水处理技术培训资料

化学培训资料绪论第一节水在热力发电厂中的作用在火力发电厂中，水进入锅炉以后，吸收燃料燃烧放出的热量，转变成蒸汽，导入汽轮机；在汽轮机中，蒸汽的热能转变成机械能；汽轮机带动发电机，将机械能抓变成电能。凝汽式发电厂中，水汽呈循环状运行锅炉产生的蒸汽经汽轮机后进入凝汽器，被冷却呈凝结水，凝结水由泵送到低压加热器，加热后送入除氧器，再经给水泵将已除氧的水送到高压加热器进一步加热后送回锅炉，完成循环。根据水在水汽循环系统中所经历的过程不同，这些水有不同的名称1原水未经过任何处理的天然水，它是热力发电厂中各种用水的来源。2锅炉补给水原水经过各种方法净化处理后，用来补充热力发电厂水汽损失的水。按净化处理方法的不同，可分为软化水、蒸馏水、除盐水等。3凝结水汽轮机中做功后的蒸汽经冷却凝结成的水。4疏水各种蒸汽管道和用汽设备中的蒸汽凝结成的水。5返回水热电厂向热用户供热后，回收的蒸汽凝结水。6给水送进锅炉的水成为给水，主要由凝结水、补给水和各种疏水组成。7锅炉水在锅炉本体的蒸发系统中流动着的水，习惯上也称炉水。8冷却水用作冷却介质的水，主要指通过凝汽器用以冷却汽轮机排汽的水。第二节热力发电厂中水处理的重要性热力系统中水的品质，是影响发电厂热力设备安全、经济运行的重要因素之一。没有经过净化处理的天然水含有许多杂质，这种水如进入水汽循环系统，将会造成严重危害。为了保证热力系统中有良好的水质，必须对水进行适当的净化处理和严格的监督水汽质量。水汽品质不良引起的危害1热力设备结垢2热力设备腐蚀3过热器和汽轮机的积盐第一章水质概述第一节常用化学名词概述1溶液一种物质分散在另一种物质中的体系称作分散体系，均一的分散体系称为溶液。溶液中被分散的物质叫溶质，用以分散溶质的物质叫溶剂，发生这种分散的现象叫做溶解。2质量分数和百分含量用溶质的质量占全部溶液溶质溶剂质量的比值来表示溶液中溶质的含量叫做质量分数无量纲，如以百分数表示则称为百分含量。3用单位体积或单位质量溶液中含有的溶质质量表示含量，如MG/L、UG/L、G/L、G/KG、PPM106、PPB109。4物质的量摩尔单位是摩尔，是表示物质多少的物理量，是七个SI基本单位之一，摩尔所表示的是原子、分子、离子和其他粒子或这些粒子的特定组合。5浓度用1L溶液中所含溶质的物质的量表示溶液中溶质的含量，叫做物质的量浓度或简称浓度。6化学平衡常数化学反应达到平衡时，各反应产物的浓度乘积和各反应物的浓度乘积的比值，在一定温度下是一个常数。7电解质一类物质在干燥状态下不能导电，而在水溶液中或在加热熔融状态下却能导电，此类物质叫做电解质。8非电解质在干燥的和溶液中都不能导电的物质。9电离1）强电解质在溶液中几乎完全能电离成离子。2）弱电解质在溶液中只有部分电离，并具有可逆的过程，即既有分子电离成离子的过程，又有离子结合成分子的过程，如氨水、醋酸的电离反应。3）电离平衡弱电解质达到电离的正向速度等于其逆向速度的状态，这种平衡称为电离平衡。10水的电离，PHH2OHOHKHOH/H2OKSHHOHPH的意义是氢离子浓度的负对数，即PHLGH11溶度积在难溶电解质的饱和溶液中，当温度一定时，其离子浓度的乘积是一个常数。1）溶液中组成某难溶电解质的离子浓度的乘积等于其溶度积时，此溶液叫做饱和溶液。2）当溶液中组成某难溶电解质的离子浓度的乘积小于其溶度积时，此溶液叫做未饱和溶液。这时如果再加入此难溶电解质，还可继续溶解，直到饱和为止。3）当溶液中组成某难溶电解质的离子浓度的乘积于大其溶度积时，则产生沉淀，但沉淀析出后，此溶液还是饱和溶液。12活度当电解质溶液的浓度较大时，用浓度来进行平衡计算会出现较大的偏差，这有许多原因，其中主要是电解质溶液中的正负离子间存在静电作用力。为了校正这种偏差，将C乘以一个系数，用FC，式中为活度，F是活度系数。第二节天然水中的杂质1水中杂质的分类悬浮物、胶体和溶解物质2悬浮物颗粒直径在10MM4以上的微粒包括漂浮物、有机物、可沉物、砂子、粘土3胶体粒径在106104MM之间的微粒，是许多分子和离子的集合体，比表面积很大，有很强的表面活性，吸附有多量离子而带电，互相排斥，不易下沉。4溶解物质在水中呈真溶液状态的离子和分子，其颗粒直径不大于106MM。第三节水质指标1悬浮物一般用浊度表示（FTU、JTU）。2溶解盐类1）含盐量和溶解固形物；2）蒸发残渣（100105）；3）灼烧残渣（800）；4）电导率3硬度1）酸盐硬度；2）非碳酸盐硬度4碱度和酸度1）碱度水中含有能与强酸反应其中和作用的物质的量。天然水中的碱度主要由OH、CO2、HCO3量以及其他一些弱酸盐类量的总和。2）酸度水中含有能与强碱反应其中和作用的物质的量。5有机物和耗氧量1）化学耗氧量COD2）生化需氧量BOD3）其他估量有机物的方法（TOC）。第四节天然水中的几种主要化合物1碳酸化合物，存在形态CO2、H2CO3、HCO3、CO321）促使CO32和HCO相互转化的重要因素是游离CO2，当CO2增多时，向HCO3方向转化，会促使CACO3溶解，当CO2消失时，向CO32方向转化，生成CACO3沉淀。2）水中CO2是否达到平衡的测试方法将水通过粒状大理石过滤，然后将过滤前后的水样相比较，如PH升高或碱度增大，则表示水中CO2大于此平衡值，因而使大理石的CACO3成分溶解了；反之，如PH降低或碱度减小，则表示水中CO2小于平衡值，有CACO3析出。