給水水質(zhì)復(fù)習(xí)--李金城.ppt

1、消毒第二節(jié) 氯消毒,一、氯的性質(zhì) 1.氯是一種黃綠色有刺激性氣味的氣體。 2.氯氣的毒性很大，對(duì)鼻腔和咽喉粘膜有強(qiáng)烈刺激作用。3.氯的密度是空氣的2.49倍，當(dāng)氯中含水量0.04時(shí)對(duì)鋼鐵有強(qiáng)烈腐蝕作用，而含水量0.04時(shí)則腐蝕性不大。4.氯氣常經(jīng)壓縮后以液態(tài)的形式貯存于鋼瓶中。液氯在汽化時(shí)要吸收熱量，因此氯瓶在使用中要進(jìn)行噴水以提供熱量。消毒的目的防止通過(guò)飲用水傳播疾病保障飲水者的身體健康，飲用水中不應(yīng)含有致病微生物。,二、氯消毒的原理 氯氣易溶于水，當(dāng)氯溶解在清水中時(shí)，會(huì)發(fā)生以下反應(yīng)： 上式中Cl2的水解反應(yīng)速度很快，達(dá)到平衡時(shí) Cl2的含量很低。,氯消毒主要是通過(guò)HOCl起作用，HOCl為

2、中性小分子，更易于擴(kuò)散到帶負(fù)電的細(xì)菌表面，并通過(guò)細(xì)菌的細(xì)胞壁進(jìn)入到細(xì)菌內(nèi)部，對(duì)細(xì)菌的酶系統(tǒng)進(jìn)行鈍化，從而使細(xì)菌的新陳代謝受阻而死亡。 而OCl雖也有一定的殺菌作用，但由于帶負(fù)電，故難于接近帶負(fù)電的細(xì)菌表面，殺菌效果要差得多。實(shí)踐應(yīng)用也表明，當(dāng)pH低時(shí)，HOCl占的比例高，消毒作用強(qiáng)。而pH高時(shí)，由于HOCl轉(zhuǎn)化成OCl而使消毒作用下降。 PH對(duì)氯消毒的影響。,三、氯胺消毒-掌握原理 當(dāng)水中含有氨氮時(shí)，投加氯氣會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)： 以上反應(yīng)與水的pH值及加氯量有關(guān)，一般在pH7.0以上，氯與氨氮之比為小于2:1（摩爾比）時(shí)，主要以NH2Cl為主。氯胺的消毒原理仍然是依靠水中的HOCl起殺菌作用。但氯

3、胺的消毒速度較為緩慢，在同樣的殺菌效率下，氯胺需要較長(zhǎng)的接觸時(shí)間。,四、有關(guān)氯消毒的幾個(gè)概念,有效氯：所謂有效氯是指含氯化合物中，具有消毒作用的氯的含量，一般指具有正價(jià)存在氯的含量。 有效氯的計(jì)算： 習(xí)慣上將Cl2的有效氯定義為100。以NaOCl為例： NaOCl中含有1個(gè)Cl。即相當(dāng)于1個(gè)Cl2，則NaOCl的有效氯含量為： 試計(jì)算NH2Cl，Ca(OCl)2的有效氯。需氯量、余氯 需氯量 余氯 余氯可分為游離性余氯和化合性余氯。 游離性余氯 化合性余氯 總余氯,折點(diǎn)加氯重要 當(dāng)水中除含有細(xì)菌和有機(jī)物外，還含有游離的氨與氮化合物時(shí)，情況就比較復(fù)雜。如下圖：,加氯量mg/L,余氯mg/L,折

