软化水处理及其技术65593595学习资料

发展前景
• 由于北方地区的水质较硬，从解决问题的 角度看，软化水处理的前景还是很不错的。 南方地区由于水质相对较软，因此需求还 不是很迫切。随着人们对使用软水认知度 高的提高，软化水处理将迅速发展。
常用的软化方法
• 离子交换法 • 膜分离法 • 电去离子软化法 • 石灰法 • 加药法 • 蒸馏法 • 掩蔽剂法 • 集成膜技术 • 电磁法
• 国产软化水处理设备价格相对较低，占有一 定优势，但功能方面不பைடு நூலகம்进口产品先进。
应用领域
• 可广泛应用于蒸汽锅炉、热水锅炉、交换 器、蒸发冷凝器、空调、直燃机等系统的 补给水的软化。还可用于宾馆、饭店、写 字楼、公寓等生活用水的处理及食品、饮 料、酿酒、洗衣、印染、化工、医药等行 业的软化水处理。
• 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 间相同，即30分钟左右。
理、饮用水制备、制药、色素提取、阳极电泳漆和 阴极电泳漆的生产、电子工业高纯水的制备、工业 废水的处理等众多领域都发挥着重要作用。
超滤技术主要用于含分子量500～500,000的微粒 溶液的分离，是目前应用最广的膜分离过程之一， 它的应用领域涉及化工、食品、医药、生化等。
超滤膜截留分子量的确定
超滤膜装置
107孔/cm2，微孔体积占膜总体积的70％～80％。由 于膜很薄，阻力小，其过滤速度较常规过滤介质快 几十倍；
③ 无吸附或少吸附。微孔膜厚度一般在90～ 150μm之间，因而吸附量很少，可忽略不计。
④ 无介质脱落。微孔膜为均一的高分子材料， 过滤时没有纤维或碎屑脱落，因此能得到高纯度的 滤液。
微孔膜的缺点： ① 颗粒容量较小，易被堵塞； ② 使用时必须有前道过滤的配合，否则
软化的目的
• 避免锅炉水由于硬度而生垢浪费燃料、 烧损部件、爆炸
• 避免Ca2+、Mg2+对工业冷却设备正常运 行的影响传热系数低、导热性能差
• 避免影响造纸、纺织等行业产品质量 • 中心目的 • 消除不良影响,满足生活和工业用水的要
求！
• 国内：
• 以水质较硬的华北、西北地区为主要市场， 正处于萌芽期。目前产品终端销售主要集中 在北京、上海地区。
反渗透技术
1. 反渗透原理及反渗透膜的特点 渗透是自然界一种常见的现象。人类很早以前
就已经自觉或不自觉地使用渗透或反渗透分离物 质。目前，反渗透技术已经发展成为一种普遍使用 的现代分离技术。在海水和苦咸水的脱盐淡化、超 纯水制备、废水处理等方面，反渗透技术有其他方 法不可比拟的优势。
渗透和反渗透的原理如下图所示。
水的软化及其技术
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概念
• 天然水体由于自然循环和社会循环的原因， 使水中含有大量的矿物盐类等物质。其中， 钙和镁以化合物的形式存在并成为主要成 分，即称硬度。
• 去除水中部分或全部硬度的过程称为水的 软化
意义
• 由于水垢的沉积对人们的生活及生产均有 很明显的影响,所以生产用水和生活用水均 对硬度指标有一定的要求。
无法正常工作。
超滤技术
超滤和超滤膜的特点 超滤技术始于 1861 年，其过滤粒径介于微滤和
反渗透之间，约5～10 nm，在 0.1～0.5 MPa 的静压 差推动下截留各种可溶性大分子，如多糖、蛋白质 、酶等相对分子质量大于500的大分子及胶体，形成 浓缩液，达到溶液的净化、分离及浓缩目的。
2. 超滤膜技术应用领域 超滤膜的应用也十分广泛，在作为反渗透预处
• 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
树脂进行冲洗，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515分钟。
膜分离法
典型的膜分离技术有微孔过滤(MF)、超滤 (UF)、反渗透(RO)、纳滤(NF)、渗析(D)、 电渗析(ED)及渗透蒸发( PV) 。
选择性透膜 膜上游 透膜 膜下游
微孔过滤技术
微孔过滤和微孔膜的特点 微孔过滤技术始于十九世纪中叶，是以静
压差为推动力，利用筛网状过滤介质膜的 “筛分”作用进行分离的膜过程。实施微孔 过滤的膜称为微孔膜。
微孔膜的主要优点为： ① 孔径均匀，过滤精度高。能将液体中所有大
于制定孔径的微粒全部截留； ② 孔隙大，流速快。一般微孔膜的孔密度为
图4 渗透与反渗透原理示意图
如果用一张只能透过水而不能透过溶质的半透 膜将两种不同浓度的水溶液隔开，水会自然地透过 半透膜渗透从低浓度水溶液向高浓度水溶液一侧迁 移，这一现象称渗透（图4a）。这一过程的推动力 是低浓度溶液中水的化学位与高浓度溶液中水的化 学位之差，表现为水的渗透压。
• 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。
离子交换法IE
• 采用特定的阳离子交换树脂，以钠离子将 水中的钙镁离子置换出来。
• 主要优点是：效果稳定准确，工艺成熟。 可以将硬度降至0。采用这种方式的软化水 设备一般也叫做“离子交换器”(由于采用 的多为钠离子交换树脂，所以也多称为 “钠离子交换器”)。
设备的标准工作流程
• 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 换为基础的软化水设备都是在这五个流程 的基础上发展来的(其中，全自动软化水设 备会增加盐水重注过程)。