软化与除盐
工业用水软化除盐的术语及其含义
工业用水软化除盐的术语及其含义1. 软化水 soften ed water除掉大部分或全部钙、镁离子后的水。
2. 除盐水 demine raliz ed water通过不同水处理工艺系统，去除悬浮物和无机析阳、阴离子等水中杂质后，所得的成品水统称。
3. 高纯水 high-purity water,ultra-high purity water主要指水的温度为25℃时，电导率小于0.1us/cm ,pH值为6.8-7.0及去除其他杂质和细菌的水。
4. 除硅 desili catio n,silica remova l采用离子交换或其他方法除掉水中二氧化硅的过程。
5. 脱碱 dialka lizat ion采用化学或离子交换法除掉或减少水中的碳酸氢根离子的过程。
6. 酸洗 acid cleani ng采用酸去除设备或离子交换剂上不溶于水的沉积物的过程。
7. 石灰浆 lime slurry石灰经消化后与水混合呈糊状的浆液。
8. 石灰乳 milk of lime石灰浆用水稀释后的混浊液。
9. 树脂污染 resinfoulin g树脂的表面和孔隙中积累污垢或树脂的交换基团上吸附了不可逆交换离子的污染物质。
10. 树脂降解 resindegrad ation阴树脂受氧化剂和高温作用，它的季胺渐渐转为叔、仲、伯胺，而使其碱性减弱，表现出强碱交换基团的数量渐渐减少。
11. 离子交换剂ion exchan ger能与水中离子进行交换反应的材料。
有离子交换树脂、磺化煤等。
12. 离子交换树脂 ion exchan ge resin由高分子化合物的交联剂经聚合反应而生成的离子交换剂。
13. 弱碱性阴离子交换树脂weak-base exchan ge resin主要交换基团为伯、仲、叔胺基的阴离子交换树脂。
为什么离子交换法软化和除盐水处理前要除去过量的余氯-采用什么方法
为什么离子交换法软化和除盐水处理前要除去过量
的余氯？采用什么方法？
软化和除盐水处理所用的离子交换树脂是高分子的有机化合物，如果被氧化，就会破坏树脂的交联键，从而使树脂发生化学降解而降低交换能力。
预处理时所加的氯是强氧化剂，因此，必须在除盐水处理的阳离子交换塔进水前（或是炭滤器的出水）将过量余氯去除。
但是，如果阳离子交换塔的进水余氯被除净，虽然树脂被氧化可以得到控制，可是这时的水质失去了持续杀菌能力，容易受到污染，又有可能在阳离子交换树脂的进水表层滋长微生物，使树脂受到有机物的侵害，权衡得失，还需保持一定的余氯量。
一般保持余氯为0.02～
0.1mg/L。
去除余氯的方法大都采用活性炭吸附法。
水中的游离余氯（HClO、ClO-）进入活性炭装置后，与活性炭C活发生化学反应：
这是一种表面化学反应，余氯被C活表面吸附进行分解，生成的O 将C活氧化，生成炭的氧化物C活O，余氯被还原为Cl-而除去。
为此，活性炭过滤必须设在阳离子交换塔前面。
工业用水软化除盐术语
工业用水软化除盐术语工业用水软化除盐的术语及其含义1. 软化水 softened water除掉大部分或全部钙、镁离子后的水。
2. 除盐水 demineralized water通过不同水处理工艺系统，去除悬浮物和无机析阳、阴离子等水中杂质后，所得的成品水统称。
3. 高纯水 high-purity water,ultra-high purity water主要指水的温度为25０Ｃ时，电导率小于０.1us/cm ,pH值为6.8-7.0及去除其他杂质和细菌的水。
4. 除硅 desilication,silica removal采用离子交换或其他方法除掉水中二氧化硅的过程。
5. 脱碱 dialkalization采用化学或离子交换法除掉或减少水中的碳酸氢根离子的过程。
6. 酸洗 acid cleaning采用酸去除设备或离子交换剂上不溶于水的沉积物的过程。