4、點(diǎn),OA段：加氯量小于需氯量，水中余氯為零。這時(shí)雖有殺菌作用，但效果不穩(wěn)定。 AH段：加氯量已大于需氯量，并且余氯隨加氯量的增大而增加。這時(shí)的余氯是化合性余氯。 H點(diǎn)：H點(diǎn)稱為峰點(diǎn)，這時(shí)水中的化合性余氯達(dá)到最大。 對(duì)HB段：余氯反而下降。這是由于產(chǎn)生了下列反應(yīng)： 2NH2ClHOClN23HClH2O B點(diǎn)：B點(diǎn)稱為折點(diǎn)。代表水中的氯胺已完全被分解，水中不再有消耗氯的物質(zhì)了。 對(duì)BC段：這時(shí)水中的余氯主要是游離性余氯。 這條曲線對(duì)在實(shí)際中加氯量的確定具有重要意義，折點(diǎn)之前加氯，水中余氯主要為化合性余氯，殺菌效率低，但加氯量少。折點(diǎn)之后加氯（即折點(diǎn)加氯），水中出現(xiàn)游離性余氯，殺菌效果好，并能去除

5、水中的色、嗅、味，但投氯量大。 一般水廠實(shí)踐表明：水中游離氨在0.3mg/L以下時(shí)，采用折點(diǎn)加氯；原水游離氨在0.5mg/L以上時(shí)，采用峰點(diǎn)前加氯；當(dāng)原水游離氨在0.30.5mg/L時(shí)，采用峰點(diǎn)和折點(diǎn)之間加氯。,第三節(jié) 其它消毒法,一、氯消毒存在的問(wèn)題 氯能同水中存在的有機(jī)物反應(yīng)而生成消毒副產(chǎn)物，如下。 氯會(huì)同氨及氮化合物反應(yīng)生成氯胺，降低了消毒效率。 氯會(huì)與水中的酚形成具有臭味的氯酚，使水質(zhì)下降。 氯對(duì)水中的病毒消毒效果較差。 氯消毒受pH值影響大。 氯消毒占地面積較大，操作上存在安全隱患。,二、二氧化氯消毒 1.二氧化氯的性質(zhì) 二氧化氯（ClO2）是一種黃綠色有刺激性氣味的氣體，易溶于水，

6、在水中的溶解度為氯氣的5倍，與氯不同的是，ClO2在水中不發(fā)生水解反應(yīng)。 二氧化氯是一種強(qiáng)氧化劑，其氧化性僅次于臭氧，有效氯為氯的2.6倍，ClO2性質(zhì)不穩(wěn)定，在空氣中濃度超過(guò)10時(shí)會(huì)自發(fā)產(chǎn)生爆炸，而在水中則相對(duì)穩(wěn)定。因此，ClO2在使用時(shí)，?，F(xiàn)場(chǎng)制備。 2.二氧化氯消毒的特點(diǎn) 二氧化氯不與水中有機(jī)物生成三鹵甲烷，THMS。 二氧化氯不與氨和氮化合物反應(yīng)，因此在含氨原水的處理中，用量少、效果好。 二氧化氯殺菌受pH影響小。 二氧化氯與酚發(fā)生氧化反應(yīng)，而不是氯化反應(yīng)，故不產(chǎn)生氯酚臭。 二氧化氯能去除水中的鐵、錳及臭味，改善水質(zhì)。 二氧化氯對(duì)水中的病毒滅殺效果好。,1. 臭氧性質(zhì)（了解） 在自然條

7、件下，它是淡藍(lán)色的氣體； 它有一種類似雷電后的腥臭味； 標(biāo)準(zhǔn)壓力和常溫下，在水中的溶解度是氧氣的13倍； 臭氧比空氣重，是空氣的1.658倍； 臭氧有很強(qiáng)的氧化力，是已知最強(qiáng)的氧化劑之一； 正常情況下，臭氧極不穩(wěn)定，容易分解成氧氣； 臭氧是逆磁性的，易結(jié)合一個(gè)電子成為負(fù)離子分子； 臭氧在空氣中的半衰期一般為20-50分鐘，隨溫度與濕度的增高而加快； 臭氧在水中半衰期約為35分鐘隨水質(zhì)與水溫的不同而異；臭氧在冰中極為穩(wěn)定，其半衰期為2000年。 2. 臭氧消毒的特點(diǎn) 臭氧的氧化性極強(qiáng)，具有很高的殺菌效率。 臭氧能去除水中的色、嗅、味。 臭氧不具有持續(xù)殺菌能力，因此不能作為最終消毒劑。,二、臭氧消

