鍋爐水處理1-4章

鍋爐水處理劉少軍水處理的任務(wù)水處理的重要性水處理的任務(wù)水處理的任務(wù)及重要性

供給數(shù)量足夠,質(zhì)量合格的鍋爐給水,汽機冷卻水.監(jiān)測蒸汽品質(zhì),及時發(fā)現(xiàn)和消除設(shè)備故障,防止因水,汽品質(zhì)不良而造成的鍋爐汽水系統(tǒng)的腐蝕、結(jié)垢、積鹽和污堵等隱患.從化學(xué)方面保證設(shè)備的安全,經(jīng)濟(jì)運行.水處理的主要任務(wù)如果不能很好地控制鍋爐水質(zhì)，就會給鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運行帶來嚴(yán)重的影響，主要表現(xiàn)在：（1）結(jié)垢（2）腐蝕（3）影響蒸汽品質(zhì)水處理的重要性2023/2/12023/2/1化學(xué)的基本概念酸、堿、鹽、氧化物電離平衡第二章化學(xué)基本知識2023/2/12.1化學(xué)的基本概念溶液是一種或一種以上物質(zhì)分散到另一種物質(zhì)里所形成的均一穩(wěn)定的混合物。溶液=溶質(zhì)+溶劑濃度一定量的溶液里所含溶質(zhì)的量叫做溶液的濃度。1百分比濃度100克溶液中所含溶質(zhì)的克數(shù)2重容百分比濃度1升溶液中所含溶質(zhì)的克數(shù)或毫克數(shù)mg/l，g/l3物質(zhì)的量的濃度（摩爾濃度）

——1升溶液中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量（摩爾數(shù)）mol/l，mmol/l2023/2/12.1化學(xué)的基本概念PH值PH值是衡量水體的酸堿度的一個值，范圍是0~14，是水體中氫離子濃度的Lg負(fù)數(shù)，pH<7為酸性，越小酸性越強，pH=7為中性，pH>7為堿性，越大堿性越強。溶解度在一定溫度下，100克水中，所能溶解溶質(zhì)的克數(shù)。溶度積在一定溫度下難溶電解質(zhì)飽和溶液中相應(yīng)的離子之濃度的乘積當(dāng)溶液中這兩種離子的濃度的乘積等于該物質(zhì)的KSP時，就開始出現(xiàn)沉淀。因此，物質(zhì)的KSP越小，沉淀就越易產(chǎn)生

酸是指能夠產(chǎn)生H+一類物質(zhì)的總稱。常用的酸有：鹽酸、硫酸和硝酸等，它們在水溶液中能電離出氫離子和酸根陰離子。酸分子中都含有氫原子，所以此類物質(zhì)都具有一定的共性，其共性主要表現(xiàn)在化學(xué)性質(zhì)上。 （一）酸溶液能使藍(lán)色石蕊試紙顯紅色，酸溶液不能使酚酞顯色。(石蕊試紙是一種酸堿指示劑，遇酸變紅色，遇堿變藍(lán)色） （二）酸和金屬氧化物反應(yīng)生成鹽和水。 （三）酸與堿作用生成鹽和水。 （四）酸和鹽作用生成新鹽和新酸。 （五）酸和金屬作用生成鹽和氫氣。2023/2/12.2酸、堿、鹽、氧化物酸及其一般性質(zhì)堿是指能夠接受氫離子的一類物質(zhì)的總稱。常用的堿為：氫氧化鈉、氫氧化鈣等，它們在水溶液中能電離出金屬陽離子和氫氧根陰離子。 堿的共同的化學(xué)性質(zhì)主要表現(xiàn)在： （一）堿的水溶液能使藍(lán)色石蕊試紙顯藍(lán)色，使酚酞指示劑變紅。 （二）堿能與酸反應(yīng)生成鹽和水。 （三）堿與非金屬氧化物反應(yīng)生成鹽和水。 （四）堿和鹽作用生成新堿新鹽。 （五）不溶于水的堿加熱會分解為金屬氧化物和水。2023/2/1堿及其一般性質(zhì)2.2酸、堿、鹽、氧化物鹽是指電離時生成金屬陽離子和酸根陰離子的化合物。根據(jù)鹽組成不同，可分為：正鹽、酸式鹽、堿式鹽、復(fù)鹽等。（一）鹽的一般物理性質(zhì)固體，大部分是白色結(jié)晶，少量鹽呈各種不同顏色。不同的鹽在水中溶解性能差別很大，有的溶于水，有的不溶于水。（二）鹽的一般化學(xué)性質(zhì)1、鹽和金屬作用生成新鹽和另一種金屬2、鹽與堿作用生成新鹽和新堿3、鹽與酸作用生成新鹽和新酸4、鹽與鹽作用生成兩種新鹽2023/2/12.2酸、堿、鹽、氧化物鹽及其一般性質(zhì) 氧化物是由氧和另一種元素（金屬或非金屬）組成的化合物。 （一）堿性氧化物凡能和酸作用生成鹽和水的氧化物，稱為堿性氧化物。 （二）酸性氧化物 凡能和堿作用生成鹽和水的氧化物，稱為酸性氧化物。 （三）兩性氧化物 凡既能和酸又能與堿起反應(yīng)生成鹽和水的氧化物稱為兩性氧化物。 （四）惰性氧化物 凡既不能和酸又不能與堿起反應(yīng)生成鹽和水的氧化物稱為惰性氧化物。2023/2/12.2酸、堿、鹽、氧化物氧化物及其一般性質(zhì)

（一）電解質(zhì)與非電解質(zhì) 凡溶解于水后或在熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電的物質(zhì)叫電解質(zhì)。 凡在干燥和溶化狀態(tài)或水溶液中都不能導(dǎo)電的物質(zhì)叫非電解質(zhì)。 （二）強電解質(zhì)和弱電解質(zhì) 凡在水溶液或在熔融狀態(tài)下，全部電離成離子的物質(zhì)叫做強電解質(zhì)。如：強酸（H2SO4,HCL,HNO3)、強堿（NaOH)和大部分鹽類。 凡在水溶液中，只有部分電離成離子的物質(zhì)叫做弱電解質(zhì)。如弱酸（H2CO3）、弱堿（氨水）和水。

（三）電離過程電解質(zhì)溶于水或受熱熔化而離解成自由移動的離子的過程叫做電離。2023/2/12.3電離平衡2.3.1電解質(zhì)及其電離2023/2/1在一定條件(如溫度、濃度)下,當(dāng)電解質(zhì)分子電離成離子的速率和離子重新結(jié)合生成分子的速率相等時，電離過程就達(dá)到了平衡狀態(tài)，這叫做電離平衡。電離平衡常數(shù)：Ki=[H+][Ac-]/[HAc]一元弱酸HAcH++Ac-一元弱堿NH3·H2ONH4++OH-電離平衡常數(shù):Ki=[NH4+][OH-]/[NH3·H2O]

2.3電離平衡水的電離平衡和PH值2023/2/1電離度（α）定義：達(dá)到電離平衡時弱電解質(zhì)的電離百分率，用表示。α=已電離的電解質(zhì)分子數(shù)原來電解質(zhì)的總分子數(shù)×100%2.3電離平衡2023/2/1一、水的電離1.水的電離平衡H2O+H2Oc(H+)·c(OH-)c(H2O)·K電離

=Kwc(H+)·c(OH-)c(H2O)K電離

=水的離子積H++OH-H2OH3O++OH-(水的自偶電離，吸熱過程)2.3電離平衡水的電離平衡和PH值2023/2/1KW=c(H+)·c(OH-)2.水的離子積常數(shù)：KW的意義（1）KW揭示了在任何水溶液中均存在水的電離平衡，都有H+和OH-的共存。（2）KW只與溫度有關(guān)，與溶液的性質(zhì)無關(guān)。溫度一定，Kw一定。