7. 石灰浆 lime slurry石灰经消化后与水混合呈糊状的浆液。
8. 石灰乳 milk of lime石灰浆用水稀释后的混浊液。
9. 树脂污染 resin fouling树脂的表面和孔隙中积累污垢或树脂的交换基团上吸附了不可逆交换离子的污染物质。
10. 树脂降解 resin degradation阴树脂受氧化剂和高温作用，它的季胺渐渐转为叔、仲、伯胺，而使其碱性减弱，表现出强碱交换基团的数量渐渐减少。
11. 离子交换剂 ion exchanger能与水中离子进行交换反应的材料。
有离子交换树脂、磺化煤等。
12. 离子交换树脂 ion exchange resin由高分子化合物的交联剂经聚合反应而生成的离子交换剂。
13. 弱碱性阴离子交换树脂 weak-base exchange resin主要交换基团为伯、仲、叔胺基的阴离子交换树脂。
14. 强碱性阴离子交换树脂 strong-base anion exchange resin主要交换基团为季胺基的阴离子交换树脂。
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。
【3】第二章 水的物理化学处理方法(3)
除盐
H＋型阳离子交换柱 OH－型阳离子交换柱
6、离子交换法在处理工业废水中的应用
离子交换法近年来被广泛地应用于回收工业废 水中的有用物质和去除有毒物质。
【1】处理含铬废水 含铬废水是一种常见的废水，主要含有以 CrO42-和 Cr2O72-形态存在的六价铬以及少量的以Cr3+形态存在的 三价铬。经预处理后，可用阳树脂去除三价铬离子和其 他阳离子，用阴树脂去除六价铬离子，并可回收铬酸， 实现废水在生产中的循环使用。
再生剂的选择
• 强酸性阳离子交换树脂可用HCl或H2SO4等强酸及
NaCl、Na2SO4等再生。
• 弱酸性阳离子树脂可以用HCl、H2SO4等再生。
• 强碱性阴离子交换树脂可用NaOH等类强碱及NaCl
再生，
• 弱碱性阴离子树脂可以用NaOH、Na2CO3、
NaHCO3等再生。
5、离子交换法在给水处理中的应用
环 境 工 程 学
第二章 水的物理化学处理方法
水中的杂质：ห้องสมุดไป่ตู้
粗大颗粒物质：格栅、筛网、沉砂 按颗粒的大小 悬浮物质和胶体物质：沉淀、混凝 溶解性物质
第二章 水的物理化学处理方法
第三节 水中溶解物质的去除
一、水的软化和除盐
二、离子交换法
三、吸附法
四、膜分离技术
第三节 水中溶解物质的去除
天然水体 阳离子 阴离子 溶解气体 Ca2+、Mg2+、Na+、K+ CO32-、HCO3- 、SO42-、ClO2、CO2
3、水质对树脂交换能力的影响
1）悬浮物和油脂
• 废水中的悬浮物会堵塞树脂孔隙，油脂会包住树 脂颗粒，都会使交换能力下降。因此当这些物质 含量较多时，应进行预处理。预处理的方法有过 滤、吸附等。
除盐水和软化水概念比较
在日常生活中，我们经常见到水壶用久后内壁会有水垢生成。
这是什么原因呢？原来在我们取用的水中含有不少无机盐类物质，如钙、镁盐等。
这些盐在常温下的水中肉眼无法发现，一旦它们加温煮沸，便有不少钙、镁盐以碳酸盐形成沉淀出来，它们紧贴壶壁就形成水垢。
我们通常把水中钙、镁离子的含量用“硬度”这个指标来表示。
硬度1度相当于每升水中含有10毫克氧化钙。
低于8度的水称为软水，高于17度的称为硬水，介于8～17度之间的称为中度硬水。
雨、雪水、江、河、湖水都是软水，泉水、深井水、海水都是硬水。
溶解于水中盐类等电解质，当水通过强酸性H+型阳树脂层，水中各种阳离子均被树脂上的H+置换到水中，使其出水显酸性，其水中含有相当量的碳酸通过除碳器除去2氧化碳。
除碳后的水再经过强碱CH型阴树脂层后，水中各种阴离子均被树脂上的CH置换到水中，与水中的H+结合成水，将水中各种盐类几平除尽，这种水被称为除盐水。