2硅酸化合物1）硅酸通式XSIO2YH2O，当X1，Y1，分子式为H2SIO3，称为偏硅酸；当X1，Y2，分子式为H4SIO4，称为正硅酸，当X大于1时，硅酸称聚合态，称多硅酸。2）当PH不是很高时，溶于水中的SIO2主要呈分子态的的简单硅酸，当水中SIO2的浓度增大，它会聚合成二聚体、三聚体、四聚体等，这些聚合体在水中很难溶解，随着其聚合度的增大，SIO2会由溶解态转变成胶态，以至于成为凝胶而从水中析出。当PH增大超过9时，由于H2SIO3电离成HSIO3的量增加，其溶解度随之加大。3）活性硅能够直接用比色法测定的SIO2水中分子量较低的硅酸化合物3水中铁的化合物1）天然水中铁离子有FE2、FE3两种形态。2）FE2主要存在于溶解氧较小、PH较低的水中（深井水）3）当溶解氧较大时，FE2EFE3，FE3易水解形成酸性水在炉水中造成危害。4）PH大于8时，FE2被水中溶解氧氧化速度很快，5）PH在7左右时，水中几乎只有溶胶状FE（OH）3。6）在含有腐植酸的沼泽水中，其PH接近4，FE2会和腐植酸结合成络合状态存在，这种络合物不易被溶解氧氧化。4氮的化合物1）其来源为各种有机物，硝酸盐的溶解和工业排水混入铵离子。2）在有氧和细菌的参与下，可将氨类物质转化为亚硝酸盐或硝酸盐。第五节天然水的特点水质分类1按含盐量分1）低含盐量水含盐量小于200MG/L2）中等含盐量水含盐量200500MG/L3）较高含盐量水含盐量5001000MG/L4）高含盐量水含盐量大于1000MG/L2按硬度分1）极软水硬度在10MMOL/L（1/2ME2）以下。2）软水硬度在1030MMOL/L（1/2ME2）3）中等硬度水硬度在3060MMOL/L（1/2ME2）4）硬水硬度在6090MMOL/L（1/2ME2）5）极硬水硬度在90MMOL/L（1/2ME2以上3按水处理工艺分1碱性水碱度大于硬度2非碱性水硬度大于碱度第二章水的沉淀处理沉淀处理将水中杂质转化为沉淀物而析出的各种方法。沉淀处理的内容悬浮物的自然沉降、混凝处理、沉淀软化等。第一节胶体化学基础1胶体稳定性的原因（1）胶体表面带电；（2）胶体表面有水化层；（3）胶体表面吸附有某些促使胶体稳定的物质；2胶体的亲水性和憎水性胶体表面的水化层的形成是由于胶体对水的亲和力。所谓亲水胶体实际上是一些可溶性的大分子化合物。3胶体的双电层结构（1）胶核胶体中心通常是许多分子组成的集合体，称为胶核。（2）内层与外层离子（3）吸附层和扩散层吸附层有吸附作用形成，包括内层离子和外层离子中活动性较差的这一部分离子。扩散层离核较远，离子分布受热运动影响较大，较活泼，数量随离胶核表面距离增大而减小。（4）胶团胶态物也是电中性，在双电层中正负电荷量必相等，此种包括双电层中全部离子在内的电中性颗粒称为胶团。（5）滑动界面与胶粒A当胶体运动时，在其扩散层中有一个滑动界面，在界面内的颗粒才是一个独立运动的单元，它是带电的，此种颗粒称为胶粒。B用FECL3水解形成的FEOH3胶体为例，以式子表示MFEOH3NFEONPCLPPCL胶核胶粒胶团C胶粒可以带有正电荷，也可以带有负电荷。在天然水中，胶粒都带负电，例如胶体粘土和腐植质等。（阴树脂污染的原因）4胶体的电位（1）在胶体颗粒和溶液之间有以下三种特征电位胶和表面处的电位（0）即热力学电位；吸附层与扩散层分界处的电位（D）滑动界面处的电位（）,此电位称为动电位。（2）D是特征值无法测定，对于天然淡水来说，因水中电解质很少，可以设定D和两种电位大致相等。（3）电位的大小不仅决定于胶体的本质，且与溶液中的离子组成有关，如PH，原因是胶体大都有两性化合物组成，它们的带电是由于两性集团的电荷，而PH的改变影响了两性集团的电离度。（4）一般而言，胶体的电位都会随水溶液中盐类含量的增大而减小，此种影响主要是由于水中电解质数量增多时，它的渗透压增大，因而促使胶体扩散层中的水向溶液本体中渗透，结果使扩散层压缩，电位下降，当扩散层压缩到一定层度时，电位可以降到零，这一点称为该胶体的等电点，此时，胶体实质上以不带电性能。5胶体颗粒间的作用力在溶液中，两个同号胶体（即电荷符号相同的胶体）之间，有同性电荷间的静电斥力和分子间的范德华引力。6胶体脱稳要除去水中胶体，必须是胶体脱稳。胶体脱稳途径（1）压缩双电层投加电解质，压缩扩散层，降低电位。投加电解质的反离子（与胶粒电荷符号相反的离子）价数愈高，聚集效果愈显著。（2）吸附与电中和与胶体物质的吸附作用以及因此，而发生电中和（物质间相互聚集时，静电中和并不总是一个主要因素）。（3）网捕作用混凝处理的沉淀物的网捕作用。（4）吸附与架桥投加吸附胶体的链状大分子，通过架桥作用使胶体聚成大颗粒沉淀。第二节水的混凝处理1水中悬浮物的沉降沉降速度与颗粒大小有关，胶体实际上不沉降，沉降应在静止和流速很慢的条件下完成。2天然水中的悬浮物大小不一的颗粒混合物，采用自然沉降法和普通过滤法无法彻底除掉较小的悬浮颗粒，更不能出去胶体。3混凝原理投加混凝剂，促使微小颗粒变成大颗粒下沉。混凝处理是一个复杂的过程，常常混有各种聚沉反应，如压缩双电层，吸附和电中和、网捕作用、吸附与架桥等。