8、毒,一、水的硬度的產(chǎn)生及危害 在天然水中，硬度主要由鈣鎂離子形成。通常將鈣鎂離子的總和稱為總硬度。根據(jù)鈣鎂形成的鹽的不同，又可分為碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度。見(jiàn)下： 硬度的危害： 總硬度（Ht）：水中鈣、鎂離子的總含量或總濃度。 暫時(shí)硬度（Hc）：碳酸鹽硬度（煮沸時(shí)可析出） 永久硬度（Hn）：非碳酸鹽硬度（煮沸時(shí)不可析出） 鈣硬度（HCa）： 鎂硬度（HMg）： 關(guān)系：Ht= Hc+ Hn= HCa + HMg,水的軟化第一節(jié) 軟化的目的與方法概述,二、硬度的表示方法： 以mmol/L表示：此法為通用的標(biāo)準(zhǔn)表示法。 以meq/L表示：以當(dāng)量表示更為方便。 以mgCaCO3/L表示：工程上常用 以

9、10mgCaO/L為1度表示：德國(guó)度的表示方法。 以上幾種方法可以互為換算。,0.5mmol/L,1meq/L,50mgCaCO3/L,2.8德國(guó)度,練習(xí)題,根據(jù)水質(zhì)分析， Ca2+、Mg2+含量分別為48.8mg/L和48.6mg/L，用各種表達(dá)方法(摩爾濃度、當(dāng)量濃度、德國(guó)度、 mgCaCO3/L)表示其硬度。 M(Ca2+)=40g/mol M(Mg2+)=24.3g/mol 摩爾濃度：c(Ca2+)=48.8/40 = 1.22mmol/L c(Mg2+)=48.6/24.3 = 2.0mmol/L 當(dāng)量濃度： c(1/2Ca2+)=48.8/20 = 2.44meq/L c(1/2M

10、g2+)=48.6/12.15 = 4.0meq/L 德國(guó)度： H(Ca2+)= 2.44meq/LX2.8 = 6.832 Od H(Mg2+)= 4.0meq/LX2.8 = 11.2 Od mgCaCO3/L): (Ca2+)= 2.44meq/LX50 = 122 mgCaCO3/L) (Mg2+)= 2.44meq/LX50 = 122 mgCaCO3/L),四、水的軟化方法 水的軟化方法有兩種： 1. 將水中的鈣鎂離子轉(zhuǎn)化為溶解度極低的CaCO3和Mg(OH)2，然后通過(guò)沉淀去除。 這種方法稱為藥劑軟化。 2. 利用離子交換劑將水中的鈣鎂離子與鈉氫離子進(jìn)行交換。 這種方法稱為離子交

11、換軟化。,原理：基于溶度積原理，加入某些藥劑，把水中鈣、鎂離子轉(zhuǎn)變成難溶化合物使之沉淀析出。 CaCO3 Ca2+CO32- （向水中加CO32-） 當(dāng)Ksp Ca2+CO32-時(shí)反應(yīng)向左進(jìn)行 實(shí)質(zhì)：向水中投加藥劑，在水中直接或間接地取得CO32- 、OH-與水中Ca2+、Mg2+形成難溶鹽。,第二節(jié) 水的藥劑軟化,一、石灰軟化 原理：石灰軟化的過(guò)程： CaO + H2O = Ca(OH)2 CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3 + 2H2O Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + MgCO3 +

12、2H2O MgCO3 + Ca(OH)2 = CaCO3 + Mg(OH)2 2NaHCO3 + Ca(OH)2 = CaCO3 + NaCO3 + 2H2O特點(diǎn)： 1、石灰軟化實(shí)質(zhì)是碳酸鹽平衡中HCO3-向CO32-轉(zhuǎn)化的過(guò)程。每加1molCa(OH)2，可去除1molCa2+和0.5 molMg2+。 2、可以去除堿度。 3、單一石灰軟化不能去除水中非碳酸鹽硬度。 MgSO4 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaSO4 MgCl2 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaCl2,二、石灰蘇打軟化 原理： CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3 + Na2SO4 C