（3）溫度升高，KW值增大，表明升溫有助于水的電離程度增大。25oC時水的離子積常數(shù)KW=c(H+)

?c(OH-)=10-142.3電離平衡水的電離平衡和PH值2023/2/1

溶液的酸堿性

c(H＋)=c(OH－)

c(H＋)＞c(OH－)

c(H＋)＜c(OH－)

中性溶液酸性溶液堿性溶液2.3電離平衡水的電離平衡和PH值2023/2/12.溶液的pH化學(xué)上常用c（H＋）的負(fù)常用對數(shù)表示溶液酸堿性的強弱：

pH=－lg｛c（H＋）｝意義：pH大小能反映出溶液中c(H＋)(或c(OH－))的大小.即能表示溶液的酸堿性強弱。常溫

c(H+)與pH、溶液酸堿性的關(guān)系：10-510-410-310-210-110-710-810-910-1010-1110-1210-1310-1410-65432178910111213146c(H+)增大，pH減小酸性增強c(H+)減小，pH增大堿性增強2.3電離平衡水的電離平衡和PH值2023/2/1

pH測定的方法（1）酸堿指示劑酸堿指示劑用于粗測溶液的pH范圍。如石蕊試紙（紅色和藍(lán)色）可用來定性判斷溶液的酸堿性。（2）PH試紙pH試紙可用于粗略測量溶液的pH值。強調(diào)：①不能把試紙放到待測液中測定。②在測定溶液pH時，pH試紙不能用水濕潤。使用方法：使用pH試紙測溶液的pH時，把小塊pH試紙放在表面皿（或玻璃片）上，用醮有待測液的玻璃棒點在試紙的中部，試紙變色后，與標(biāo)準(zhǔn)比色卡比較來確定溶液的pH。（3）精確測定：pH計（酸度計）2.3電離平衡水的電離平衡和PH值2023/2/1觀察與思考問題1.氨水為什么使酚酞顯紅色？2.影響紅色深淺的主要因素是什么？3.為什么氨水中加入固體氯化銨后紅色變淺？2.3電離平衡同離子效應(yīng)2023/2/12.3電離平衡同離子效應(yīng)分析2.[OH–]越大，溶液紅色越深。3.由于氯化銨是強電解質(zhì)，能完全電離出NH4+,溶液中[NH4+]增大，使氨水電離平衡向左移動，從而降低了氨水的電離度，使溶液中[OH–]減小。1.氨水中滴加酚酞溶液顯紅色，是由于氨水能電離出OH–。2023/2/12.3電離平衡同離子效應(yīng)

在弱電解質(zhì)溶液中加入與該弱電解質(zhì)具有相同離子的強電解質(zhì)，使弱電解質(zhì)電離度降低的現(xiàn)象稱為同離子效應(yīng)。2023/2/12.3電離平衡緩沖溶液

能對抗外來少量強酸、強堿或適當(dāng)稀釋，而保持溶液的pH幾乎不變的作用稱為緩沖作用。具有緩沖作用的溶液稱為緩沖溶液。

加少量水稀釋時，緩沖溶液的pH也能基本不變。

必須指出，緩沖溶液的緩沖作用是有限度的。當(dāng)外加的酸或堿量過多時，緩沖溶液就會失去緩沖作用，溶液的pH也將發(fā)生明顯改變。2023/2/1以NH3·H2O—NH4Cl緩沖對為例說明緩沖溶液的作用原理。

2.向此溶液中加少量強酸，NH3·H2O電離產(chǎn)生的OH_與外來少量的H+

結(jié)合生成H2O，平衡向右移動，補充了消耗掉的OH_

，再次平衡時，[OH_]幾乎不變，[H+]也幾乎不變，pH幾乎不變。

1.由于同離子效應(yīng)，溶液中存在大量的NH3和。2.3電離平衡緩沖作用2023/2/12.3電離平衡緩沖作用

3.向此溶液中加少量強堿，溶液中大量存在的NH4+與外來少量的OH_結(jié)合生成NH3·H2O，平衡向左移動，再次平衡時，[OH_]幾乎不變，[H+]也幾乎不變，pH幾乎不變。2023/2/1。第三章鍋爐用水概述天然水的特點天然水中的雜質(zhì)鍋爐用水水源及名稱水質(zhì)不良對鍋爐的危害工業(yè)鍋爐用水的主要評價指標(biāo)水是世界上分布最廣的物質(zhì)，幾乎占據(jù)著地球表面的四分之三，構(gòu)成了洋、江、海、湖；此外，在高山上和地球南北兩極，還常年有積雪和冰，地層中存在大量的地下水，大氣中也有相當(dāng)數(shù)量的水蒸氣。地面水主要來自雨水，地下水主要來自地面水，而雨水又來自地面水和地下水的蒸發(fā)。因此，水在自然界中是不斷循環(huán)的。水在自然界循環(huán)的運動中是一種溶解能力很強的溶劑，能溶解大氣中、地表面和地下巖層里邊的許多物質(zhì)，從而使天然水中不同程度地含有各種雜質(zhì)。水是人們?nèi)粘Ｉ钆c工業(yè)部門的生產(chǎn)過程中不可缺少的物質(zhì)。由于水的用途不同，人們對水提出了各種不同的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。如采用鍋外處理的低壓鍋爐給水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求鈣、鎂離子總量不大于0.03mmol/L。2023/2/13.1天然水的特點及我國天然水的分布

3.1.1概述2023/2/13.1天然水的特點及我國天然水的分布3.1.2天然水的特點天然水中，雨、雪最為純潔。但在下降過程中與大氣中混有的各種雜質(zhì)相遇，如氧、二氧化碳、氮、硫化氫和灰塵等，使水質(zhì)受到污染。

(一)大氣降水

大氣降水是指大氣圈中的水蒸氣和由水蒸氣冷凝并處于高度分散狀態(tài)的細(xì)小水滴，它除含有O2、CO2、N2及一些惰性氣體外，還含有少量的離子組分。這些離子組分主要來自海水飛濺的細(xì)小鹽晶、陸地飛揚的塵埃、火山灰的可溶性鹽類以及人類釋放的各種污染物。由于大氣降水在降落的過程中，對大氣進(jìn)行了“洗滌”，所以大氣降水的離子組分不僅決定于大氣降水本身的化學(xué)組成、降雨量大小以及空氣中干雜質(zhì)的種類與數(shù)量，而且還取決于降水時的物理條件，如降水形式(雨、雪)、氣溫、風(fēng)向、云雨高度和雨前天氣等。大氣降水的硬度一般不大于70~100μmol/L，含鹽量一般不大于40~50mg/L。這種天然水體雖然純度較高，適宜作為鍋爐用水的水源，但難以收集，不能采用。2023/2/13.1天然水的特點及我國天然水的分布3.1.2天然水的特點2023/2/1(二)江河水

江河水易受自然條件影響，是水源中最為活躍的部分，其化學(xué)組分具有多樣性與易變性。這是因為，江河水在時間與空間上都有很大的差異。通常，河水中懸浮物和膠體雜質(zhì)含量較多，濁度高于地下水。我國幅員遼闊，大小河川縱橫交錯，自然地理條件相差懸殊。因而，各地區(qū)江河水的濁度相差很大。甚至同一條河流的化學(xué)組分在冬季與夏季、晴天和雨天可能有很大的變化，在上游與下游也有很大差異，濁度也相差很大。我國黃土高原、黃河水及海河水系，水土流失嚴(yán)重，河水含沙量大。暴雨時，少則幾kg/m3，多則幾十、上百kg/m3。冬季濁度有時僅幾十度至幾百度。華東、華北和西南地區(qū)大部分河流，濁度均較低，平均濁度50~500度。