4影响混凝效果的因素（1）水的PH值APH值对ALOH3溶解度的影响；BPH值对胶粒电荷的影响；CPH值对水中有机物的影响水中的有机物如腐植质，当PH值低时为负电的腐植酸胶体，此时易于用混凝剂除去；当值高时，为溶解性的腐植酸盐，去除效果较差。（我厂重点，NAOH、HCL调PH）DPH值对胶体凝聚速度的影响；（2）混凝剂的用量当水中胶体含量很少时，需要投加大量混凝剂才能通过网捕作用达到良好效果。（3）水温A铝盐受水温影响大，低于5度，凝絮细而松，效果不佳。B铁盐作混凝剂时，水温对混凝效果影响不大。（4）水和混凝剂的混合速度搅拌速度最好是先快后慢（快速混合，防止凝絮破碎）（5）水中杂质因离子量大不利，有机物不利（用加CL2、O3破坏之）（6）接触介质（水中保持一定数量的泥渣层）澄清池原理，起吸附、催化及泥渣颗粒作结晶核心等作用。5混凝剂常见混凝剂使一些在分子中有高价阳离子的无机盐类。（1）铝盐硫酸铝、明矾、铝酸钠（或称偏铝酸钠）。（2）铁盐铁盐的适用PH值范围很广，可为410。特点A生成凝絮的相对密度比ALOH3大。B温度的影响不大。CPH60时，FE3会和腐植酸生成不沉淀的有机化合物，所以铁盐是不适于作为处理带有机物水的混凝剂。（3）铁、铝盐（二者11）时效果较好。（4）无机高分子混凝剂聚合铝和聚合铁。聚合铝碱化度在5080最好。BOH/1/3AL100（5）镁盐MGOH2PH应高于105（6）电混凝将金属铝或铁作为电极置于被处理水中，然后通以直流电，此时的阳电极进行电化学溶解，溶解下来的AL3或FE3起的作用与化学混凝基本相同。影响电化学溶解的因素水温、PH值、电流密度、水中离子的组成。（7）混凝辅助剂（助凝剂）活性SIO2、膨润土、沉淀池污泥都是好的助凝剂。助凝剂的作用加快凝聚过程、增加凝絮牢固性，本身不起混凝作用。6有机高分子絮凝剂（1）类别应是线性或使带枝节的线性聚合物，链节10005000为宜，过多水溶性差，过少凝聚作用不佳。A根据电离后粒子所带电荷不同可分为阳离子型、因离子型和非离子型三类。B昂奥分子组成可分为聚乙烯、聚酰胺、聚胺和聚丙烯等型。（2）影响絮凝效果的因素，主要机理是吸附与架桥A高分子在溶液中的形态B絮凝剂在微粒表面的吸附作用C官能团的作用。（3）应用在我国应用最多的是聚丙烯酰胺（三号絮凝剂），常作为助凝剂与其它混凝剂和用。如浊度效应在混凝剂后加，浊度高先加，搅拌速度不宜过快。第三节水的沉淀软化1沉淀软化原理把天然水中钙、镁离子转变成难溶于水的化合物，使其沉淀下来，降低水硬度的过程。2沉淀软化种类热力软化法（加热至100度以上）、化学软化法。3石灰处理CAO加水反应生成熟石灰。（1）反应顺序CO2CAHCO32MGHCO32（2）反应式CO2CAOH2CACO3H2OCAHCO32CAOH22CACO3H2OMGHCO32CAOH22CACO3MGOH2H2O石灰处理起到的作用，主要是消除水中钙镁的碳酸氢盐。4石灰处理的沉淀过程（1）一部分沉淀物当水中有有机物存在时，它们吸附在胶体颗粒上，起到保护胶体的作用，所以该现象不利，会造成水质不稳定，可能在管道、过滤器的滤层沉淀。（2）石灰处理与混凝剂联合处理效果较好，一般用铁盐，因为水中PH值较高。A絮状沉淀物B粒状沉淀物CACO3含量大。5石灰的用量（1）只要求CACO3析出DSH石灰加药量，MMOL1/2CAO（2）只要求CACO3、MGOH2析出DSH1/2CO21/2CAHCO3221/2MGHCO32NAHCO3石灰过剩量，一般取02MMOL1/2CAONAHCO3过剩碱度石灰的用量要适当，不能太多或太少，太少使反应不完全，太多残留CAOH2。6水温提高水温对石灰处理有利。7经石灰处理后的水质的评定标准。（1）悬浮物和不稳定度（2）游离CO2（应全部除去）（3）残余碱度（4）硬度（5）耗氧量（6）硅化物（7）铁（8）镁（与加入量有关大可形成MGOH2沉淀。8其它沉淀软化处理（1）石灰纯碱处理（用纯碱消除永硬）CASO4CACL2NA2CO3CACO3NASO42NACLMGSO4MGCL2NA2CO3CACO3MGOH2NASO42NACL（2）石灰氯化钙处理（除掉过剩碱度氯化钙可用硫酸钙代替）2NAHCO32KHCO3CACL2CAOH22CACO32NACL2KCL2H2O（3）协调磷酸盐处理（130150度进一步降低硬度，炉水磷酸盐处理原理）3CACO32NA3PO4CA（PO4）23CO33MGOH22NA3PO4MG3（PO4）26NAOH第四节沉淀原理1悬浮颗粒的絮凝性（1）絮凝体颗粒在沉降过程发生粘结现象，这种性能称为絮凝性，这类物质称为絮凝体。（2）离散颗粒沉降时不会结合的颗粒。（3）絮凝体包含着大量水分，密度与水接近。2离散沉降离散沉降是指离散颗粒在悬浮液中的沉降过程，此时，由于颗粒不会相互干扰和粘结，它们的沉降特性只与颗粒料本身和水的特性有关。U1/18PKP/GD2U沉降速度PK、P分别为颗粒与水的密度G/CM3D颗粒直径CMG重力加速度CM/S2水的动力粘度G/CMS3絮凝沉降应通过试验来测定水中颗粒在某一流程中的沉降特征。层桩沉降上层为等浓度区，此层为过渡区或变浓度区，最下层为压实区。第五节沉淀处理设备1沉淀处理设备分为沉淀池和澄清器两类。