13、aCl2 + Na2CO3 = CaCO3 + 2NaCl MgSO4 + Na2CO3 = MgCO3 + Na2SO4 MgCl2 + Na2CO3 = MgCO3 + 2NaCl MgCO3 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaCO3 特點(diǎn)：1、可以同時(shí)去除水的碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度。 2、該法適合于硬度大于堿度的水。（含非碳酸鹽硬度）,3、交聯(lián)度 4、含水率 5、溶脹性 6、密度 濕真密度實(shí)用意義： 濕視密度實(shí)用意義： 7、交換容量 交換容量是指樹脂的交換能力的大小。 交換容量分為：全交換容量和工作交換容量,第三節(jié)：離子交換軟化方法,1、離子交換選擇系數(shù) 離子交換是一種可

14、逆反應(yīng)。對(duì)等價(jià)離子交換反應(yīng)為： R-A+ + B+ R-B+ + A+ 平衡時(shí)，離子交換選擇系數(shù)可表示為：,2、 的意義：-掌握 1、表示樹脂相中B+和+與溶液相中B+和+的比率之比。 2、其值越大，溶液中B+越容易被交換到樹脂上，溶液中殘余的B+越小。 3、 越大，樹脂對(duì)B+的親和力越是大于對(duì)+的親和力。,例題,裝填Na型強(qiáng)酸樹脂的離子交換柱采用逆流再生操作工藝。層底部再生度為98，進(jìn)水硬度c0=4mmol/L。試計(jì)算運(yùn)行初期出水的剩余硬度。（樹脂全交換容量為2mol/L，選擇系數(shù) 3） 解：已知：q=2X(1-98%)=0.04mol/L c0= 4mmol/L q0=2mol/L K=3

15、 c/c0=0.0139 c=0.0556mmol/L,一、離子交換軟化方法 1）Na離子交換軟化法 原理： 2RNa + Ca（HCO3）2 = R2Ca + 2NaHCO3 2RNa + CaSO4 = R2Ca + Na2SO4 2RNa + MgCl2 = R2Mg + 2NaCl 特點(diǎn)：不產(chǎn)生酸性水。 再生劑為NaCl，腐蝕性小。 只能軟化，不能除鹽。,第三節(jié) 離子交換軟化方法與系統(tǒng),2）H離子交換軟化法 原理： 2RH + Ca（HCO3）2 = R2Ca + 2CO2 +2H2O 2RH + Mg（HCO3）2 = R2Mg + 2CO2 + 2H2O 2RH + CaCl2 =

16、 R2Ca + 2HCl 2RH + MgSO4 = R2Mg + H2SO4 特點(diǎn)： 碳酸鹽硬度在交換過(guò)程中形成碳酸。因此在軟化的同時(shí)可除堿。 非碳酸鹽硬度會(huì)形成相應(yīng)的酸，因此應(yīng)和Na離子交換同時(shí)使用。,2）H-Na離子交換軟化法 原理： 結(jié)合Na離子軟化和H離子軟化兩者的特點(diǎn)，可分為串聯(lián)和并聯(lián)兩種方式。 特點(diǎn)： 可同時(shí)軟化并除堿。 3、HNa離子交換軟化過(guò)程 H型離子交換出水呈酸性，會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生腐蝕，一般不單獨(dú)使用。為中和出水的酸性可采用以下兩種辦法： 1）將出水與部分原水混合，利用原水的堿度中和出水的酸性。 H2SO4 + 2NaHCO3 = Na2SO4 + 2H2CO3 2HCl +

17、 Ca（HCO3）2 = CaCl2 + 2H2CO3 產(chǎn)生的硬度再用Na型交換去除，即為串聯(lián)系統(tǒng)。 2）將H型和Na型樹脂并聯(lián)使用，使出水混合后，Na型交換后的堿度來(lái)中和H型樹脂所產(chǎn)生的酸度。并保持出水呈堿性，這需要對(duì)水量的分配進(jìn)行計(jì)算。,鈉泄漏,鈣泄漏,H型轉(zhuǎn)變?yōu)镹a型,交換過(guò)程： 1）開始時(shí)只有H+出現(xiàn)，出水的酸度保持定值。 2）從a點(diǎn)開始，出現(xiàn)Na泄漏，這時(shí)水中的酸度迅速下降。 3）b點(diǎn)，出水Na+含量超過(guò)原水Na+時(shí)，說(shuō)明H型已接近Na型。出水由酸性變堿性。 4）c點(diǎn)，出水Ca2+開始泄漏，說(shuō)明交換柱的交換帶已經(jīng)接近出口。 5）圖中陰影1表示b點(diǎn)前交換的Na離子總量，理論上與陰影2相