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。
第九章 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
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
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。
水处理工程：第7章离子交换
本节思考题
(1) Na型树脂和H型树脂的交换特性有何不同？ (2) 请画出基本的离子交换软化系统和脱碱软化系统， 并简述系统原理。
41
第4节 离子交换除盐
一、阴离子树脂特性 二、复床除盐 三、混合床除盐
42
一、阴离子树脂特性
阴树脂是在粒状高分子化合物母体的最后处理阶段导 入各种胺基（NH3中的氢原子被烃基取代）而成的。 1. 强碱性阴离子树脂 氨（NH3)水解生成NH4OH, 其中的四个氢原子为四个烃基取代
1第7章离子交换ionexchange2第11节软化与除盐概述第22节离子交换原理第33节离子交换软化第44节离子交换除盐第55节离子交换器第66节离子交换处理工业废水本章内容3第1节软化与除盐概述一水中常见溶解离子二硬度表示方法三水的纯度表示方法四软化和除盐基本方法4离子
第7章 离子交换 （Ion exchange）
q / q0 1 − q / q0
=
K
B+ A+
1
c −
/ c0 c / c0
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
19
二、离子交换平衡
二价对一价的离子交换反应通式：
2R-A+ + B2+ R2-B2+ +2A+
软化，以硬度离子泄漏为准
31
一、阳离子树脂特性
3. 弱酸型RCOOH （目前应用广的主要是丙烯酸型）
... CH CH2 CH CH2 ...
COOH
... CH CH2 CH CH2 ...
工业用水软化除盐设计规范
工业用水软化除盐设计规范主编部门：中华人民共和国水利电力部批准部门：中华人民共和国国家计划委员会施行日期：1988年4月1日关于发布《工业用水软化除盐设计规范》的通知计标〔1987〕1244号根据原国家建委（81）建发设字第546号文的通知，由水利电力部会同有关部门共同制订的《工业用水软化除盐设计规范》，已经有关部门会审，现批准《工业用水软化除盐设计规范》GBJ109—87为国家标准，自一九八八年四月一日起施行。
本标准由水利电力部管理，其具体解释工作等由水利电力部西北电力设计院负责。
出版发行由我委基本建设标准定额研究所负责组织。
国家计划委员会一九八七年七月二十五日编制说明本规范是根据原国家基本建设委员会（81）建发设字第546号文通知的要求，由我部西北电力设计院负责主编，并会同有关部门的设计单位共同编制而成。
在本规范编制过程中，遵照我国经济建设的有关方针政策，结合国内现有技术经济状况，进行了较为广泛的调查研究，认真总结了全国各地的实践经验，征求了全国有关设计、施工、科研和高等院校等单位的意见，最后由我部会同有关部门审查定稿。
本规范共分六章和三个附录。
其主要内容有：总则、水处理站、软化和除盐、后处理、药品贮存和计量、控制及仪表等。
鉴于本规范系初次编制，在执行过程中，请各单位结合工程实践，认真总结经验，注意积累资料。
如发现需要修改和补充之处，请将意见和资料寄水利电力部西北电力设计院（西安市），并抄送水利电力部电力规划设计院（北京市六铺炕），以便今后修订时参考。
水利电力部1987年7月第一章总则第1.0.1条工业用水软化、除盐设计，必须认真执行国家的技术经济政策，结合工程特点，合理选用水源，节约能源和水资源，保护环境，改善劳动条件，提高经济效益，并便于安装、操作和维修，做到技术先进，工艺合理，安全适用。