2沉淀池分为间歇式和连续式两类。3澄清器有泥渣层（沉淀池无），是连续运行的。4平流式沉淀池水按水平方向流动。结构有四部分进水区、沉淀区、出水区、存泥区。5斜管和斜板沉淀池1）原理沉淀区中设置斜管或斜板，沉降过程在这些装置中进行，可以使水中悬浮物的分离速度加快，从而缩短沉降时间和减小设备体积。2）结构斜管（板）、集水器、集水槽、排泥管、集泥斗。3）沉淀池进水流向以与斜管（板）中水的流向成钝角为宜。6泥渣悬浮式澄清池澄清池是利用悬浮泥渣层与水中杂质颗粒相碰撞、吸附、粘合，从而提高澄清效果的一种沉淀设备。1）型澄清器2）脉冲澄清池水通过一层悬浮泥渣进行澄清，泥渣层不是悬浮在一定的部位，而是进行着周期性的下沉和上升运动，即呈脉冲状态。7泥渣循环式澄清器特征是设备中有若干泥渣做循环运行，即泥渣区中有部分泥渣回流到进水区，与进水混合后共同流动，待流至泥渣分离区，进行澄清分离后，这些泥渣返回原处。1）机械搅拌澄清池8澄清池的运行1）运行前的准备工作打扫干净，检查本体设备、阀门、管道等估算好各种加药量配制好各种药液加药器的加药量调整池外配好泥渣加速活性泥渣层生成2）启动3）运行注意事项排泥量泥渣循环量间歇运行水温变动空气混入4）监督清水层高度悬浮泥渣量进水流量加药量水温排泥时间排泥间隔排泥门开度5）调整最优加药量最优运行条件（排泥量的控制调整、负荷的大小、负荷调整的变化速度、水温的变化）9澄清池的改进1）斜管、斜板在澄清池中的应用2）双向流斜管澄清池3）加砂澄清池4）高速脉冲澄清池第六节沉淀处理系统和附属设备1沉淀处理系统（沉淀池）2加药设备3混合器4反应器第三章水的过滤处理第一节水的过滤过程1过滤原理1）筛分作用悬浮颗粒不能通过滤层中的微小孔眼而被机械的阻挡下来。2）吸附滤料颗粒表面吸附了水中微小的颗粒。3）架桥截留下来的悬浮物在滤料颗粒表面发生彼此重叠和架桥的过程，因此形成了一层附加的滤膜。4）混凝在凝絮、悬浮物和砂粒表面之间发生了与混凝作用相同的颗粒凝集过程。2过滤过程中的水头损失1）影响因素温度温度升高，水的粘度下降，水头损失下降。滤速水头损失与滤速成正比。滤料颗粒粒径粒径减小，水头损失急剧增大。滤层污染程度2）水头损失的控制加药设备澄清池加药设备混合器反应器澄清池提高压差进行反洗3）滤层中负压的形成滤层中压力下降，某些部位形成真空防止方法增高进出口两端的水位限制运行时间3滤料常用的有石英砂、无烟煤、大理石等。主要技术指标有1）化学稳定性2）机械强度3）粒度4过滤工艺1）过滤运行由过滤、反洗、正洗等步骤组成。2）过滤效果由出水水质和截污能力两部分组成。3）滤速4）反洗强度5）水流的均匀性及配水系统5滤池的维护（1）反洗强度和膨胀率（2）化学清洗第二节过滤器1普通过滤器单层滤料,下向流式组成主要是有进水装置,配水系统,压缩空气装置,仪表,阀门和管道等。2双流式过滤器两头进水,中间出水,配水装置在中间特点出力较大,但对滤料粒度的要求较高,运行操作和维护等较复杂。3多层滤料过滤器改变上细下粗的不利排列（1）双层上层为无烟煤,下层为石英砂,双层滤料能否良好运行,煤砂粒度选择是关键问题（2）三层下层一般为石榴石,磁铁矿,钛铁矿等矿石第三节滤池1无阀滤池无阀滤池是因其没有阀门而得名,无阀滤池的种类很多有压力式的,有重力式的。截面可以是圆形的末叶可以是方形的，压力式无阀滤池和重力式无阀滤池的结构原理是相同的。2单阀和双阀滤池单阀滤池的工作原理和无阀滤池无阀滤池的基本相同,不同点仅仅在于单阀滤池虹吸管的高度比无阀滤池的低很多。单阀滤池和无阀滤池相比,它的优点是虹吸管高度降低有利于安装和维修缺点是操作较繁。3虹吸滤池虹吸滤池是一种重力式快速滤池,它的特征是革除了普通快速滤池上的阀门、仪表等配件,而是用抽真空沟通虹吸管的办法,以通水流,用进空气来破坏虹吸作用,以切断水流。第四节其他过滤方式1混凝过滤直接加药适合低浊度的水1直流混凝过滤2接触混凝过滤水有下而上,先进大颗粒滤料3高速双流过滤2边孔径过滤大小粒径混合在一起过滤3纤维过滤4吸附过滤（1）吸附原理化学吸附形成化学键和氢键物理吸附范德华力和静电引力（2）活性炭活性炭是非极性吸附剂,所以它对于某些有机物有较强的吸附力,活性炭吸附力以物理吸附为主。A活性炭除CL2效果较好。CL2H2OHCLHCLOHCLOHCLO2OCCO2B活性炭再生方法蒸汽吹灰；高温灼烧；用适当的溶液将吸附的杂质解吸下来（如NAOH和NACL）用有机溶剂萃取5循环清洗高速过滤用粒度均一,机械强度大,合成树脂滤料与滤砂组成双滤料过滤器清洗时利用循环水泵将过滤器的上部水打入砂层中间,是其中水流变为上升流,相对密度小的合成滤料和水一起循环,这样滤层中的泥球被分散,被截留在滤层中的悬浮物就会从合成滤料上剥落下来。第四章离子交换的基本知识第一节离子交换剂的结构1离子交换剂的结构分两部分,一部分具有高分子的结构形式称为离子交换剂的骨架,另一部分是带有可交换离子基团称为活性基团,它们化合在高分子骨架上。2磺化煤一种半合成的离子交换剂,以煤质本身空间结构作为高分子骨架,用浓硫酸磺化,引入活性基团SO3H,此外煤质本身还有COOH,OH,以及硫酸氧化生成COOH,所以它实质上是一种混合离子交换剂。3离子交换树脂分类根据其单体的种类,可分为苯乙烯系,酚醛系和丙烯酸系。