸和弱酸的阴离子：
用氢型阳树脂＋羟型阴树脂除盐
➢ 天然水中常常含有一定量的硅，以H2SiO3形式存在，可
用强碱树脂将其去除，具体要求有：
① 进水呈酸性，在低PH值运行。此时硅酸以H4SiO4形式存在，有利
于交换进行，如酸性降低则以NaHSiO3形式存在，交换以后以离 解出大量的OH-，影响除硅效果。
（cm）。
根据工业用水对水质要求的不同，水的纯度分为四种
① 淡化水（一般除盐水）：将高含盐量的水经过局部除盐处理后变
成生活及生产用的淡水。海水、苦咸水淡化属于这一类。
② 脱盐水（深度除盐水，相当于普通蒸馏水）：水中大部分强电解
质已去除，剩余含盐量约为1~5mg/L，水的电阻率为0.1~1.0106 cm 。
➢ 在中性溶液中，弱碱树脂不能与水中强酸根发生反应，对中性盐 类也没有分解能力。 ∴弱碱阴床设置在强酸阳床之后
2.2.3 树脂的再生
A.强碱树脂
• 只能用NaOH，浓度2%-4%，加热到49℃。 • 因亲和力Cl-、SO42-大于OH-，要使再生顺利进行，必须提高
[NaOH]，同时增加NaOH用量，n=4。
• 闪蒸室的个数，称为级数，最常见的装置有20～30级,有些装置 可达40级以上。
1.3 进水水质预处理
• 进水水质预处理是水的淡化与除盐系统的一个重要
组成部分，是保证处理装置安全运行的必要条件。
• 预处理包括去除悬浮物，有机物，胶体物质，微生
物，细菌以及某些有害物质（Fe、Mn）。
1. 膜分离装置和离子交换器对进水水质的要求
• 流速要慢，约为2个床体积/h
B. 弱碱树脂
• 再生容易，再生剂选用NaOH、Na2CO3、NH4OH均
可R2SO4+Na2CO3+2H2O=2ROH+Na2SO4+H2CO3 RCl+NH4OH=ROH+HCl+NH3
• 因OH-与树脂的亲和力大，交换和再生都不可逆，易
被树脂吸附，所以再生剂用量少，碱比耗n=1.0-1.2。
➢ 多级闪蒸过程原理
• 将原料海水加热到一定温度后引入闪蒸室，由于该闪蒸室中的 压力控制在低于热盐水温度所对应的饱和蒸汽压的条件下，故 热盐水进入闪蒸室后即成为过热水而急速地部分气化，从而使 热盐水自身的温度降低，所产生的蒸汽冷凝后即为所需的淡水。
• 多级闪蒸就是以此原理为基础，使热盐水依次流经若干个压力 逐渐降低的闪蒸室，逐级蒸发降温，同时盐水也逐级增浓，直 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ其温度接近(但高于)天然海水温度。
深度除盐处理。
冷冻法海水淡化
• 冰是单矿岩，不能和其他物质共处，所以水在结晶过程中，会
自动排除杂质，以保持其纯净，冷冻法海水淡化正是利用这一 原理。
• 冻结海水时，盐分被排除在冰晶以外，冰晶形成时间越长，盐
分就越少，这是由于海水冻结的过程中会使一些盐分以盐胞的 方式夹杂在冰晶之间，冰晶外壁也会黏附上一些盐分，随着时 间的推移盐分会在冰体之间形成卤道，残留的高浓度盐水会沿 卤道慢慢向外排出。冰晶经过洗涤、分离、融化后即得到淡水。
④ 水中游离氯能对膜进行氧化，使树脂降解，出而对其含量有严
格要求。
第二节 离子交换除盐方法与系统
一．阴离子交换树脂 二．阴离子交换树脂的工艺特性 三．离子交换除盐系统 四．特殊离子交换除盐 五．树脂的污染与复苏处理
2.1 阴离子交换树脂
• 阳离子交换树脂在水中解离生成阳离子，阴离子树脂在水中解
离生成阴离子。
• 淡化水的制取经局部除盐，剩余含盐量很高，称苦咸水淡化。 • 脱盐水，纯水，超纯水的制备统称为水的除盐。
除盐方法
a) 冷冻法 b) 蒸馏法：多级闪蒸——海水淡化的主要方法 c) 反渗透法：应用较多 d) 电渗析法：与反渗透法同为膜分离技术
以上方法用于苦咸水或海水淡化
除盐方法
e. 离子交换法：主要用于淡水除盐，与膜法联合用于水的
第四章 苦咸水淡化与除盐
第一节 概述 第二节 离子交换除盐方法与系统 第三节 反渗透与超滤
第一节 概述
一、水的纯度 二、海水（苦咸水）淡化与水的除盐方法 三、进水水质预处理
1.1 水的纯度
在工业用水中，水的纯度常以水中含盐量或水的电阻率来衡量。 ① 水的含盐量：指水中阴阳离子浓度总含量（mol/L）。 ② 水 的 电 阻 率 ： 指 断 面 1 cm 1cm、 长 1 cm 的 水 所 测 得 的 电 阻
• 传统冷冻法海水淡化分为直接接触法、真空冷冻法和间接冷冻
法。
闪蒸法海水淡化
• 闪蒸就是高压的饱和液体进入比较低压的容器中后，由于压力 的突然降低，使这些饱和液体变成一部分的容器压力下的饱和 蒸汽和饱和液。
• 多级闪蒸是海水淡化工业中技术最成熟，运行安全性最高的方 法，弹性大，适合于大型和超大型淡化装置，主要在海湾国家 使用。
2.2.4 强碱树脂和弱碱树脂的比较
• 强碱性树脂可以去除强酸弱酸，但再生剂用量高
n=4；
• 弱碱性树脂只能去除强酸，但再生剂耗量少，
n=1.0~1.2，维护费用低。
强碱阴离子交换器的运行过程
➢ 第一步将清洗水排出，直到清洗排水总溶解固体等于进水总溶解固体； ➢ 第二步将清洗水循环回收到阳离子交换器的入口，直到出水电导率符
使强碱树脂交换容量降低。 ② 阴床在酸性介质中易于进行离子交换，若进水先经过阴床，更不
利于去除硅酸，因为强碱树脂对硅酸盐的吸附要比对硅酸的吸附 差得很多。 ③ 强酸树脂抗有机物污染的能力胜过强碱树脂，可保护阴树脂。 ④ 若原水先通过阴床，阴床承担了本应由除碳器去除的碳酸，增加 了再生剂耗量。
B. 强酸—弱碱—脱气系统