e软化除盐综合实验指导书

软化除盐综合实验报告

一、实验目的：

通过软化除盐综合实验，掌握科学研究的基本方法和基本技能，培养科学思维方法、分析解决实际问题能力和严谨工作作风。

通过本实验操作运行，测定各取样点的电导率。确定纯水设备在动水状态运行时各取样点的水质；确定总出水水质是否达标。

学会并掌握该技术，提高学生对纯水制备工艺的认识及管理能力，加强水资源管理建设，建设节水型社会。

二、实验装置及分析设备

1. 超纯水制备实验装置

2. 电导率仪

四、实验装置水处理工艺流程

自来水——预处理——反渗透——紫外线消毒——离子交换除盐——超滤——出水

五、实验原理

本工艺分为预处理、反渗透、离子交换、紫外消解和超滤五个部分。

预处理：

预处理部分由PP滤芯过滤器、活性炭滤芯过滤器和软化滤芯过滤器和全自动软水器组成。

PP滤芯过滤器内部装有聚丙烯热熔纤维滤芯，可去除水中的颗粒杂质、悬浮物、胶体絮凝、有机颗粒团，降低浊度，减轻后续处理的负担。同时吸附水中的部分铁锰离子等，降低水中铁锰离子含量。

活性炭滤芯过滤器内部装有果壳型活性炭滤芯，能吸附分解水中溶解性杂质，有效去除水中的有机物、氯及异味物质，可有效保护后置反渗透膜。活性炭去除游离氯的化学原理如下：

Cl2+H2O=HCl + HClO

HClO=HCL+[O]

原子氧与炭原子由吸附状态迅速地转变成化合状态：

C+2[O]=CO2

综上所述，氯与活性炭的反应可如下式：

C+2Cl2+2H2O=4HCl +CO2

软化滤芯过滤器内装有钠型阳离子树脂滤芯，其交换功能可将水中溶解的钙镁离子交换出来，从而降低水的硬度，避免反渗膜结垢，延长反渗透膜的使用寿命。软化滤芯过滤器去除钙镁离子的化学原理如下：

2RNa+ + Ca2+ =R2Ca2+ + 2Na+

适合的预处理对反渗膜装置长期安全运行是十分重要的。有了满足反渗透进水水质要求的预处理，就可以确保产品水（反渗水）流量维持稳定、脱盐率维持在某一值上时间长、产品水回收率可以不变、运行费用做到最低、膜使用寿命最长等。具体说来，反渗透预处理是为了做到以下几点：

1、防止膜表面上污染，即防止悬浮杂质、微生物、胶体物质等附着在膜表面上或污堵膜元件水流通道。

2、防止膜表面上结垢。反渗透装置运行中，由于水的浓缩，有一些难溶盐如CaCO

3、CaSO

4、BaSO4、CaF等沉淀在膜表面上，因此要防止这些难溶盐的形成。

3、确保膜免受机械和化学损伤，以使膜有良好的性能和足够长的使用寿命。

反渗透：

反渗透技术是美国在二十世纪六十年代研制成功的，最初用于美国宇航技术，以解决宇航员在太空循环用水问题，后逐渐转为民用，因其高效率、低能耗能、无污染等独特优势，已成为当前海水淡化、纯水制备等行业之首选技术，我们熟悉的瓶（桶）装纯净水几乎都是利用反渗透系统制取的。

RO（Reverse Osmosis）反渗透技术是利用压力差为动力的膜分离过滤技术，其孔径小至纳米级（1纳米=10-9米），在一定的压力下，H2O分子可以通过RO膜，而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法透过RO膜，从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分开来。

反渗透装置主要由高压泵、反渗透膜和控制部分组成。高压泵对源水加压，除水分子可以透过RO膜外，水中的其它物质（矿物质、有机物、微生物等）几乎都被拒于膜外，无法透过RO膜而被高压浓水冲走。