（1）苯乙烯系离子交换树脂（2）苯乙烯系磺酸型阳离子交换树脂（3）苯乙烯系阴离子交换树脂（4）丙烯酸系离子交换树脂基体是丙烯酸甲脂甲基丙烯酸甲脂和二乙烯苯共聚而成,结构如下A丙烯酸系羧酸树脂弱阳RCOOCH3RCOOH在浓ROH和H2O条件下B丙烯酸系阴离子交换树脂（弱碱）RCOOCH3H2NCH22NHCH22NH2RCONHCH22NHCH22NH2（5）树脂的结构类型A凝胶型特点抗氧化性和机械性强度较差,易受有机物污染B大孔型树脂缺点交换容量低,售价贵,酸碱耗高C第二代大孔型树脂空隙率较第一代小,交换容量和凝胶相近,反应快D超凝胶型树脂控制苯乙烯和二乙烯苯之间反应速度,制得机械强度好的凝胶树脂E均孔型强碱性阴树脂交联均匀,孔眼大小相近,防有机物中毒第二节离子交换树脂的命名1全称由分类名称,骨架名称,基本名称三部分组成1分类名称凝胶型,大孔型2骨架名称苯乙烯系,丙烯酸系,酚醛系,环阳系等3基本名称离子交换树脂酸性冠阳,碱性冠阴2型号大孔前加D第三节离子交换原理1交换作用主要在扩散层进行,但由于扩散关系也将与固定层交换2压缩作用再生液浓度太大时,不能提高再生效果,反使再生效果降低第四节离子交换树脂的性能1物理性能1外观A颜色B形状圆球率902粒度0312MM3密度A干真密度干树脂质量树脂的真体积GMLB湿真密度湿树脂的质量湿树脂的真体积GMLC湿视密度湿树脂的质量湿树脂的堆积体积GML4含水率含水率大则空隙率大,交联度小5溶胀性溶于水中树脂体积变大。影响因素溶剂、交联度、活性基团、交换容量、溶液浓度、可交换离子本质。对强性树脂HNANH4KAGOH_HCO3_CO32_SO42_CL_，由此看出树脂再生后体积膨胀。6耐磨性7溶解性影响因素交联度小,电离能力大,离子水合半径大,受高温氧化影响8耐热性阳树脂100,强阴60,弱80阴9抗冻性10耐辐射性能11导电性2化学性能（1）离子交换反应的可逆性。离子交换反应是可逆的，例如当含有硬度的水通过H型离子交换树脂时其反应为2RHCA2R2CA2H当树脂失效后为了恢复树脂的交换能力，就可以利用离子交换反应的可逆性，用硫酸或盐酸通过此失效的树脂R2CA2H2RHCA2这两种反应，实质上是可逆反应似的化学平衡移动，当水中CA2和H型离子交换树脂多时，反应正向进行；反之则逆行进行。（2）酸、碱性。树脂的性能与电介质酸碱相同，在水中有电离出H和OH_的能力。（3）中和与水解。离子交换树脂的中和与水解的性能和同城的电解质一样。H型树脂和碱溶液会进行中和反应，如RSO3HNAOHRSO3NAH2O。水解反应也和通常电解质的水解反应一样，当水解产物有弱酸或弱碱时，水解度就大，如RCOONAH2ORCOOHNAOHRNH3CLH2ORNH3OHHCL所以，具有弱酸性基团和弱碱性基团的离子交换树脂的盐型，容易水解。（4）离子交换的选择性。离子交换树脂细琢各种粒子的能力不一，有些离子易被吸着，但吸着后要把它置换下来就比较困难；而另一些例子很难被吸着，但置换下来比较容易，这种性能称为离子交换的选择性。（5）交换容量分为全交换容量、工作交换容量、平衡交换容量。单位MOL/L或MOL/M3第五节离子交换平衡在稀溶液中，强酸型阳树脂对常见阳离子的选择性顺序如下FE3AL3CA2MG2KNH4NA这可以归纳两个规律离子所带电荷愈大，愈易被吸收；当离子所带电荷相同时，离子水合半径较小的易被吸取。对弱阳树脂H位置前移，例如羧酸型树脂H位于FE3之前，所以弱酸树脂易再生。在浓溶液中，排列顺序发生改变，某些低价离子会居于高价离子之前。对稀溶液，强碱阴树脂对阴离子的选择性顺序为SO42_CL_HCO3_HSIO3_在浓溶液中交换顺序是CL_SO42_CO32_SIO32_强碱型树脂的选择性顺序，遵循以下三条规律（1）在强弱酸混合的溶液中，易吸取强酸的阴离子。（2）浓溶液与稀溶液相比，前者利于低价离子被吸取，后者利于高价离子被吸取。（3）在浓度和价数等条件相同的情况下，选择性系数大的易被吸取。第六节离子交换速度离子交换的动力学过程一般可分为五步（1）水中扩散通过膜（2）进入胶联网孔（3）与交换基团接触，进行H离子交换（4）H向表面扩散（5）H通过水膜进入水中影响离子交换速度的因素（1）树脂交换基团（2）树脂的交联度（交联度大，网孔小，交换慢）（3）树脂的颗粒（颗粒小交换快）（4）溶液的浓度（5）温度（6）搅拌或提高流速（7）离子的本性第五章水的离子交换处理第一节固定床离子交换原理固定床是动态离子交换的一种形式，它是指运行中离子交换剂层固定在一个交换器中，一般不将交换剂转移到床体外部进行再生。固定床的运行方式，通常是使水由上向下不断地通过交换剂层。1水中阳离子只有CA2时和NA离子交换剂的交换进水影响保护层厚度的因素流速、生水质量、树脂粒度、交换剂孔隙率失效层和温度。工作层尚未工作层出水2水中含有CA2、MG2、NA时和H离子交换剂的交换进水CA2MG2NAH出水第二节离子交换软化和除盐1软化如离子交换水处理的目的只是为了软化，即除去水中钙镁，则可采用钠离子交换法。