江河水的含鹽量及硬度較低，含鹽量一般在50~500mg/L。江河水最大的缺點是易受工業(yè)廢水、生活污水及其它各種人為污染，因而水的色、臭、味變化大，有毒或有害物質(zhì)大量進(jìn)入水體。水溫不穩(wěn)定，夏季常不能滿足工業(yè)用水要求。

3.1天然水的特點及我國天然水的分布3.1.2天然水的特點2023/2/1(三)湖泊及水庫水

湖泊及水庫水主要由河水補給，水質(zhì)與河水類似。但由于湖水流動性小，儲存時間長，經(jīng)過長期自然沉淀，濁度較低，只有在風(fēng)浪時濁度上升。水的流動性小，透明度高，又給水中生物特別是藻類的繁殖創(chuàng)造了良好的條件。因而，湖水一般含藻類較多，使水產(chǎn)生色、臭、味。因為湖水進(jìn)出水交替緩慢，停留時間比河水長，當(dāng)含有較多的氮與磷時，就會使湖水富營養(yǎng)化。一般認(rèn)為，只要總磷與無機氮的含量分別超過20μg/L和300μg/L時。就認(rèn)為水體已處于富營養(yǎng)化狀態(tài)。由于湖水不斷得到補給，，又不斷蒸發(fā)，故含鹽量往往比河水高。按含鹽量分，有淡水湖、微咸水湖和咸水湖，前兩種基本上可作為工業(yè)用水水源，而后一種則完全不行

3.1天然水的特點及我國天然水的分布3.1.2天然水的特點2023/2/1(四)地下水

水在地層滲透過程中，懸浮物和膠體己基本或大部分除掉，水質(zhì)清澈，且水源不易受到外界污染和氣溫影響，因而水質(zhì)較穩(wěn)定。由于地下水流經(jīng)巖層時，溶解了各種可溶性物質(zhì)，故水的含鹽量通常高于地表水(海水除外)。至于含鹽量的多少及鹽類的成分，則取決于地下水流經(jīng)地層的礦物質(zhì)成分、地下水層深和與巖石接觸時間等。我國水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜，各地區(qū)地下水含鹽量相差很大，但大部分在200~500mg/L之間。一般情況下，多雨地區(qū)如東南沿海地區(qū)及西南地區(qū)，由于地下水受大量雨水補給，可溶性鹽大部分早已溶失，故含鹽量少；干旱地區(qū)如西北、內(nèi)蒙古等地，地下水含鹽量較高。地下水在地層中不能通暢流動，溶解氧量很少。如果有機物在土壤中較多，把氧氣消耗于生物后，就會進(jìn)行厭氧分解，產(chǎn)生CO2、H2S等氣體溶于水中，使水具有還原性。還原性的水可以溶解一些金屬如鐵、錳等，故地下水含鐵、錳比地表水高。

3.1天然水的特點及我國天然水的分布3.1.2天然水的特點2023/2/1對同一口井或同一井群來說，水質(zhì)一般終年很穩(wěn)定，很少受季節(jié)或外界條件的影響。但井群之間，水質(zhì)往往差別很大。對于河床附近的淺井水，其水質(zhì)情況常因季節(jié)或外界條件的影響而有較大的差別。因此，以地下水作為鍋爐用水的水源時，其水質(zhì)情況常隨供水水源的改變而改變。3.1.2天然水的特點3.1天然水的特點及我國天然水的分布2023/2/1江河水由于水溫和水質(zhì)極不穩(wěn)定，其水質(zhì)隨季節(jié)變化大，懸浮物和膠體雜質(zhì)含量高，溶解氧高且游離的二氧化碳含量高，含鹽量及硬度都較低。3.1.2天然水的特點3.1天然水的特點及我國天然水的分布地下水通常懸浮物和膠體雜質(zhì)及細(xì)菌較少，水質(zhì)和水溫比較穩(wěn)定，溶解氧低而游離的二氧化碳含量高，含鹽量及硬度都較高，通常含有Fe2+、Mn2+等離子。

湖水則與流動的河水不同，微生物的影響比較明顯。湖水中微生物及有機物的種類和數(shù)量，可因地點、氣候條件、深度而不同，從而影響到某些化學(xué)成分(pH值、CO2、鐵、含鹽量等)發(fā)生較大的變化。2023/2/1海水由于長時期的蒸發(fā)濃縮作用，含有大量的溶解鹽類，通常高達(dá)3.5％。而且，所含鹽類以氯化鈉和硫酸鎂為主，鈣、鎂離子總和達(dá)到50~70mmol/L，有時高達(dá)100~200mmol/L。3.1天然水的特點及我國天然水的分布3.1.2天然水的特點總之，由于我國幅員遼闊，地質(zhì)與氣候條件復(fù)雜，使水質(zhì)相差懸殊。所以，在確定鍋爐用水水源時，摸清水源水質(zhì)及受外界影響的情況是相當(dāng)重要的2023/2/1我國年均降雨量為648.2mm(1956~1976年平均值)，水資源總量為2.8142×1012m3／年。其中河川年徑流量為2.7115×1012m3／年。年徑流量約占全球的5.8％，居世界第六位。由于我國大部分降雨的來源是太平洋，所以形成東南多雨而西北較干旱的特點，大部地區(qū)的降雨集中在夏秋兩季，而各年的變化較大，容易引起旱澇。全國總的可分為四個水化學(xué)區(qū)域，這是由氣候、地形、土壤、地質(zhì)等各種條件決定的，它們的降水和經(jīng)流水量、含沙量、含鹽量、離子組成等水質(zhì)特征都有各自不同的特點。3.1.3我國天然水的分布概述2023/2/1包括東南沿海地區(qū)。降水量豐富而蒸發(fā)量小，因而徑流量大。土壤層薄，多花崗巖地層，故河水含沙量低，混濁度也低，相當(dāng)時間內(nèi)混濁度不過數(shù)十mg/L甚至不到10mg/L。土壤經(jīng)多年淋溶，可溶化鹽已流失。所以，潮濕區(qū)水的礦化度低、含鹽量少、硬度相應(yīng)也低，為極軟水。3.1.3我國天然水的分布(一)潮濕區(qū)包括長江流域及其以南地區(qū)，黑龍江和松花江流域之間的地區(qū)。降水量充足而蒸發(fā)量不大，故徑流量較多。礦化度一般在200mg/L左右。濕潤區(qū)水的硬度屬軟水。(二)濕潤區(qū)2023/2/1

包括黃河流域及其以北地區(qū)，到遼河流域。降水量較少而蒸發(fā)量較大，故徑流量較少，水資源貧乏。由于徑流量少，相對有較大礦化度和硬度，過渡區(qū)的水為適度硬水。3.1.3我國天然水的分布

(三)過渡區(qū)包括內(nèi)蒙古和西北地區(qū)，面積很大。降水量少而蒸發(fā)量強烈，造成徑流量很低的干旱地帶。礦化度時常達(dá)到1000mg/L以上，硬度也高，屬于硬水或極硬水。

(四)干旱區(qū)水化學(xué)分區(qū)只能反映大致概況，實際上各局部地區(qū)水質(zhì)的變化情況是復(fù)雜的。

2023/2/1

天然水中的雜質(zhì)，有的呈液態(tài)或氣態(tài)，它們大多以分子態(tài)、離子態(tài)或膠體顆粒存在于水中。如按其顆粒大小不同可以分為懸浮物、膠體和溶解物質(zhì)三大類，3.2天然水中含有的雜質(zhì)分類2023/2/1