18、等。（摘自許保玖給水處理理論P(yáng)519）,串聯(lián)系統(tǒng) 工藝流程： 特點(diǎn)：出水經(jīng)脫CO2后，全部進(jìn)入Na離子交換器，因此，出水水質(zhì)好且穩(wěn)定。更適合與高硬度水。,鈉離子交換,H離子交換,HCl H2SO4 CO2 CaCl2 CaSO4,NaCl Na2SO4,并聯(lián)系統(tǒng) 工藝流程： 特點(diǎn)：H和Na離子交換器均只處理部分原水，因此，相對(duì)容積較小，結(jié)構(gòu)緊湊。但對(duì)水量的分配應(yīng)準(zhǔn)確計(jì)算。計(jì)算方法如下：,H離子交換,鈉離子交換,Q,QH,QN,令 Q表示總水量m3/h。 Ar表示剩余堿度 QH表示H型軟化的水量 A表示原水堿度 QN表示Na型軟化的水量 S表示SO42-和Cl-的含量和,經(jīng)H型交換后，原水的HC

19、O3- ，SO42- ,Cl-都與H+結(jié)合成酸，產(chǎn)生的酸總量為QH（A + S)，其中QHA部分由脫氣塔去除，則產(chǎn)生的強(qiáng)酸為： QHS,經(jīng)Na型交換后，堿度不變，仍為A，所以每小時(shí)產(chǎn)生的堿度為QNA或（Q QH ）A,混合后的剩余堿度為QAr 則： （Q QH ）A QHS QAr QH /Q (AAr)/(A + S) QN /Q= 1 QH /Q,例 題,軟化水量60m3/h，水質(zhì)分析資料為：HCO3-：4meq/L，SO42-：0.7meq/L，Cl-： 0.3meq/L，軟化后要求HCO3-為0.3meq/L，采用H-Na并聯(lián)的方案軟化，計(jì)算水量分配比及CO2產(chǎn)量。,解： QH /Q

20、(AAr)/(A + S) = （40.3)/(4+0.7+0.3) = 74% QH = 60X 74% = 44.4m3/h QN = 60X 26% = 15.6m3/h 原水堿度為4meq/L，經(jīng)RH后產(chǎn)生的CO2為： 44.4X4X44=7810g/h RH和RNa混合后產(chǎn)生的CO2為： 44.4X1X44=1950g/h,9760g/h,一、陰離子交換樹脂的工藝特性 陰離子交換樹脂通常帶有活性的堿性基團(tuán)，一般為胺基，根據(jù)基團(tuán)堿性的強(qiáng)弱，又可分為強(qiáng)堿性陰離子樹脂和弱堿性陰離子樹脂。弱堿性陰樹脂按堿性強(qiáng)弱從小到大順次分為伯胺、仲胺和叔胺。強(qiáng)堿性為季胺型。 以R表示樹脂的母體，則：弱堿性

21、基團(tuán)可由胺基水解而得： R-NH2 + H2O R-NH+3OH- R=NH + H2O R=NH+2OH- RN + H2O R NH+OH-,水的淡化除鹽第二節(jié) 離子交換除鹽方法與系統(tǒng),1、強(qiáng)堿樹脂的工藝特性： 1)強(qiáng)堿樹脂的交換原理： ROH + HCl = RCl + H2O ROH + H2SO4 = RHSO4 + H2O 2ROH + H2SO4 = R2SO4 + 2H2O ROH + H2CO3 = RHCO3 + H2O ROH + H2SiO3 = RHSiO3 + H2O 2）理論上強(qiáng)堿樹脂交換出水呈中性，但一般呈弱堿性。（陽(yáng)離子交換有鈉泄漏。） 3）選擇性順序： SO