其交换过程如下式（1）运行2RNACA2（MG2）R2CAMG2NA（2）再生R2CAMG2NA2RNACA2（MG2）盐耗G/VHHCG/MOLG再生盐量GV制水量M3HHC原水硬度和生水硬度差值MOL/M21/2ME22软化和除碱（1）加硫酸除碱NAHCO3H2SO4NA2SO4CO22H2OCO2用除碳器除去（2）采用强酸性H离子交换剂的HNA离子交换强酸性H离子交换剂可以将水中各种阴离子转变成相应的酸，固它的出水是酸性的。因此和加酸法相似，可以利用它的出水中和调另一部分水的碱度。由于它不是外加药剂到水中，所以不会增大水中的含盐量，而是降低。（3）采用强酸性H离子交换剂的HNA离子交换用弱酸H离子交换剂来除去水中碱度是一种很好的方法，因为这种交换剂分解中盐的能力较弱，它仅与弱酸盐类（碱度）反应，交换后不产生强酸。弱酸H离子交换剂失效后，很容易再生，酸耗低，通常为理论的110，因此比较经济，排废酸问题也较少。（4）H离子交换剂采用贫再生方式的HNA离子交换是指H离子交换剂失效后，用理论量的酸进行再生，是交换剂再生不充分，上层为H型，下部还有钙镁型的树脂。（5）除碳器鼓风式除碳器使水中的CO2随吹入的空气排入大气。因为空气中的CO2含量很少，即它的分压很小，所以当鼓入除碳器的空气流和经H交换处理的水接触时，水中CO2便会析出并被空气带走。真空式除碳器利用真空泵或喷射器从除碳器的上部抽真空，使水达到沸点从而除去水中的气体。第三节固定床离子交换1顺流式运行水流与再生液流动方向一致，通常是由上向下流动。运行反洗、再生（剂量、浓度、再生流速、湿度、再生剂种类和纯度）、正洗、交换。2逆流式运行水流与再生液流动方向相反。运行小反洗、放水、顶压、进再生液、逆流冲洗（置换）、小反洗、正洗、投运。逆流再生注意事项（1）实层厚度和空气压力应符合要求（2）再生水质好（3）中排应加固（4）采用白球作压实层其密度应小于树脂（5）再生剂质量要好（6）防止气泡混入3分流再生分流再生是在床层表面下约400600MM处装排水装置，使再生液自上下同时进入，废液自中间排水装置排出。4浮动床（1）运行水由下至上，将树脂托起，再生由上至下优点出水质量好，流速高。阻力小，酸耗低，操作方便。缺点树脂絮体外清洗。（2）运行落床、再生、置换和正洗、成床。第四节连续床离子交换1移动床是指交换器中的交换剂层在运行中是不断移动的，即定期的排出一部分树脂和不仅等量再生好的新鲜树脂。被排除失效树脂的再生过程，是在另一专用设备中进行的。，所以供水基本上是连续的。2流动床流动床分为无压力式和压力式两种类型。第六章水的离子除盐第一节1强碱性阴树脂工艺性能（1）在稀溶液中选择性SO42_NO3_CL_OHFHCO3_HSIO3_ROHNAHSIO3RHSIO3NAOH水中OH含量大，交换不彻底，先进阳床使NAHSIO3则ROHH2SIO3RHSIO3H2O（2）再生A再生剂用NAOH，因为强碱阴树脂除硅必须转化成OH型。B再生液用量，提高碱耗对洗硅有利。C再生液浓度先浓0203后稀洗硅效果好浓压缩双电层D再生液温度和再生时间F再生剂的纯度3交换制水1进水中金属阳离子要低有利于除硅2进水中碳酸会计师要低树脂对HCO3吸附性与HSIO3的相似2弱碱性阴树脂的工艺性能对硫酸根氯根硝酸根等强酸根吸附,对HCO3吸附弱,对HSIO3不能吸附。吸附只能在酸性条件下进行,中性溶液中,弱碱性OH型树脂封锁交换能力。RNH3OH2H2SO4KNH32SO42H2ORNH3OHHCLRNH3CLH2O弱酸树脂对离子的选择为OHSO42NO3CLHCO3所以易再生弱碱树脂吸附有机物可以在再生时被洗出来因交联度低,孔隙大第二节复床除盐HOH第三节混合床除盐1原理可看成许多阴阳树脂交错排列的多吸式复床10002000级可消除反离子影响2再生先反洗分层,阴在上,阳在下对方便分层,湿真密度差应大于1520阴阳21失效后行用氢氧化钠将阳树脂转变为钠离子,阴树脂转变为氢氧根,有利于分层因为未失效阳H型与失效阴SO4型密度差很小再生分体外再生和体内再生,体内再生有两步法和下一步法3混床特点优点出水水质高出水水质稳定间断运行对出水水质影响小交换终点明显缺点交换容量利用率低酸碱耗大树脂易破损再生操作复杂第四节各种离子交换除盐系统1主系统组成除盐系统的原则1）第一个交换器通常是H型阳离子交换器2）除硅必须用强碱性阴树脂3）混合床可制得水质高的水4）弱酸阳树脂的作用是除去与碱度相对应的阳离子5）弱碱阴树脂的作用是除去水中强酸阴离子6）除碳器应安置在强碱阴离子交换器之前阴、阳床、混床、除二氧化碳器常用离子交换除盐系统氢离子交换净化技术2再生系统用来储存、输送、计量和投加酸、碱。常用酸碱输送方法有压力法、真空法、输送泵法、喷射器等。