懸浮物是指顆粒直徑約在10-4mm以上的微粒，包括泥沙、草本植物和動物有機體的微小碎片、纖維及死亡后的腐敗產(chǎn)物等。它們在水中是不穩(wěn)定的，在重力或浮力的作用下易于分離出來。比水重的懸浮物，如沙子和粘土之類的無機化合物，當(dāng)水靜置時或流速較慢時會下沉；比水輕的懸浮物，如動植物生存過程中產(chǎn)生的物質(zhì)或死亡后腐敗的產(chǎn)物，當(dāng)水靜置時會上浮。

3.2天然水中含有的雜質(zhì)懸浮物2023/2/1

膠體是指顆粒直徑約為10-6~10-4mm之間的微粒。膠體顆粒在水中有布朗運動，它們不能靠靜置的方法自水中分離出來。而且，膠體表面常因帶電荷，使同類膠體之間存在同性電荷的斥力，不易相互粘合成較大的顆粒，所以，膠體的水溶液比較穩(wěn)定。

膠體大都是由許多不溶于水的分子所組成的集合體。有些溶于水的高分子化合物也被看作膠體，因為它們的分子較大，具有與膠體相同的性質(zhì)。在天然水中，屬于前一種膠體的主要是鐵、鋁和硅的化合物。屬于后一種的多是因動植物腐爛而成的有機膠體，其中主要是腐殖質(zhì)。

3.2天然水中含有的雜質(zhì)膠體2023/2/1

溶解物質(zhì)是指顆粒直徑約在10~6mm的微粒，它們往往以離子、分子或氣體狀態(tài)存在于水中，成為均勻的分散體系，稱為真溶液。3.2天然水中含有的雜質(zhì)溶解物質(zhì)(一)離子態(tài)雜質(zhì)天然水中含有的離子種類甚多，但在一般的情況下，它們總是一些常見的離子。如按含量多少來分，可以將這些離子歸納為表3-1中的三類。其中第一類雜質(zhì)的含量常最多，是工業(yè)水處理中需要凈化的主要離子。下面重點介紹天然水中主要離子的來源。2023/2/1

鈣離子是大多數(shù)天然淡水的主要陽離子，是火成巖、變質(zhì)巖和沉積巖的基本組分。當(dāng)水與這些礦物質(zhì)接觸時，這些礦物質(zhì)會慢慢溶解，使水中含有鈣離子，如石灰石(CaCO3)和石膏(CaSO4·2H2O)的溶解。CaCO3在水中的溶解度雖然很小，但當(dāng)水中含有游離的CO2時，CaCO3被轉(zhuǎn)化為較易溶解的Ca(HCO2)2而易于溶解水中，其反應(yīng)為：CaCO3+CO2+H2O＝Ca2++2HCO3-

CaSO4·2H2O＝Ca2++2H2O+SO42-

上述反應(yīng)說明，當(dāng)天然水溶解方解石和白云石時，水中Ca2+、Mg2+的含量隨大氣中CO2含量的增加而增加。在土壤與巖石中，由于植物根系的呼吸作用或微生物對死亡植物體的分解作用，使CO2的分壓比地面大氣中CO2的分壓高10~l00倍，所以地下水中Ca2+的濃度一般比地表水高。3.2天然水中含有的雜質(zhì)1．鈣離子(Ca2+)2023/2/13.2天然水中含有的雜質(zhì)2023/2/1天然水體中含有較多的H+離子時，可使CaCO3、CaSO4·2H2O、CaSO4同時溶解，使水中鈣離子濃度大大超過HCO3-的濃度。水中Ca2+不僅能與有機陰離子形成絡(luò)合物，而且能與HCO3-生成Ca(HCO3)2離子對。當(dāng)水中SO42-的含量超過1000mg/L時，可有50％以上的Ca2+與SO42-生成CaSO4離子對。

不同天然水中鈣離子的含量相差很大，一般在潮濕地區(qū)的河水中Ca2+離子的含量比其它任何離子都高，在20mg/L左右。在干旱地區(qū)的河水中，水中Ca2+含量也較高。在封閉式的湖泊中，由于蒸發(fā)濃縮作用，可能會出現(xiàn)CaCO3沉淀或CaSO4沉淀，從而使水的類型由碳酸型變?yōu)榱蛩嵝突蜓趸镄汀?/p>

3.2天然水中含有的雜質(zhì)1．鈣離子(Ca2+)2023/2/1

鎂離子幾乎存在于所有的天然水中，是火成巖鎂礦物和次生礦及沉積巖的典型組分。當(dāng)水遇到這些礦物質(zhì)時，鎂離子進(jìn)入水中。如，MgCO3會被游離的CO2溶解，其反應(yīng)為：MgCO3+CO2+H2O＝Mg2++2HCO3-(12-3)一般，在天然水Mg2+的含量較Ca2+小，很少見到以Mg2+為主要陽離子的天然水體。在淡水中Ca2+是主要陽離子，在咸水中Na+是主要陽離子。在大多數(shù)天然水體中，Mg2+的含量一般在l~40mg/L。

2．鎂離子(Mg2+)

HCO3-是淡水的主要成分，它主要來源于碳酸礦物質(zhì)的溶解。HCO3-的含量也與水中CO2的含量有關(guān)。

水中CO32-含量與[H+]成反比，計算表明，當(dāng)水的pH＜8.3時，CO32-的含量也很少了，即在酸性與中性條件下不存在CO32-。

3．碳酸氫根離子(HCO3-)和碳酸根離子(CO32-)3.2天然水中含有的雜質(zhì)2023/2/1鈉主要存在于火成巖的風(fēng)化產(chǎn)物和蒸發(fā)巖中，鈉幾乎占地殼礦物組分的25％，其中以鈉長石中的含量最高。這些礦物在風(fēng)化過程中易于分解，釋放出Na+，所以在與火成巖接觸的地表水與地下水中普遍含有Na+。在干旱地區(qū)巖鹽是天然水中Na+的主要來源，被巖鹽飽和的水中Na+含量可達(dá)150g/L。

大部分鈉鹽的溶解度很高，所以，在自然環(huán)境中一般不存在Na+的沉淀反應(yīng)，也就不存在使水中鈉離子含量降低的情況。Na+在水中的含量在不同條件下相差非常懸殊，在咸水中Na+離子含量可高達(dá)100000mg/L以上，在大多數(shù)河水中只有幾mg/L至幾十mg/L。，在赤道附近的河水中可低至1mg/L左右。所以，在高含鹽量的水中，Na+是主要陽離子，如海水中Na+含量按重量計占全部陽離子的81％。

4．鈉離子(Na+)3.2天然水中含有的雜質(zhì)2023/2/1

在天然水中K+的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于Na+，一般為Na+含量的4％~10％。由于含鉀的礦物比含鈉的礦物抗風(fēng)化能力大，所以，Na+容易轉(zhuǎn)移到天然水中來，而鉀則不易從硅酸礦物中釋放出來，即使釋放出來也會迅速結(jié)合于粘土礦物中。

K+在一般天然水中的含量不高，而且化學(xué)性質(zhì)與Na+相似。因此，在水質(zhì)分析中常以(Na++K+)之和表示它們的含量，并取其加權(quán)平均值25作為兩者的摩爾系數(shù)5．鉀離子(K+)3.2天然水中含有的雜質(zhì)

在天然水中除了以上四種陽離子之外，在一部分地下水，中還含有Fe2+。當(dāng)含有CO2的水與菱鐵礦FeSO4或FeO的地層接觸時，發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng)：FeSO4＝Fe2++SO42-FeO+2CO2+H2O＝Fe2++2HCO3-從而使地下水中含有一定數(shù)量的二價鐵離子。Fe2+在地表水中含量很小，因為地下水暴露大氣后Fe2+很快被水中氧氧化成Fe3+，進(jìn)而形成難溶于水的Fe(OH)3膠體沉淀出來。