22、42-NO3- Cl- HCOO- OH- F- HCO3- HSiO3- 4) 強(qiáng)堿陰離子交換器的運(yùn)行過(guò)程,3、弱堿樹脂的工藝特性： 1)弱堿樹脂的交換原理： 弱堿樹脂只能與強(qiáng)酸陰離子(SO42-，Cl-)起交換反應(yīng)，不能吸附弱酸陰離子(CO32-）。由于水中的OH-濃度會(huì)抑制交換反應(yīng)的進(jìn)行，通常弱堿樹脂只和以酸形式出現(xiàn)的強(qiáng)酸陰離子發(fā)生交換反應(yīng)。故弱堿陰床一般設(shè)置在強(qiáng)酸陽(yáng)床之后。 R-NH3OH + HCl = R-NH3Cl + H2O 2R-NH3OH + H2SO4 = (R-NH3)2SO4 + 2H2O,2）弱堿樹脂對(duì)強(qiáng)酸的交換容量比強(qiáng)堿樹脂高，再生效率比強(qiáng)堿樹脂高得多，再生劑的利

23、用率達(dá)7090，而一般強(qiáng)堿樹脂的再生劑利用率小于40。 3）弱堿樹脂再生時(shí)必須徹底再生，否則，在交換時(shí)強(qiáng)酸離子會(huì)釋放到水中，影響水質(zhì)。 4）弱堿樹脂能吸收水中的高分子有機(jī)酸（如腐質(zhì)酸Humic acid、富里酸Fulvic acid等）。因此有去除有機(jī)物的能力。 5 ) 弱堿陰離子交換器的運(yùn)行過(guò)程,二、復(fù)床除鹽 復(fù)床是指陽(yáng)離子交換器和陰離子交換器串聯(lián)使用的方式。 常用的復(fù)床： 1、強(qiáng)酸脫氣強(qiáng)堿系統(tǒng) 應(yīng)用：適用于制取脫鹽水， 但進(jìn)水含鹽量不大于500mg/L時(shí)， 出水電阻率可達(dá)0.1Mcm，硅 含量小于0.1mg/L。,組 成,強(qiáng)堿陰床設(shè)在強(qiáng)酸陽(yáng)床之后的原因：,原水直接進(jìn)入陰床，易生成CaCO3

24、、Mg(OH)2沉淀。,強(qiáng)堿樹脂對(duì)硅酸鹽的吸附要小于對(duì)硅酸的吸附。,強(qiáng)酸樹脂對(duì)有機(jī)污染的抵抗能力較強(qiáng)。,強(qiáng)酸樹脂在前可去除水中的堿度，減少?gòu)?qiáng)堿樹脂的負(fù)荷。,2、強(qiáng)酸-弱堿-脫氣系統(tǒng) 組成： 應(yīng)用：適用于不要求除硅的情況下。弱堿樹脂交換器的交換容量大，再生比耗低。用Na2CO3或NaHCO3再生時(shí)，脫氣設(shè)置在弱堿陰床后。 出水PH為66.5，電阻率為5M cm。,3、強(qiáng)酸-脫氣-弱堿-強(qiáng)堿系統(tǒng) 組成： 應(yīng)用：適用于原水有機(jī)物含量較高、強(qiáng)酸陰離子含量較大的情況。弱堿樹脂用于去除強(qiáng)酸陰離子，強(qiáng)堿樹脂用于除硅。 出水水質(zhì)接近系統(tǒng)1。,三、混床除鹽 1、原理 將陰離子樹脂和陽(yáng)離子樹脂混合在一個(gè)離子交換器