第五节提高离子交换除盐经济性的措施1碱液加热2应用强碱性浮动床对改进操作条件洗硅需要3增设弱酸弱碱性离子交换器和采用双层床交换器双层床注意事项阳用盐酸再生,防止硫酸再生形成硫酸钙沉淀阴防止胶硅沉积4采用对流式再生式和前置式交换器5提高淡化高含盐水的经济性措施6回收废再生液和清洗水及其处理第六节新离子交换树脂的处理和储存1新树脂处理脱水树脂的食盐处理阳树脂预处理24氢氧化钠浸泡48小时,冲先后用5盐酸浸泡48小时联树脂预处理5盐酸48小时4氢氧化钠48小时2树脂贮存转成盐型,浸泡水中0403树脂的鉴别和分离第七节树脂的变质和污染1变质阳树脂水中氧化剂,如游离氯硝酸根重金属离子起催化作用特点颜色变淡,树脂体积变大,易碎,体积交换容量降低质量交换容量变化不大除去游离氯方法活性炭,加亚硫酸钠用大孔树脂阴树脂抗氧化能力不如阳,但布置在阳后得到保护2污染阳树脂悬浮物铁铝硫酸钙油脂类物质污染处理方法A空气擦洗B酸洗法C碱洗法阴树脂受有机物胶体硅铁的化合物等物质污染第八节设备的防腐处理1橡胶衬里天然与合成两类,用天然橡胶2环氧树脂涂料3玻璃钢耐温性差4聚氯乙烯塑料易老化,怕光5工程塑料6不锈钢第七章水的其它除盐方法第一节蒸馏1加热软水,冷凝制水,进水应为软水，水质要求H20MOL/LO250G/L2蒸发器相当于一个低压锅炉第二节闪蒸原理将水在一定压力下加热到一定温度，然后将其注入到一个压力较低的容器中，由于注入水的温度高于此容器压力下的沸腾温度，一部分水就汽化为蒸汽并使温度降低，一直到水和蒸汽都达到该压力下的沸腾温度为止，如果不断的将蒸汽取出，同时不断地注入经预热的水，就可以连续制取蒸馏水。第三节电渗析1电渗析原理将离子交换树脂作成膜状,阳膜只允许阳离子通过,也可以将膜上阳离子排代下来,而其不可移动的内层电子为负离子产生负电场,溶液中负离子受到排斥同样孙膜内层电子为正电场,对正离子排斥如果将这些膜做成电解槽的隔膜,即在膜的两侧加两个电极,通以直流电,则离子会发生有规则迁移,这就是电渗析双膜电渗析OHHH2CL/NAO2NA/NACL/CLNA/CL电解液以氯化钠为主示意图2离子交换膜有异相膜均相模半均相膜离子树脂粉和粘和剂调合直接把树脂制成薄膜树脂和粘合剂混合很均匀一种制成为增加强度有时盖有产品尼龙布第四节反渗透1反渗透原理2市场常用半透膜醋酸纤维素膜,PH适用范围37不耐氧化性好聚酰胺膜复合膜第八章凝结水的处理第一节凝结水的污染1凝汽器的漏水2污染金属腐蚀产物凝结水管道腐蚀产物第二节凝结水处理系统1处理流程分混床设置前置过滤器和无前置过滤器两类2前置过滤器有覆盖过滤器树脂粉覆盖过滤器电磁过滤器管式微孔过滤器氢型过滤器3凝结水处理设备的连接低压凝结水处理系统凝结水处理设备连接在凝结水泵与凝结水升压泵之间王一般为113MPA,缺点系统中安设在二级凝结水泵中压凝结水处理设备凝结水处理设备在凝结水泵与凝结水升压泵之间这种连接方式取消了凝结水升压泵,经凝结水处理设备净化后的凝结水直接进入低压加热系统设计压力一般3539MPA4注意1在阳离子交换方面从离子交换的选择性次序可知NH4型树脂对钠离子的吸附能力比强酸型较小,所以钠离子较容易穿透2在阳离子交换方面,由于此种混合床内不发生中和反应,反应产物中有氢氧化铵,因而其出水保持有一定的碱性,所以氯离子及硅酸根离子较容易穿透3保证NH4OH混床运行良好措施A合适的树脂及配比B良好的体外再生分离技术及再生方法C高纯度的盐酸和氢氧化钠D阳先转氢型,再转氨型用051氨水对阴阳树脂冲洗,或用凝结水氨转型E凝汽器应严密,进水含盐量应严格控制,启动时应采用HOH型工艺第三节凝结水的过滤作用除去凝结水中悬浮物,胶态金属腐蚀产物对于刚建成和长期停用启动的机组更有必要1覆盖过滤器将粉状滤料覆盖在一种特制的多孔管件称为滤元上,使它形成一个薄层,作为滤膜,水由管外通过滤膜和孔进入管内进行过滤凝结水杂质少运行辅膜,过滤和去膜三个步骤2离子交换树脂粉覆盖过滤器树脂粉覆盖过滤器的结构基本上与纤维素覆盖过滤器的相同,不过它是颗粒很细50M以下的阴阳离子交换树脂粉,以一定的配比混合后作为助滤剂的,因此它同时可以起过滤和除盐的作用用强阳阴树脂优点设备简单不用再生,出水水质好,适用温度高只用一次缺点树脂粉用量小凝汽器泄漏和机组启动时不适应,树脂粉价格较贵2磁力过滤器永磁过滤器3用磁力来除去水中铁的腐蚀产物铁球型电磁过滤器高梯度电磁过滤器4管式微孔过滤器微孔过滤法是利用过滤介质的微孔把水中悬浮物截留下来的水处理工艺选此过滤介质有的作为管状,有的由多个蜂房式管状滤芯组成滤元绕线滤元分类塑料烧结管聚氯乙烯粉和糊状聚乙烯等原料调匀后,经高温烧结成的管子过氯乙烯超细纤维滤布4氢型阳床第四节凝结水除盐混床1高速混床所用的树脂物理性能树脂的机械强度必须较高,与补给水除盐系统中的树脂相比,其粒度应该大而且均匀,有良好的水力分层性能化学性能交换速度快,交换容大2高速混床的结构特点体外再生无中排装置,高度可以除低,无酸碱管道内部结构要求进水和排水装置应能保证水的分配均匀,排脂装置应能排尽筒体仙的树脂,安装检修都比效方便3高速混床的运行特性用HOH型混床处理凝结水,可以使出水的电导率在01S/CM以下,通常可达到0608S/CM,正常运行出水FE35G/L除去率50启动除铁90,除CU60HOH型混床缺点把不该除去的氨也除去了4高速混床的体外再生工艺第一步空气擦洗无前置过滤器,本身交换过滤同时完成通空气正洗通空气正洗通空气1分钟,正洗2分钟630次第二步再生前使阳阴树脂完全分离分离方法1用氢氧化钠溶液将阳转成钠型,阴树脂转换成氢氧型2用浓氢氧化钠16溶液浸泡,使阴树脂上浮,阳树脂下沉3把中间不易分清的树脂层留在另外设备中,以便与下次再生的树脂一起再进行分离4在床层中增添密度在阴阳树脂之间的惰性树脂第三步再生工艺过程5三塔式体外再生法由阳再生分离塔,阴再生分离塔,贮存塔组成6混脂塔T塔将反洗分层后中间混脂层取出至混脂塔7体外再生工艺操作树脂输送树脂分离空气擦洗再生清洗树脂的混合和正洗树