6．亞鐵離子（Fe2+)2023/2/1

硫不是地殼礦物的主要成分，但它常以還原態(tài)金屬硫化物的形式廣泛分布在火成巖中。當(dāng)硫化物與含氧的天然水接觸時，硫元素被氧化成SO42-?；鹕絿姵龅腟O2和地下泉水中的H2S也可被水中氧氧化成SO42-。另外，沉積巖中的無水石膏(CaSO4)和有水石膏(CaSO4·3H2O，CaSO4·5H2O)都是天然水中SO42-的主要來源。含有硫的動植物殘體分解也會增加水中SO42-的含量。

硫酸根在天然水中的含量是居中的陰離子，在一般的天然水中，[HCO3-]＞[SO42-]＞[C1-]。在含有Na2SO4、MgSO4的天然咸水中，SO42-的含量可高達(dá)10000mg/L7．硫酸根離子(SO42-)3.2天然水中含有的雜質(zhì)2023/2/1

氯離子也不是地殼礦物中的主要成分，在火成巖的含氯礦物中主要是方鈉石{Na8[C12(A1SiO4)]6}和氯磷灰石[Ca6(PO4)2C13]，所以火成巖中的氯不會使正常循環(huán)的天然水體中含有很高的氯離子。氯離子幾乎存在于所有的天然水中，但其含量相差很大。在某些河水中只有幾mg/L，而在海水中卻高達(dá)幾十g/L。由于氯化物的溶解度大，又不參與水中任何氧化還原反應(yīng)，也不與其它陽離子生成絡(luò)合物及不被礦物表面大量吸附，所以氯離子在水中的化學(xué)行為最為簡單。8．氯根(C1-)3.2天然水中含有的雜質(zhì)

硅(SiO2)是火成巖和變質(zhì)巖中大部分礦物的基本結(jié)構(gòu)單元，也是天然水中硅化物的基本結(jié)構(gòu)單元。在鍋爐水處理中，水中的硅均以SiO2表示。由于硅化物在鍋爐的金屬表面上或者在汽輪機的葉片上形成沉積物后，非常難以清除，所以成為鍋爐水處理中的重點清除對象9．硅(Si)2023/2/13.2天然水中含有的雜質(zhì)(二)溶解氣體天然水中常見的溶解氣體有氧(O2)和二氧化碳(CO2)，有時還有硫化氫(H2S)、二氧化硫(SO2)和氨(NH3)等。天然水中O2的主要來源是大氣中的O2的溶解，因為干空氣中含有20.95％的氧，水與大氣接觸使水體具有自充氧的能力。另外，水中藻類的光合作用也產(chǎn)生一部分的氧：CO2→O2+C，C元素被吸收并放出氧氣，消耗的CO2以HCO3-→CO2+OH-的方式不斷補充。但這種光合作用并不是水體中氧的主要來源，因為在白天靠這種光合作用產(chǎn)生的氧卻在夜間的新陳代謝過程中消耗了。由于水中微生物的呼吸、有機質(zhì)的降解以及礦物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)都消耗氧，如水中氧不能及時補充，水中氧的含量可以降得很低。所以，地下水因不與大氣相接觸，氧的含量一般較少；而地表水的氧含量，因來源的不同而有較大的差別，天然水的氧含量一般在0~14mg/L之間。2023/2/13.2天然水中含有的雜質(zhì)天然水中CO2的主要來源為水中或泥土中有機物的分解和氧化，也有因地層深處進(jìn)行的地質(zhì)過程而生成的。其變化在幾mg/L至幾百mg/L之間。其飽和濃度可以達(dá)到14~50mg/。地表水的CO2含量常不超過20~30mg/L，地下水的CO2含量有時很高，有時達(dá)到幾百mg/L，說明水中有機質(zhì)降解時，一方面消耗了氧氣，另一方面也產(chǎn)生了CO2，使水中CO2含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了與大氣接觸時的平衡CO2量。

(三)微生物在天然水中還有許多微生物，其中屬于植物界的有細(xì)菌類、藻類和真菌類；屬于動物界的有鞭毛蟲、病毒等原生動物。另外，還有屬于高等植物的苔類和屬于后生動物的輪蟲、絳蟲、蝦等。

2023/2/1鍋爐用水的水源主要有二種，一種是地表水(主要是江河水、湖水)；另一種是地下水。一般來說，地表水含鹽量、硬度、堿度及C1-都比地下水低一些，而懸浮物及有機物含量又比地下水高一些。3.3鍋爐用水水源及名稱鍋爐用水水源原水原水就是鍋爐的水源水，或稱生水。原水主要來自江河水，水庫水，井水和城市自來水。給水直接進(jìn)入鍋爐，被鍋爐蒸發(fā)或加熱的水稱為鍋爐給水，它是由凝結(jié)水、補給水、生產(chǎn)返回水和疏水等組成。2023/2/13.3鍋爐用水水源及名稱生產(chǎn)回水當(dāng)蒸汽或熱水的熱能利用之后，其凝結(jié)水或低溫水應(yīng)盡量回收循環(huán)使用。這部分水稱為生產(chǎn)回水。提高給水中回水所占的比例，不僅可以改善水質(zhì)，而且可以減少生產(chǎn)補給水的工作量，降低成本。如果蒸汽熱水在生產(chǎn)流程中已被嚴(yán)重污染，那就不宜回收；補給水補充鍋爐在運行中由于取樣、排污、泄漏和生產(chǎn)等損失的一部分水，而且生產(chǎn)回水被污染不能回收利用，或無蒸汽凝結(jié)水時，都必須補充符合水質(zhì)要求的水，這部分水叫補給水。2023/2/13.3鍋爐用水水源及名稱鍋水在鍋爐本體的蒸發(fā)系統(tǒng)中流動著受熱的水稱為鍋水。排污水為了除去鍋水中的雜質(zhì)和懸浮性水渣，必須從鍋爐的一定部位排放掉一部分鍋水，即排污水。冷卻水鍋爐在運行中因某種需要，將蒸汽冷凝用的水，稱為冷卻水。疏水指各種蒸汽管道和各種熱力設(shè)備中的泛汽冷凝水。2023/2/13.3鍋爐用水水源及名稱減溫水用于調(diào)節(jié)過熱器出口蒸汽在允許溫度范圍內(nèi)的水。飽和蒸汽在一定壓力下水被加熱至沸騰時所產(chǎn)生的蒸汽。過熱蒸汽飽和蒸汽在鍋爐的過熱器內(nèi)繼續(xù)加熱，使其溫度超過飽和蒸汽，稱之為過熱蒸汽。凝結(jié)水鍋爐產(chǎn)生的蒸汽，作功后，經(jīng)冷卻冷凝而成的水。2023/2/13.4水質(zhì)不良對鍋爐的危害

如果進(jìn)入鍋爐或其它熱交換器的水質(zhì)不良，則經(jīng)過一段時間運行后，在和水接觸的受熱面上，會生成一些固體附著物，這種現(xiàn)象稱為結(jié)垢。這些固體附著物稱為水垢。因為水垢的導(dǎo)熱性能比金屬差幾百倍，而這些水垢又極易在熱負(fù)荷很高的鍋爐爐管中生成，所以，結(jié)垢對鍋爐的危害性很大。它可使結(jié)垢部位的金屬管壁溫度過高，引起金屬強度下降。這樣，在管內(nèi)壓力的作用下，就會發(fā)生管道局部變形、產(chǎn)生鼓包，甚至引起爆管等嚴(yán)重事故。水垢的生成還會減少受熱管內(nèi)流通截面，增加管內(nèi)水循環(huán)的流動阻力，嚴(yán)重時甚至完全堵塞。這些就破壞了鍋爐的正常水循環(huán)，妨礙鍋爐內(nèi)部的傳熱，降低鍋爐的蒸發(fā)能力。