25、中，稱為混合床。 混床中陰陽(yáng)離子緊密接觸，形成無(wú)數(shù)微小單元的復(fù)床。通過(guò)以下反應(yīng)進(jìn)行除鹽： RH + NaCl = RNa + HCl + ROH = RCl + H2O ROH + NaCl = RCl + NaOH + RH = RNa + H2O 總反應(yīng)：RH + ROH + NaCl = RNa + RCl +H2O,混床可以看作是由許多陽(yáng)、陰樹脂交錯(cuò)排列而組成的多級(jí)式復(fù)床。 在混床中，由于陽(yáng)、陰樹脂是相互混合均勻的，所以陽(yáng)、陰離子交換反應(yīng)幾乎是同時(shí)進(jìn)行的。 或者說(shuō)水的陽(yáng)離子交換和陰離子交換是多次交換進(jìn)行的。即經(jīng)氫（ H ）型陽(yáng)離子交換所產(chǎn)生的氫離子（ H+ ）和經(jīng)氫氧（ OH ）型離子

26、交換所產(chǎn)生的氫氧根離子（ OH- ）不能積累起來(lái)，會(huì)立即生成離解度很低的水 通常用于原水含鹽量較低（如 200300mg/L ）、堿度較低、陽(yáng)離子總量較小，但對(duì)出水純度要求較高的化學(xué)水處理。,2、混床特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：陰陽(yáng)離子交換反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。脫鹽在中性條件下進(jìn)行，出水的純度高，電導(dǎo)率小于 0.2 s/cm，水質(zhì)穩(wěn)定。間斷影響小，失效點(diǎn)分明。 缺點(diǎn)：再生時(shí)陰陽(yáng)樹脂很難徹底分層。當(dāng)有陽(yáng)樹脂混雜在陰樹脂層中時(shí)，經(jīng)堿液再生，陽(yáng)樹脂轉(zhuǎn)為Na型，使出水易發(fā)生Na+泄漏。 混床對(duì)有機(jī)物污染很敏感，主要原因是陰樹脂易受污染而變質(zhì)。因此，在水進(jìn)入混床之前，應(yīng)進(jìn)行必要的預(yù)處理。,第三節(jié) 電滲析法除鹽,一、電滲析的原

27、理 在直流電場(chǎng)作用下，以電位差為推動(dòng)力，當(dāng)離子遷移時(shí)，具有選擇性的陽(yáng)離子或陰離子交換膜分別只允許陽(yáng)離子或陰離子通過(guò)，從而使電解質(zhì)中各組分得以分離。,二、電滲析除鹽過(guò)程 1. 基本過(guò)程 以脫鹽為例，原理如圖所示。 代表+ 代表,正極,負(fù)極,+,-,陰膜,陰膜,陰膜,陰膜,陽(yáng)膜,陽(yáng)膜,陽(yáng)膜,陽(yáng)膜,電流未接通,Na+,Cl-,正極,負(fù)極,+,-,陰膜,陰膜,陰膜,陰膜,陽(yáng)膜,陽(yáng)膜,陽(yáng)膜,陽(yáng)膜,接通電流,Na+,Cl-,極室,極室,正極,+,陰膜,陰膜,陰膜,陰膜,陽(yáng)膜,陽(yáng)膜,陽(yáng)膜,陽(yáng)膜,電流通過(guò)后,Na+,Cl-,極室,極室,相關(guān)概念 3. 膜電阻 膜電阻是離子交換膜的重要特性之一。直接影響電滲析工

28、作時(shí)的電壓和電能消耗。常用膜的面電阻表示：cm2 一般在不影響其他性能時(shí)，膜電阻越小越好。 4. 交換容量 膜的交換容量指每克干膜所含的活性基團(tuán)的毫克當(dāng)量數(shù)。單位：meq/g 一般交換容量高的膜，選擇透過(guò)性好且膜電阻低。但交換容量過(guò)高時(shí)，含水率和溶脹性大，強(qiáng)度減小。,電滲析運(yùn)行時(shí)，單位面積膜通過(guò)的電流稱為電流密度i。 以陽(yáng)膜淡室一側(cè)為例： 陽(yáng)離子在膜內(nèi)的遷移量i- t+/F大于在溶液中的遷移量i- t+/F。使膜表面處于溶液主體形成陽(yáng)離子的濃度差，形成擴(kuò)散。當(dāng)電流密度大到擴(kuò)散無(wú)法滿足平衡而產(chǎn)生水的離解時(shí)，稱為濃差極化。此時(shí)的電流密度稱為極限電流密度 ilim.。,四、電滲析的極限電流密度,二、