第1.0.2条本规范适用于新建、扩建和改建的工业用水软化、除盐工程的设计。
第1.0.3条工业用水软化、除盐系统的设备和厂房是分期建设或一次建成，应根据主体工程建设规划、生产特点、原水和供水条件（供水量、水压、水质等要求）综合考虑并经技术经济比较确定。
工业用水软化除盐设计规范
工业用水软化除盐设计规范主编部门：中华人民共和国水利电力部批准部门：中华人民共和国国家计划委员会施行日期：1988年4月1日关于发布《工业用水软化除盐设计规范》的通知计标〔1987〕1244号根据原国家建委（81）建发设字第546号文的通知，由水利电力部会同有关部门共同制订的《工业用水软化除盐设计规范》，已经有关部门会审，现批准《工业用水软化除盐设计规范》GBJ109—87为国家标准，自一九八八年四月一日起施行。
本标准由水利电力部管理，其具体解释工作等由水利电力部西北电力设计院负责。
出版发行由我委基本建设标准定额研究所负责组织。
国家计划委员会一九八七年七月二十五日编制说明本规范是根据原国家基本建设委员会（81）建发设字第546号文通知的要求，由我部西北电力设计院负责主编，并会同有关部门的设计单位共同编制而成。
在本规范编制过程中，遵照我国经济建设的有关方针政策，结合国内现有技术经济状况，进行了较为广泛的调查研究，认真总结了全国各地的实践经验，征求了全国有关设计、施工、科研和高等院校等单位的意见，最后由我部会同有关部门审查定稿。
本规范共分六章和三个附录。
其主要内容有：总则、水处理站、软化和除盐、后处理、药品贮存和计量、控制及仪表等。
鉴于本规范系初次编制，在执行过程中，请各单位结合工程实践，认真总结经验，注意积累资料。
如发现需要修改和补充之处，请将意见和资料寄水利电力部西北电力设计院（西安市），并抄送水利电力部电力规划设计院（北京市六铺炕），以便今后修订时参考。
水利电力部1987年7月第一章总则第1.0.1条工业用水软化、除盐设计，必须认真执行国家的技术经济政策，结合工程特点，合理选用水源，节约能源和水资源，保护环境，改善劳动条件，提高经济效益，并便于安装、操作和维修，做到技术先进，工艺合理，安全适用。
第1.0.2条本规范适用于新建、扩建和改建的工业用水软化、除盐工程的设计。
第1.0.3条工业用水软化、除盐系统的设备和厂房是分期建设或一次建成，应根据主体工程建设规划、生产特点、原水和供水条件（供水量、水压、水质等要求）综合考虑并经技术经济比较确定。
GBJ 109-87 工业用水软化除盐设计规范
第二步
第三步
再生剂
再生剂
再生剂
浓度 (%)
流速 (m/h)
占 总量百
分
浓度 (%)
流速 (m/h)
三、浮动床进水含盐量为 300～500mg/L；总阳离子为 100～200mg/L(以 CaCO3 表示)； 强酸阴离子为 50～125mg/L(以 CaCO3 表示)。设备出水量大于 100 m3/h。
四、移动床进水含盐量小于 300mg/L；总阳离子为 100～200mg/L(以 CaCO3 表示)；强 酸阴离子 50～125mg/L(以 CaCO3 表示)，且水质较稳定。设备出水量大于 100m3/h。
第 3.3.6 条 采用弱型树脂时，离子交换器应选用顺流再生固定床。
第 3.3.7 条 经常间歇运行的系统，不宜采用浮动床以及单塔单周期移动床和两塔连续再
生移动床。
第 3.3.8 条 一级离子交换器的台数，不宜少于两台，当一台检修(或离子交换树脂复苏)，
其余设备和水箱能满足正常供水和自用水的要求时，可不设检修备用。
第 3.3.11 条 用于软化和除盐的离子交换器，当采用硫酸分步再生时，再生液浓度、酸
量分配和再生液流速，可按表 3.3.11 选择。
第 3.3.12 条 离子交换剂应有贮存和装卸设施。
第 3.3.13 条 离子交换剂的年补充率宜符合以下规定：
表 3.3.11 硫酸分步再生数据选择
再生
分步
方式
第一步