此外，鍋爐受熱面上的水垢，特別是管內(nèi)水垢，難以清除，增加了維修費用，耗費人力、物力，使受熱面受到損傷，降低鍋爐的使用壽命，水垢在金屬表面上若覆蓋不均勻時，又導(dǎo)致局部腐蝕。鍋爐的結(jié)垢金屬水垢水垢、金屬導(dǎo)熱性能柱狀圖2023/2/13.4水質(zhì)不良對鍋爐的危害

鍋爐的金屬經(jīng)常和水接觸，若水質(zhì)不良，則會引起金屬的腐蝕。結(jié)果，使這些金屬構(gòu)件變薄、凹陷，甚至穿孔，更為嚴(yán)重的是腐蝕會使金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞。并且被腐蝕的金屬，強度會顯著降低。鍋爐金屬的腐蝕不僅要縮短設(shè)備本身的使用期限，造成經(jīng)濟(jì)損失，同時還由于金屬腐蝕產(chǎn)物轉(zhuǎn)入水中，使水中雜質(zhì)增多，從而加劇在高熱負(fù)荷受熱面上的結(jié)垢過程，結(jié)成的垢又會促進(jìn)鍋爐的腐蝕。此種惡性循環(huán)會迅速導(dǎo)致爆管等惡性事故。鍋爐的腐蝕當(dāng)鍋水中的含鹽量較大時，就會影響蒸汽品質(zhì)，使蒸汽攜帶雜質(zhì)數(shù)量增加，引起過熱器及用汽設(shè)備積鹽。蒸汽品質(zhì)惡化2023/2/13.4水質(zhì)不良對鍋爐的危害

蒸汽鍋爐鍋筒內(nèi)的水滴被蒸汽大量帶走的現(xiàn)象，稱為汽水共騰。一般蒸汽的含鹽量可以被忽略，即在高壓蒸汽中，也只含有少量的鹽類。但在鍋爐汽、水分界處產(chǎn)生泡沫或發(fā)生汽水共騰現(xiàn)象，蒸汽甚至能直接把泡沫帶走，這樣就引起蒸汽大量帶水，造成蒸汽含鹽量急劇增加。這些被帶出的鹽分在用汽設(shè)備中發(fā)生沉積，影響傳熱，損壞設(shè)備。從鍋爐本身的運行來說，產(chǎn)生泡沫或汽水共騰，會使水位計內(nèi)水位劇烈波動，甚至看不出水位；蒸汽管內(nèi)有嚴(yán)重水汽現(xiàn)象，從而影響鍋爐安全運行。汽水共騰2023/2/13.5工業(yè)鍋爐用水的主要評價指標(biāo)二、含鹽量含鹽量是表示水中溶解鹽類的總和,其單位為mg/L。由水質(zhì)全分析中所測得陰、陽離子總和求得。這種測量方法操作復(fù)雜,又費時間,所以常用溶解固形物(或蒸發(fā)殘渣)近似的表示。三、溶解固形物溶解固形物是水經(jīng)過過濾后,那些仍溶于水中的各種元機鹽類、有機物等,在水浴上蒸干,并在105~110。C下烘干至恒重所得到的蒸發(fā)殘渣稱為溶解困形物,其單位為mg/L。在不嚴(yán)格的情況下,當(dāng)水比較純凈時,水中的有機物含量比較少,有時也用溶解固形物來近似地表示水中的含鹽量。2023/2/13.5工業(yè)鍋爐用水的主要評價指標(biāo)五、堿度堿度是表示水中能接受氫離子的物質(zhì)的量,單位為mmol/L。如溶液中OH-、CO32-、HCO3-及其弱酸鹽類。在天然水中的堿度主要是碳酸氫鹽,有時還有少量的腐殖酸質(zhì)弱酸類。鍋水中的堿度主要是以O(shè)H-和CO32-的形式存在。2023/2/13.5工業(yè)鍋爐用水的主要評價指標(biāo)2023/2/13.5工業(yè)鍋爐用水的主要評價指標(biāo)2023/2/13.5工業(yè)鍋爐用水的主要評價指標(biāo)

為了反映鍋爐水、汽中雜質(zhì)的含量，評價和衡量鍋爐安全運行狀況，熱力系統(tǒng)各部分的水汽都要進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督，看其是否符合標(biāo)準(zhǔn)，以便必要時采取措施，現(xiàn)對各項水汽指標(biāo)監(jiān)測意義作簡要介紹。。為了防止蒸汽流通部分積鹽，必須對鍋爐生產(chǎn)的蒸汽品質(zhì)進(jìn)行監(jiān)督。對汽包鍋爐的飽和蒸汽和過熱蒸汽品質(zhì)都應(yīng)進(jìn)行監(jiān)督。這樣可以便于檢查蒸汽品質(zhì)劣化的原因；同時還可以判斷飽和蒸汽中鹽類在過熱器中的沉積量蒸汽2023/2/12．飽和蒸汽和過熱蒸汽含硅量。蒸汽中的硅酸會沉積在熱力系統(tǒng)內(nèi)，形成難溶于水的二氧化硅附著物，它對熱力系統(tǒng)的安全性與經(jīng)濟(jì)性有較大影響。3.5工業(yè)鍋爐用水的主要評價指標(biāo)3．飽和蒸汽和過熱蒸汽電導(dǎo)率。通過監(jiān)測電導(dǎo)率可以間接反映蒸汽中的含鹽量。由于有些鍋爐給水是經(jīng)過加氨處理的，因此，其樣品應(yīng)經(jīng)過氫離子交換后，再測定電導(dǎo)率。4．飽和蒸汽和過熱蒸汽銅、鐵含量。在進(jìn)行系統(tǒng)查定時，應(yīng)測其銅、鐵含量，以判明熱力系統(tǒng)腐蝕的情況和腐蝕的原因。。2023/2/13.5工業(yè)鍋爐用水的主要評價指標(biāo)為了防止鍋內(nèi)結(jié)垢、腐蝕和產(chǎn)生不良的蒸汽等問題，必須對鍋爐水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)督，監(jiān)督指標(biāo)如下：鍋爐水2023/2/13.5工業(yè)鍋爐用水的主要評價指標(biāo)3．pH值鍋水的PH值應(yīng)維持在一定范圍內(nèi)，如果pH值較低，其危害是：水對鍋爐鋼材的腐蝕性增強；鍋水中磷酸根與鈣離子的反應(yīng)，只有在pH值足夠高的條件下，才能生成容易排除的水渣；為了抑制鍋爐水中硅酸鹽的水解，減少硅酸在蒸汽中的溶解攜帶量。鍋水的pH值也不能太高，因為當(dāng)鍋水磷酸根濃度符合規(guī)定時，若鍋水pH值很高，就表明鍋水中游離量氧化鈉較多，容易引起堿性腐蝕。

4．堿度

對用軟化水作補給水的鍋爐，應(yīng)控制鍋水的堿度。鍋水的堿度太大時，可能引起鍋爐的堿性腐蝕；使鍋水產(chǎn)生泡沫而影響蒸汽品質(zhì)；對于鉚接或脹接鍋爐可能發(fā)生苛性脆化。如果鍋水堿度太小時，給水中的殘余硬度可能會生成水垢；磷酸根與鈣離子的反應(yīng)難以進(jìn)行；鍋水對鍋爐鋼材的腐蝕性增強。