29、反滲透 1、反滲透的概念及工作原理,6、膜組件及其設(shè)計(jì)方法 膜組件是指安裝膜的最小單元。 常見(jiàn)膜組件有四種：由平板膜構(gòu)成的板框式和卷式膜組件，由管式膜構(gòu)成的管式和中空纖維式膜組件。 1）板框式膜組件 原理： 特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)有1）組裝簡(jiǎn)單、堅(jiān)固。對(duì)壓力的變動(dòng)穩(wěn)定性好。2）可通過(guò)簡(jiǎn)單增加膜的層數(shù)擴(kuò)大產(chǎn)量。3）可關(guān)閉部分單元而不影響其他。 缺點(diǎn)是1）需要的密封要求較高。2）裝填密度小，使用成本高。,2）卷式膜組件 結(jié)構(gòu)示意： 工作過(guò)程： 在分離過(guò)程中，原料溶液從端面進(jìn)入，軸向流過(guò)膜組件，而滲透液在多孔支撐層中，沿螺旋路線進(jìn)入收集管，鹽水隔網(wǎng)不僅提供原水通道，而且兼有湍流促進(jìn)器的作用。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝

30、填密度高。 缺點(diǎn)：不易清洗。,3）管式膜組件 結(jié)構(gòu)示意：由圓管膜和支撐體構(gòu)成。 根據(jù)膜與支撐管的關(guān)系，可分為外壓式和內(nèi)壓式組件。膜組件還可分為單管式和列管式。 優(yōu)點(diǎn)：1）對(duì)料液中雜質(zhì)的含量要求不高。 2）清洗簡(jiǎn)單。 缺點(diǎn)：1）壓力損失大。 2）裝填密度?。?00m2/m3),4）中空纖維膜組件 結(jié)構(gòu)示意： 工作過(guò)程： 大多數(shù)中空纖維膜組件中纖維呈U型，一端密封置于加壓容器中，殼側(cè)為加壓側(cè)，滲透物進(jìn)入纖維管內(nèi)，從纖維開端流出。 采用原料走殼程還是走管程取決于料液的性質(zhì)和分離過(guò)程，通常走殼程膜面積大。反之可保護(hù)選擇性皮層。 優(yōu)點(diǎn)：裝填密度高。 缺點(diǎn)：清洗困難，中空纖維膜一旦損壞，無(wú)法更換，壓力損失

31、大。,反滲透和超濾的比較,2、濃差極化 （1）概念 2）濃差極化現(xiàn)象的危害 1）形成高的膜面濃度，使?jié)B透壓增大，有效壓差下降，滲透效率降低。 2）形成凝膠層，并使凝膠層內(nèi)的大分子之間互相纏結(jié)，使分離過(guò)程與過(guò)濾膜的尺寸和分布無(wú)關(guān)。 3）濃差極化現(xiàn)象的避免 1）料液予處理。2）增加料液流速。 3）選擇適當(dāng)?shù)牟僮鲏毫Α?4）對(duì)膜進(jìn)行化學(xué)處理。 5）定時(shí)進(jìn)行反沖。 微濾和超濾過(guò)程的濃差極化現(xiàn)象嚴(yán)重，反滲透和鈉濾的濃差極化現(xiàn)象較輕。（以及原因）,水的冷卻理論基礎(chǔ),一、濕空氣的性質(zhì) 1. 濕空氣的熱力學(xué)參數(shù) 1）壓力 a）濕空氣的壓力 P = Pg + Pq 空氣分壓 水蒸汽分壓,干空氣壓力,水蒸氣壓力,b）飽和水蒸汽分壓力 飽和空氣：含飽和水蒸氣的空氣稱為飽和濕空氣 飽和蒸汽壓力Pq：飽和濕空氣中水蒸氣的分壓。 Pq只與空氣的溫度有關(guān)，溫度越高蒸發(fā)越快， Pq也越大。 2）濕度 絕對(duì)濕度q：每m3濕空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量稱為空氣的絕對(duì)濕度。 相對(duì)濕度 ：指空氣中水蒸氣的飽和度。 空氣中水氣分壓同溫度下