脂再输送3NH4和OH型混合床反应式RSO3NH4NACLRSO3NANH4CLRNOHNH4CLRNCLNH4OH第五节凝结水除盐的新工艺1高塔分离2锥体分离3单床系统管式过滤器阳浮床阴浮床后置阳床4三层混床中间加惰性树脂反洗分层为阴树脂惰性树脂阳树脂将树脂做成不同颜色5氢层混床在混床成床后,再在上部加一层阳树脂相当于前置阳床的作用6单层和三室床阳阴阳第九章给水系统金属的腐蚀及其防止第一节金属的电化学腐蚀1腐蚀金属表面和周围介质发生化学或电化学作用而遭到破坏的现象称为腐蚀2化学腐蚀和电化学腐蚀的区别电化学腐蚀有电流产生潮湿和有水的地方化学腐蚀过程中没有电流产生而是金属表面和其周围介质直接发生化学反应给水系统中发生的腐蚀都属于电化学腐蚀3电极电位由于金属表面和溶液间存在双电层,所以有电位差,这种电位差称为该金属在此溶液中的电极电位RT能斯特公式0LNCNF4标准电极电位把它浸在含有该金属离子浓度活度等1MOL/L溶液中的电极电位5气体电极某些贵金属的化学性能很稳定，当把这类金属浸入不含有自己阳离子的溶液中时，不能建立起表示这种金属的电极电位，但是这些金属的表面能够吸附一些分子、原子或离子，如果被吸附的物质是气体，而且这种气体能进行氧化还原过程，那么就有可能建立起一个表征此气体的电极电位，这种电极称为气体电极。6平衡电位和非平衡电位当某金属与溶液中该金属离子建立起如下的平衡时MEMEE这个电极就产生一个稳定的电极电位，该电位称为平衡电位或可逆电位，这种电极称为可逆电极。假如在浸有金属的溶液中，除了该金属离子外还有别的离子或原子也参加电极过程，那么就有可能产生下述情况在电极上失去电子是靠某一过程，而获得电子则靠另一过程，例如MEEMEE和HH2OE1/2H2H2O这样，在电极上得失电子的两种过程是不可逆的，这种电极称为不可逆电极，不可逆电极所表现出来的电位称为非平衡电位或不可逆电位。7原电池和腐蚀电池当金属在溶液中形成双电层后，就会阻止金属的继续溶解，但如果将金属上的电子引出，则金属的溶解过程又将继续，这是一种化学能转变为电能的装置，称为原电池；金属发生电化学腐蚀的过程正和原电池发生的反应一样，当某些金属和水溶液相接触时，由于金属的组织以及和金属表面相接触的介质不可能是完全均匀的，因此在金属的某两个部分会形成不同的电极电位，所以也会组成原电池，这是金属发生电化学腐蚀的根源，称为腐蚀电池。8阳极和阴极腐蚀电池中遭到腐蚀的电极称为此电池的阳极，在另一个电极上发生的是某种物质得到电子的过程，产生还原反应，该电极称为阴极。9极化和去极化腐蚀电池中当电池形成闭合回路时，即使时间非常短，其两极是电位差也互比原先的数值小得多，这种现象称为极化；在发生电化学腐蚀的情况下，溶液中必定有易于接受电子的物质，它在阳极上接受电子，起消除阴极极化作用，这种作用称为去极化，起去极化作用的物质称为去极化剂。10保护膜在金属表面起抑制腐蚀作用的膜。它必须具有下列性质才能起到保护作用必须是致密的，没有微孔，腐蚀介质不能透过；能将整个金属表面全部完整的遮盖住；不易从金属上脱落。11腐蚀程度的表示方法A按重量减少G/M2HB按腐蚀深度MM/A12影响金属腐蚀的内在因素A金属的种类、结构B金属中含有杂质的种类、数量C金属内部的应力13影响金属腐蚀的外在因素A水的溶解氧量B水的PH值C温度D盐类的含量和成分E水的流速F振动G压力H细菌14防止金属电化学腐蚀的方法A选用合适的金属材料B对于金属接触的介质进行处理第二节给水系统金属的腐蚀给水中含有的氧和二氧化碳，常常是引起给水系统中金属腐蚀的主要因素1溶解氧腐蚀1）原理铁受水中溶解氧的腐蚀是一种电化学腐蚀，铁和氧形成两个电极，组成腐蚀电池铁是阳极，遭到腐蚀FEFE22E氧是阳极，进行还原O22H2O4E4OH2）腐蚀特征表面形成许多小型鼓包，直径字1MM至20MM、30MM不等，称为溃疡腐蚀，鼓包表面的颜色有黄褐色到砖红色不等，次层是黑色粉末状物，当将这些腐蚀产物全部清除后，会出现腐蚀造成的陷坑。3）腐蚀部位通常最易发生的部位是给水管道和省煤器，在各给水组成部分中，补给水的输送管道以及疏水的储存设备和输送管道都会发生严重的氧腐蚀。2游离二氧化碳的腐蚀1）原理当水中有游离二氧化碳存在时，水呈酸性CO2H2OHHCO3由于水中H的量增多，就会产生氢去极化腐蚀阳极反应，铁遭到腐蚀FEFE22E阴极反应2H2EH22）腐蚀特征腐蚀部位金属均匀变薄。3）腐蚀部位热力系统中最易发生的部位是凝结水系统。3同时有溶解氧和游离二氧化碳的腐蚀1）水系统中如果同时存在氧和游离二氧化碳，那么钢的腐蚀更加严重。这是因为氧的电极电位高，易形成阴极，侵蚀性强；而二氧化碳使水呈微酸性，破坏保护膜。这种腐蚀的特征是金属表面没有腐蚀产物，而是随着氧含量的多少，呈现或大或小的溃疡状态，且腐蚀速度很快。第三节给水系统金属腐蚀的防止1给水热力除氧给水除氧的方法，在高压以上的机组中，与同时采用热力除氧和化学除氧两种方法。热力法可以将给水中绝大部分溶解氧除掉，化学法可以除热力法所难以完全除尽的残留溶解氧。1除氧器的运行要点（1）水应加热至沸点。（2）解吸出来的气体应能通畅的排走。（3）送入的不给水量应稳定。（4）并列运行的各台除氧器负荷应均匀。2除氧器调整试验通常所要求取的运行条件有（1