第 3.2.3 条 石灰软化处理并要求除硅酸盐时，可加入氧化镁或白云石粉。原水应加热至 40±1℃。
表 3.2.1 软化系统选择
出水水质
进水水质
系统名称及 代号
硬度 (mg/L， 以 CaCO3
水的化学除盐和水的离子交换软化有什么不同
水的化学除盐和水的离子交换软化有什么不同?从处理工艺上讲,水的化学除盐和水的离子交换软化有如下不同:①除去水中的离子不同。
软化仅要求除去水中的硬度离子(如Ca²﹢、Mg²﹢等) 和碱度(如HCO3﹣),而化学除盐则必须把水中的全部成盐离子(阳、阴离子) 都除掉。
②处理工艺中使用的离子交换树脂不同。
因为软化只要求除去水中的硬度和碱度,所以它可以只使用阳离子交换树脂而化学除盐要除去水中全部成盐离子,所以必须同时使用强酸性阳离子交换树脂和强碱性阴离子交换树脂, 而且不能使用“盐型”树脂(即RNa、RCl一类的树脂)。
这是因为“盐型”树脂虽然可以除去水中的成盐离子, 但又生成新的成盐离子,使水的含盐量没有“本质”的变化。
如:RNa KHSiO3+RK + NaHSiO再如:RCl+NaHS03—→ RHSiO3+NaCl所以要除去水中的成盐离子,则必须同时使用强酸阳树脂和强碱阴树脂: RHROH+ NaHSiO3→RNa/RHSiO3+H2O③使用的再生剂不同。
水的离子交换软化,其树脂失效后可以用盐类来再生。
如再生Na型离子交换树脂就可以用食盐做再生剂:R2Ca+2NaCl—→2RNa+CaCl2在化学除盐工艺中,离子交换树脂失效后,再生剂必须为强酸(HCl或H2SO4) 和强碱(NaOH),不能使用盐类作再生剂。
因为当化学除盐工艺的离子交换树脂用盐类再生后,会使树脂转变成“盐型”树脂。
而前面讲过,“盐型”树脂用于化学除盐后, 只会改变水中成盐离子的型式,而不能除去水中成盐离子。
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什么是原水、软化水、除盐水、纯水和超纯水
什么是原水、软化水、除盐水、纯水和超纯水？
（1）原水是指未经过处理的水。
从广义来说，对于进入水处理
工序前的水也称为该水处理工序的原水。
例如由水源送入澄清池处理的水称为原水。
（2）软化水是指将水中硬度（主要指水中钙、镁离子）去除或
降低一定程度的水。
水在软化过程中，仅硬度降低，而总含盐量不变。
（3）除盐水是指水中盐类（主要是溶于水的强电解质）除去或
降低到一定程度的水。
其电导率一般为1.0～10.0μS/cm，电阻率（25℃）（0.1～1.0）×106Ω·cm，含盐量为1～5mg/L。
（4）纯水是指水中的强电解质和弱电解质（如SiO2、CO2等），去除或降低到一定程度的水。
其电导率一般为：1.0～0.1μS/cm，电阻率（1.0～10.0）×106Ω·cm。
含盐量<1mg/L。
（5）超纯水是指水中的导电介质几乎完全去除，同时不离解的
气体、胶体以及有机物质（包括细菌等）也去除至很低程度的水。
其电导率一般为0.1～0.055μS/cm，电阻率（25℃）>10×1050cm，含盐量<0.1mg/L。
理想纯水（理论上）电导率为0.05μS/cm，电阻率（25℃）为18.3×106Q·cm。
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磺化
H2SO 4 CH SO 3H CH2 CH CH2 SO 3H CH CH2 CH
分子量 184.2
SO 3H CH2 CH CH2
SO 3H
活性基 团
4. 离子交换树脂的性能参数
（1）交联度 表征骨架性能的参数
是指交联剂在反应物中所占的质量分数 交联度大， 树脂孔隙 小 ，交换反应速度 慢 ，选择性 高 。 交联度小， 树脂孔隙 大 ，交换反应速度 快 ，选择性 低 。
R-N+H3 OH-
R-L + M
(R-L)nM
3.树脂的生产过程
聚苯乙烯磺酸型阳离子交换树脂