反渗透技术的特点：

1、反渗适的脱盐率高，单只膜的脱盐率可达99%，单级反渗透系统脱盐率一般可稳定在90%以上，双级反渗透系统脱盐率一般可稳定在98%以上。

2、由于反渗透能有效去除细菌等微生物、有机物，以及铁、锰、硅等无机物，出水水质极大地优于其它方法。

3、反渗透制纯水运行成本及人工成本低廉，减少环境污染。

4、减缓了由于源水水质波动而造成的产水水质变化，从而有利于生产中水质的稳定，这对纯水产品质量的稳定有积极的作用。

5、设置反渗透后，可大大减少后续处理设备的负担，从而延长后续处理设备的使用寿命。

紫外线杀菌

紫外线是一种肉眼看不见的光波，存在于光谱紫外线端的外侧，故称之为紫外线，依据不同的波长范围，被割分为A、B、C三种波段，其中的C波段紫外线波长在240-260nm 之间，为最有效的杀菌波段，波段中之波长最强点是253.7nm。

紫外线杀菌的原理一般认为是生物体内的核酸吸收了紫外光的能量而改变了自身的结构，进而破坏了核酸的功能所致。当核酸吸收的能量达到致死量而紫外光的照射又能保持一定时间时，细菌便大量死亡。

紫外线杀菌的特点：

1、紫外线杀菌速度快，效率高，效果好。

2、紫外线照射不会改变水的物理和化学性质，对纯水不会带入附加物所引起的污染。

3、适用于各种水的流量下，操作简单，适用方便，只需要定期清洁石英玻璃套管，更换灯管即可。

4、体积小，轻便，耗电低。

5、紫外线杀菌没有持续消毒作用，易受二次污染。

紫外光（UV）的氧化作用。

为实现超低浓度有机碳同时进行除菌，我公司UPL-Ⅲ型超纯水机前所未有地加入了

紫外光氧化作用。UV反应室：一个UV氧化反应室是放置于滤芯装置中第三和第四（即最后的）过滤层之间。反应室是经高度抛光的316不锈钢和一个能透过紫外线的石英套筒构成的。在套筒内装有水银蒸汽灯。

除菌作用：水银蒸汽灯能产生波长为254nm的高强度光线，这种光线能使系统内的细菌维持在一个非常低的水平。

有机碳氧化作用：水银蒸汽灯同时能产生波长为185nm的高强度光线，联同上面所提示的354nm辐射光，产生游离羟基原子团（.OH）。此原子团能够迅速地把残留的有机碳氧化成CO2、水和一些有机中间产物。

可除去有机物的滤芯：此滤芯含有特别配方的媒介，可消除氧化后的副产品（二氧化碳和有机中间产物），从而制造出几乎不含TOC的纯水。

离子交换除盐

离子交换是一种传统的、工艺成熟的脱盐处理设备。由于设备结构和技术的不同，这类设备可制取脱盐水、纯水、高纯水和超纯水。广泛地应用于电子、机械、化工、船舶、食品饮料和医药等各种行业。根据用户的源水水质及用水标准，可将各类床进行各种组合，以达到用户的用水水质标准。控制系统可分自动和手动两种。

离子交换的原理是在一定条件下，依靠离子交换剂（树脂）本身所具有的某种离子和待处理水中同电性的离子相互交换而达到软化、除碱、除盐等功能。用于深度脱盐处理，产水电阴率动态可达到18MΩ.cm。

超滤（UF）

超滤是以压力为推动力，利用超滤膜不同孔径分离液体中杂质的过程。超滤的应用范围很广，在水处理工程中，主要用于去除胶体、大分子有机物、细菌、热源等。

一般来说，超滤膜的微孔物理孔径大致在0.001-0.1μm之间（事实上超滤膜孔径是由一定分子量的物质进行截留试验测定的，并以分子量的数值来表示，例如，能够滤除热原的超滤膜的分子量通常为6000道尔顿。）其过滤过程与反渗透一样，不仅仅是单纯的物理筛分过程。

六、实验步骤及记录

1. 开启原水进水泵，调节控制进水量。

2. 设备运行稳定后，每隔一定时间，记录压力、流量、水质显示数据。

3. 记录数据的同时，依次取原水、一二级反渗透出水、消毒后出水、一至六级纯化柱出水、超滤出水、总出水水样，分别进行测定，记录测定数据。

七、实验成果整理

1. 根据一、二级反渗透与离子交换柱实验数据，绘制时间~出水电导率关系曲线。

2. 计算一、二级反渗透及离子交换柱的除盐效率。

3. 说明软化除盐综合装置的运行效果。

九、实验存在问题与建议