2023/2/15．Na/PO4摩爾比（R值）鍋爐采用協(xié)調(diào)PH-磷酸鹽處理，不僅可以防止鍋爐的堿性腐蝕，同時由于鍋水中有足夠的PO43-和一定的堿度，因而不會產(chǎn)生鈣垢，也不會發(fā)生鍋水pH較低引起的故障。6．相對堿度相對堿度是表示鍋水中游離NaOH含量與溶解固形物的比值。對于鉚接或脹接鍋爐，水中游離氫氧化鈉含量過高會引起鍋爐金屬的苛性脆化，但研究表明，當(dāng)相對堿度小于某一數(shù)值時，不會發(fā)生苛性脆化，因此，規(guī)定鍋水的相對堿度應(yīng)＜0.2。3.5工業(yè)鍋爐用水的主要評價指標(biāo)2023/2/13.5工業(yè)鍋爐用水的主要評價指標(biāo)給水2023/2/13.5工業(yè)鍋爐用水的主要評價指標(biāo)2023/2/13.5工業(yè)鍋爐用水的主要評價指標(biāo)2023/2/1補給水按其制取方法不同，可分軟化水和除鹽水等。補給水的質(zhì)量，以不影響給水質(zhì)量為標(biāo)準(zhǔn)。而進(jìn)入水處理設(shè)備的原水也應(yīng)進(jìn)行必要的預(yù)處理，使其懸浮物、殘余氯和耗氧量符合要求。補給水3.5工業(yè)鍋爐用水的主要評價指標(biāo)2023/2/13.5工業(yè)鍋爐用水的主要評價指標(biāo)2023/2/13.5工業(yè)鍋爐用水的主要評價指標(biāo)2023/2/1電站鍋爐凝結(jié)水是鍋爐給水的重要組成部分，為了保證給水的質(zhì)量，必須對其進(jìn)行監(jiān)督。凝結(jié)水3.5工業(yè)鍋爐用水的主要評價指標(biāo)2023/2/13.5工業(yè)鍋爐用水的主要評價指標(biāo)

為了保證給水水質(zhì)，疏水在送入給水系統(tǒng)之前，應(yīng)化驗疏水的含鐵量和硬度。疏水

從熱用戶返回的冷凝水，應(yīng)監(jiān)督其水質(zhì)，確認(rèn)其水質(zhì)符合標(biāo)準(zhǔn)后，方可送入鍋爐的給水系統(tǒng)。通常生產(chǎn)返回水監(jiān)測含鐵量、硬度、含油量。同時還應(yīng)根據(jù)返回水的性質(zhì)，增加必要的化驗項目。生產(chǎn)返回水2023/2/1第四章水的預(yù)處理概述水的混凝處理水的沉淀軟化處理過濾處理膜處理技術(shù)2023/2/14.1概述

天然水中常含有大量的懸浮物和膠態(tài)雜質(zhì)。電廠水處理的第一步就是要除去這些雜質(zhì)，即預(yù)處理。除去水中的懸浮物和膠體物質(zhì)，使水得到澄清，或者預(yù)先除去部分硬度，這就是水處理的目的。預(yù)處理的目的

水的預(yù)處理工藝流程一般包括：混凝、沉淀（軟化）、澄清和過濾。預(yù)處理的一般工藝2023/2/14.2水的混凝處理

膠態(tài)雜質(zhì)和一部分粒徑小的懸浮物，由于沉降速度小，以至于相當(dāng)長時間仍滯留于水中，而且這部分雜質(zhì)也不能用過濾的方法除去。因此實際應(yīng)用中，通常是加入一種稱之為混凝劑的化學(xué)藥劑，使它們相互吸附粘結(jié)成較大的絮狀物，然后從水中沉降分離。混凝原理

常用混凝劑有鋁鹽和鐵鹽兩大類，它們是一些分子中有高價陽離子的無機鹽類。鋁鹽有硫酸鋁、明礬、偏鋁酸鈉和聚合鋁等。鐵鹽有硫酸亞鐵、三氯化鐵、硫酸鐵和聚合硫酸鐵等。近年來人工合成了一些有機高分子絮凝劑，一般都是線型的高分子聚合物。有機高分子絮凝劑是一種電解質(zhì)，根據(jù)電離后聚合離子所帶電荷的性質(zhì)，可分為陰離子型，陽離子型和非離子型三類。常用混凝劑2023/2/14.2水的混凝處理

以混凝劑Al2(SO4)3為例，說明混凝原理。Al2(SO4)3投入水中，將發(fā)生電離、水解、聚合等一系列化學(xué)反應(yīng)。電離：Al2(SO4)3→2Al3++3SO42-水解：Al3++H2O[Al(OH)]2++H+[Al(OH)]2++H2O[Al(OH)2]++H+[Al(OH)2]++H2O[Al(OH)3]+H+由于原水有一定堿度，即存在HCO3-，中和水解產(chǎn)生的H+HCO3-+H+→CO2↑+H2OAl2(SO4)3完全水解為難溶的Al(OH)3，此過程30s內(nèi)完成。聚合：上述反應(yīng)的同時，還會發(fā)生聚合反應(yīng)，生成帶正電荷的羥基多核絡(luò)離子，如[Al2(OH)]5+、[Al2(OH)2]4+、[Al3(OH)6]3+等。水解生成的[Al(OH)3]互相聚集生成絮凝物[Al(OH)3]m混凝原理2023/2/14.2水的混凝處理

混凝處理效果是以水中膠態(tài)雜質(zhì)和懸浮物的去除率評價的?；炷^程十分復(fù)雜，影響因素很多：影響混凝處理效果的因素2023/2/14.2水的混凝處理

2023/2/14.3水的沉淀軟化處理

水的沉淀軟化法就是通過在水中加如化學(xué)藥劑，是水中的鈣、鎂離子轉(zhuǎn)變成難溶于水的化合物而沉淀出來，從而降低水的硬度。

沉淀軟化有熱力軟化法和石灰處理法，但前者不能除去非碳酸鹽硬度，電廠一般不采用。沉淀軟化處理概述石灰在水中溶解反應(yīng)后成為熟石灰Ca(OH)2,石灰軟化處理就是在水中加入Ca(OH)2，并使其首先與水中游離的CO2反應(yīng)，然后多余的石灰再與水中的Ca(HCO3)2及Mg(HCO3)2反應(yīng)，生成難溶于水的沉淀物而除去；石灰沉淀軟化處理2023/2/14.3水的沉淀軟化處理

從上述反應(yīng)可以看出，經(jīng)石灰處理后，水的碳酸鹽硬度和堿度同時得到了降低。至于非碳酸鹽硬度，用石灰是無法消除的，雖然石灰也可以與鎂的非碳酸鹽硬度作用，生成沉淀，但同時卻生成了等物質(zhì)量的鈣的非碳酸鹽硬度，其反應(yīng)式如下：石灰只適合處理高硬度、高堿度的原水。石灰沉淀軟化處理2023/2/14.4過濾處理

過濾處理水的過濾處理是用過濾材料將水中分散的懸浮顆粒分離出來的處理過程。

過濾原理過濾的作用就是通過適當(dāng)?shù)臑V層較為徹底的除去水中的懸浮物雜質(zhì)。首先，當(dāng)水開始自上部進(jìn)入濾層時，水中部分懸浮物由于吸附和機械阻留作用，被率層表面截留下來。此時，懸浮物之間會彼此發(fā)生重疊和架橋等作用，所以過了一段時間以后，在濾層的表面就好像形成了一層附加的濾膜。在以后的過濾中，這層濾膜就會起主要的過濾作用，這種過濾稱為薄膜過濾；2023/2/14.4過濾處理