CH=CH2 + CH=CH2 CH=CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH2
聚合
CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH
交联剂
交联作用
CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH2 CH CH2
暗绿二叉摇蚊
花翅摇蚊雄成虫
花翅摇蚊雌成虫
花翅摇蚊卵块和 其中螺旋状排列
三龄花翅摇蚊幼虫
②石灰—苏打法
③磷酸盐法
作业题：处理水量为240吨/日，原水情况如下表
浓 度 （ mg/l ） 离子 Na + Ca2+ Mg 2+ Fe2+ Cl－ SO42－ NO3 － HCO3－ 36.5 176.8 48.0 1.5 141.1 51.4 痕量 530.9
（4）密度
湿真密度 =？ 湿视密度=？
（5）有效pH值范围
树脂类型 强酸型 弱酸型 强碱型 弱碱型
pH值范围
1--14
5--14
1--12
0--7
（6）含水率和溶胀性
含水率 =？ 溶胀？
5.命名
001×7 111×7 D202
代表什么意思？
6.不同类型离子交换树脂的比较 （1）苯乙烯和丙烯酸系
水质工程学
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 降 水 大陆
地面 水
风
水汽 风
山 脉
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
城市生活饮用水 工业用水 回用
给水处理
污水处理
给水处理
污水处理
取水 天然水体
排水
取水 天然水体
排水
图2 水的社会循环
二、水中杂质的分类
弱酸型 —COOH —OH
+(CH ) OH— N 3 3 强碱型 —N+H3 OH弱碱型 —N+H R OH2 —N+HR2 OH-
阴离子交换树脂
交换基为碱性，阴离 子发生交换
R-NH2 + H2O
螯合树脂
R-N+H3 OH-
含有特殊螯合基团的树脂
特殊交换树脂
电子交换树脂，含有氧化还原功能基团
1.离子交换树脂的分类
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) HCO3-(3.0) Mg2+(1.5) SO42-(1.5) Mg(HCO3)2MgSO Na2SO4 (1.0) 4 (0.5) (1.0) Na+(2.5)（K+） Cl-(1.5)
（四）离子交换的基本原理
(NaCl
硬水
再生剂 （NaCI）
R2Ca
RNa
软水
再生废液
反应方程式
？
Ion exchange softeners replace Ca++ and Mg++ with Na+ ions. Zeolite medium is recharged with Na+ by NaCl brine when depleted.
第二节 水的软化
一、水的硬度及其表示方法 硬度：Ca2+、Mg2+总浓度： 单位：国内：meq/1， mmol/1 国外：德国度：1°＝10mgCaO/l 法国、美国：mgCaCO3/l 1meq=2.8度=50mgCaCO3/l 软化：去除硬度的工业过程。
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-
离子交换树脂与电解质溶液接触时发生离子交换反应 R-A+ + B+ R-B+ + A+
K
[ B ]r [ A ] [ A ]r [ B ]
K——选择性系数，也叫分离因素 衡量树脂对离子的亲和力的大小的参数
亲和力
半径小
水合离子的半径
K
离子的电荷
K
电荷数 亲和力的差异
离子交换分离的基础
工业用水水质标准 食品、饮料 医药卫生 造纸、纺织 电子 锅炉 …………..