過濾原理過濾機理可歸納為三種主要作用：（1）機械篩濾作用當(dāng)原水自上而下流過粒狀濾料層時，粒徑較大的懸浮顆粒首先被截留在表層濾料的空隙中，從而使此層濾料間的空隙越來越小，截污能力隨之變得越來越高，結(jié)果逐漸形成一層主要由被截留的固體顆粒構(gòu)成的濾膜，并由它起主要的過濾作用。懸浮物粒徑越大，表層濾料和濾速越小，就越容易形成表層篩濾膜，濾膜的截污能力也越高。（2）重力沉淀作用原水通過濾層時，眾多的濾料表面提供了巨大的不受水力沖刷而可供懸浮物沉降的有效面積，形成了無數(shù)的小“沉淀池”，懸浮物極易在此沉降下來。濾料越小，沉降面積越大，濾速越小，則水流越平穩(wěn)，這都有利于懸浮物的沉降。（3）接觸粘附（絮凝）作用原水通過濾層時，有很多機會與砂粒接觸，通過彼此間的范德華力、靜電力及某些特別的吸附力等作用相互吸引而粘附，恰如在濾層中進(jìn)行了深度的混凝過程。

2023/2/1（3）過濾過程過濾初期，雜質(zhì)被截流主要發(fā)生在最上層濾料中，而大部分濾料尚處于等待狀態(tài)。隨著過濾的進(jìn)行，上層濾料的雜質(zhì)不斷增多，空隙減少，水流通道變窄。一方面水流阻力增大，另一方面水流速度增大，對已截流的雜質(zhì)沖刷剝落作用增強，迫使一部分雜質(zhì)向下游輸送，水中懸浮物的截流帶從上一層轉(zhuǎn)移到下一層。繼續(xù)過濾，截留帶逐步向下推移。當(dāng)截流帶前沿接近最底層后繼續(xù)過濾，出水濁度增加過濾器運行到出水濁度達(dá)到規(guī)定值或進(jìn)出口壓差達(dá)到規(guī)定值時，應(yīng)停止運行，此時稱為過濾失效。從出水水質(zhì)來講，失效點是過濾后期出水合格與不合格的分界點，由濾層特性和操作條件決定。4.4過濾處理

過濾過程

2023/2/14.4過濾處理

2023/2/1電滲析是利用離子交換膜和直流電場的作用，從水溶液分離出電解質(zhì)組分的一種電化學(xué)分離過程陰陽離子交換膜對溶液中陰陽離子的選擇透過性，而使溶液中的溶質(zhì)與水分離的一種物理化學(xué)過程。陰膜只讓陰離子穿過；陽膜只讓陽離子穿過電滲析原理4.5電滲析2023/2/1

電滲析原理4.5電滲析+—+++++—————濃淡濃淡濃淡陽陰陽陰陽陰陽濃水淡水＋—原水極水極室極室陽極陰極4.5電滲析2023/2/1電滲析過程的影響因素可歸納為以下幾點：

A、電極反應(yīng)和電極電位電極反應(yīng)是指存在于溶液中的離子在電極表面上得到或失掉電子而產(chǎn)生的氧化、還原反應(yīng)。以食鹽水溶液的電滲析過程為例。陽極H2O←→H++OH-2OH--2e→H2O+O2↑2Cl--2e→Cl2↑Cl-+H+=HCl陰極H2O←→H++OH-2H++2e←→H2↑Na++OH-=NaOH電滲析過程的影響因素2023/2/1

其結(jié)果是在陽極室OH-減少,極水呈酸性,并產(chǎn)生氧氣、氯氣等腐蝕性氣體,因此,應(yīng)選用耐腐蝕的陽極材料;陰極室H+減少,極水呈堿性,若極水中含有Ca2+、Mg2+、HCO3-

等離子時,會產(chǎn)生CaCO3、Mg(OH)2等沉淀物,結(jié)集在陽極上形成水垢,同時有氫氣放出。因此,要不斷向極室通人極水,以便能不斷排出電極反應(yīng)產(chǎn)物,保證電滲析的正常運行。電極電位是電極與電解質(zhì)溶液之間的電位差。電極反應(yīng)達(dá)到平衡時的電位稱為平衡電極電位。為使電極反應(yīng)向一個方向進(jìn)行,電極電位必須偏離平衡電位,兩者之差稱為過電位。降低電極的過電位可以降低電滲析的能耗。4.5電滲析電滲析過程的影響因素2023/2/1B、極化現(xiàn)象在直流電場的作用下,水中陰、陽離子分別在膜間進(jìn)行定向遷移,各自傳遞著一定數(shù)量的電荷,形成電滲析的操作電流。當(dāng)操作電流增大到一定程度時,膜內(nèi)離子遷移被強化,就會在膜附近界面內(nèi)造成離子的“真空”情況,迫使水離解成H+和OH-,補充承擔(dān)傳遞電流的任務(wù)。這就是極化現(xiàn)象。此時,電解出來的H+和OH-也受電場作用分別穿過陽膜和陰膜,使陽膜的濃縮室側(cè)pH值升高,而產(chǎn)生CaCO3、Mg(OH)2等沉淀物,這些沉淀物附著在膜表面,或滲入到膜內(nèi),容易堵塞通道,使膜電阻增大,降低了有效膜面積。極化時一部分電流消耗在與脫鹽無關(guān)的OH-遷移上,使電流效率下降,二者都將導(dǎo)致電耗上升。另外,水的pH值變化及沉淀的產(chǎn)生,使膜容易老化,縮短膜的使用壽命。極化臨界點所施加的電流稱為極限電流。防止極化現(xiàn)象的有效方法是控制電滲析器在極限電流以下操作。4.5電滲析電滲析過程的影響因素2023/2/1C、離子交換膜的選擇透過度離子交換膜是電滲析器的關(guān)鍵部件,其性能的優(yōu)劣直接影響到應(yīng)用的成敗,特別是大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用,對離子交換膜的要求更高,一般應(yīng)具備下列條件：①選擇透過性良好;②膜電阻小;③較好的化學(xué)穩(wěn)定性;④較高的機械強度和良好的尺寸穩(wěn)定性;⑤較低的擴散性能和價格便宜;⑥制造工藝簡單等。其中選擇透過性是衡量膜性能的主要指標(biāo),因為它直接影響電滲析器的電流效率和脫鹽效果。一般要求實用的離子交換膜的選擇透過度大于85%,反離子遷移數(shù)大于90%,并希望在高濃度的電解液中,膜仍具有良好的選擇透過性。4.5電滲析電滲析過程的影響因素2023/2/14.5電滲析2023/2/14.5電滲析組裝形式：可按級段組裝成各種方式增加級數(shù)可降低電滲析的總電壓，增加段數(shù)可以增加脫鹽流程長度，提高脫鹽率一般每段內(nèi)的膜對數(shù)為150-200對，每臺電滲析器的總膜對數(shù)不超過400-500對附屬設(shè)備整流器、水質(zhì)檢測、水量計量、升壓升泵、預(yù)處理裝置、進(jìn)出水管路、酸洗設(shè)施等2023/2/14.5電滲析電滲析穩(wěn)定運行的措施2023/2/14.5電滲析電滲析穩(wěn)定運行的措施2023/2/1

滲透是將濃度不同的兩種溶液用只能透過溶劑而不能透過溶質(zhì)的半透膜隔開，假定膜兩側(cè)靜壓力相等，則溶劑在自身化學(xué)差的作用下自發(fā)的從稀溶液側(cè)透過膜擴散到濃溶液側(cè)的現(xiàn)象。

其原理是在高于溶液滲透壓的壓力下，借助于只允許水分子透過的反滲透膜的選擇截留作用，將溶液中的溶質(zhì)與溶劑分離，從而達(dá)到純凈水的目的。反滲透膜是由具有高度有序矩陣結(jié)構(gòu)的聚合纖維素組成的。它的孔徑為0.1nm-1nm。4.5反滲透滲透定義反滲透膜分離原理2023/2/1反滲透脫鹽的依據(jù)是：①半透膜的選擇透過性，即有選擇地讓水透過而不允許鹽透過；②鹽水室的外加壓力大于鹽水室與淡水室的滲透壓力，提供了水從鹽水室向淡水室移動的推動力。4.5反滲透反滲透膜分離原理2023/2/1（1）操作壓