四、腐蚀与结垢
工业用水中最常见的危害： 水对管道和容器的腐蚀 产生沉积物，即结垢。 1、腐蚀
2、结垢 水垢的成分？ 管壁结垢的影响？
美国新英格兰区19个城市，沥青衬里铸铁 管30年后，输水能力损失52%。
锅炉 水垢的导热系数远低于锅炉，而成为很 大的热阻。 钢材导热系数为39kcal/m2· h· ℃，而厚度 2-3mm的水垢为1.5 kcal/m2· h· ℃
凝胶型
依结构特征分
大孔型
等孔型
1.离子交换树脂的分类
苯乙烯系
依单体种类分
酚醛系
丙烯酸系
2. 树脂的结构
离子交换树脂的结构
骨架 酚醛树脂 聚乙烯树脂
带有活性基团的网状高分子聚合物
OH + CH2O
CH=CH2 + CH=CH2 CH=CH2
交联剂
活性基团
酸性基团
—SO3H —COOH
—N+R3OH碱性基团 —NR 2
树脂类型 丙烯酸为骨架 苯乙烯为骨架
弱酸 强酸 强碱
最好 －
－ 最好
弱碱
再生效果好、抗污 热稳定性高、耐污 好、颗粒有弹性 差、颗粒硬、适应 高流速 同强碱 同强碱
（2）凝胶型、大孔型、等孔型的性能比较
凝胶型： 大孔型： 等孔树脂：
（三）离子交换动力学
1.七个步骤
水膜扩散控制 孔道扩散控制
Ca(HCO3)2(2.0)
NaCl(1.5)
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；
碳酸盐硬度煮 沸后分解并形 成沉淀故名暂 时硬度
钙硬度
镁硬度
暂时硬度 （碳酸盐硬度）
Ca(HCO3)2
Mg (HCO3)2
永久硬度 （非碳酸盐硬度）
煮沸后不形成沉淀， 故名永久硬度
特殊基团
活性基团的
固定离子
可交换离子或反离子
交换过程
阳离子交换树脂
R-SO3H + M+
阴离子交换树脂 RN+(CH3)3OH- + HCl R-NH2 + H2O RN+H3OH- + HCl 螯合交换树脂
R-SO3M + H+
RN+(CH3)3Cl- + H2O 水合作用 RN+H3Cl- + H2O
悬浮物和胶体是城市给水处理的主要对象
溶解杂质（溶液）：d<1nm。光线可以完全通 过，表面看清澈透明。
三、工业给水与城市给水 服务对象不同： 去除对象不同：
城市给水: 浊度、色度、部分有机物、细菌 病毒等；主要是d>1µ m的悬浮质和1nm <d<1µ m的胶体。
？
工业水处理：是为了调整和改善水质，以 防在使用过程中产生危害。主要去除d<1nm 的溶解性物质。
①石灰软化法
石灰生产过程：
石灰石
反应式
生石灰
熟石灰（石灰乳）
适用场合 石灰价格低、来源广。 石灰软化法适用于原水的碳酸盐硬度高、 非碳酸盐硬度低且对软化要求不高的场合。
石灰投加量的确定
原 水 排 污 原 水
1
2
3 4 5 6
清 水
石 灰
石灰软化的设备
7
7 9
排 渣
8
排 渣
螺旋形反应器 spiractor 特殊石灰软化设备
要求： 1、残余硬度<0.04mmol/1 2、选择合理的处理方法； 3、计算药剂用量。
CO2 pH
85.9 7.1
二、离子交换法
（一）交换剂和离子交换
无机： 有机：
（二）离子交换树脂
外观？ 颜色？ 粒径？
1.离子交换树脂的分类
阳离子交换树脂
交换基为酸性，H+与 阳离子交换
依活性基团分
强酸型 —SO3H
饱和程度曲线 ：树脂层各点的饱和程度连成的曲线。 交换带: 某一时刻正在进行交换反应的软化工作带。 饱和层：硬度开始泄漏时，树脂的交换容量得以充分利用的部 分。 保护层：硬度泄漏时，树脂的交换容量部分利用的部分。
见动画
(五)离子交换操作过程
硬水 反洗排水 再生剂 正洗水
软水 （1）软化
结论
1 、石灰只能去除暂时硬度，而保留永久 硬度； 2 、去除等当量钙暂时硬度的石灰耗量是 去除镁暂时硬度的一半； 3、石灰可去除碱度； 4、石灰可减少含盐量； 5、经软化后水的硬度为永久硬度+0.4— 0.6mg/L。