【土木建筑】水的除盐与咸水上

1、超纯水（高纯水）超纯水（高纯水）：水中导电介质几乎已全部：水中导电介质几乎已全部去除，而水中的胶体微粒、微生物、溶解气体和有去除，而水中的胶体微粒、微生物、溶解气体和有机物等亦已经去除到最低程度。剩余含盐量应在机物等亦已经去除到最低程度。剩余含盐量应在0.1mg/l以下，以下， 25摄氏度时电阻率摄氏度时电阻率10106 cm以以上上。超纯水容易被污染，所以在使用之前进行终端。超纯水容易被污染，所以在使用之前进行终端处理以确保水的纯度。处理以确保水的纯度。解释一：弱酸树脂在水溶液中不易解离，oh-小，对于强酸：水中h+高，易发生h+oh-=h2o，推动了roh的解离所以so42-可以被吸附到树

2、脂上，对于弱酸：水中h+低，不易发生h+oh-=h2o，解释二：虽然亲和力oh-so42-，但水中，oh-低，而so42-高，所以易吸附。弱碱树脂不能与水中弱酸发生反应，对中性盐类也没有分解能力。4,强碱树脂和弱碱树脂的比较： 下图表示强碱阴离子交换器的运行过程曲线。清洗分为两步：第一步将清洗水排出，直到清洗排水总溶解固体等于进水总溶解固体；第二步将清洗水循环回收到阳离子交换器的入口，直到出水电导率符合要求，即开始正常运行。在运行阶段，出水电导率与硅含量均较稳定。当到达运行终点时，在电导率上升之前，硅酸已经开始泄漏。v 而在硅酸泄漏过程中，电导率出现瞬时下降，这是由于出水中含有的微量苛性钠为突

3、然出现的弱酸所中和。v 生成硅酸钠和碳酸氢钠，其导电性能低于氢氧化钠的缘故。v 若阴床运行以硅酸开始泄漏作为失效控制点，则电导率瞬时下降可视作周期终点的讯号。v 由图看出，在开始泄漏之后，出水硅含量迅速上升。 右图为弱碱阴离子交换器的运行过程曲线。清洗亦分为两步。正常出水水质呈弱碱性，当cl-开始漏泄，出水出现酸性，由于酸导电性能较碱为强，因而出水电导率迅速上升，即为周期终点的讯号。弱减阴离子交换器的运行过程曲线 该系统适用于制取脱盐水。含盐量不大于500mgl的原水经处理后，出水电阻率可达到0.1xl06 .cm以上，硅含量在0.1mgl以下。在运行中，有时出水的ph值和电导率都偏高，这往往

4、是由于阳床泄漏na+过量所致。为提高出水水质，可采用逆流再生，另外，强碱阴床采用热碱液再生，有利于除硅。 强碱阴床设置在强酸阳床之后的原因在于； 1若进水先通过阴床，容易生成caco3、mgoh)2沉积在树脂层内，使强碱树脂交换容量降低。 2阴床在酸性介质中易于进行离子交换，若进水先经过阴床，更不利于去除硅酸，因为强碱树脂对硅酸盐的吸附要比对硅酸的吸附差得褥多。 3强酸树脂抗有机物污染的能力胜过强碱树脂。 4若原水先通过阴床，本应由除二氧化碳器去除的碳酸，都要由阴床承担，从而加了再生剂耗用量。 该脱盐系统适用于无除硅要求的场合(见图224)。由于弱碱树脂的应用，不仅交换容量有所提高，而且再生比

5、耗显著降低。 弱碱树脂用na2co3或nahco3再生时，由于经弱碱阴床后，水中会增加大量的碳酸，因此脱气应在最后进行。若用naoh再生，除二氧化碳器设置在弱碱阴床之前或之后均可。该系统正常运行时，出水的ph值为66.5，电阻率在5x104 .cm左右。 适用于原水有机物含量较高、强酸阴离子含量较大的情况。弱碱树脂用于去除强酸阴离于，强碱树脂主要用于除硅。再生采用串联再生方式，全部naoh再生液先用来再生强碱树脂，然后再生弱碱树脂。对于强碱树脂来说，再生水平是很高的，而总的看，再生比耗并不大，再生剂能有效地加以利用。除二氧化碳器设置在阴床前面，以便于强碱阴床与弱碱阴床串联再生。该系统出水水质与

6、系统(一)大致相同，但运行费用略低。若将本系统中的强碱阴床代之以阴、阳树脂混合床，可得到纯度更高的纯水 阴离子再生树脂以氢氧化钠为主。工业用氢氧化钠有液态和固态两种。前者浓度为40%42%，其贮存、输送、配制大致与酸再生系统相同；后者可参照食盐再生系统，但溶碱时应用蒸气加热至3540 。 阴阳离子交换树脂装填在同一个交换器内，再生时使之分层再生，使用时先将其均匀混合，这种阴、阳树脂混合在一起的离子交换器称为混合床。 由于混合床中阴、阳树脂紧密交替接触。好像有许多阳床和阴床串联一起，构成无数微型复床，反复进行多次脱盐，因而出水纯度高，其电阻率达到510 106 cm a.出水水质纯度高。出水水质

7、纯度高。 混床离子交换可以把水中含有的离子几乎全部去除，出水含盐量在混床离子交换可以把水中含有的离子几乎全部去除，出水含盐量在10mgl以下。对需高纯水的场合，混合床完全成了标准的方法，一般不需以下。对需高纯水的场合，混合床完全成了标准的方法，一般不需考虑其它技术。下表列出混合床与双层床出水水质的比较。考虑其它技术。下表列出混合床与双层床出水水质的比较。b.工作条件变化时对出水水质影响较小，且工作周期较长。工作条件变化时对出水水质影响较小，且工作周期较长。 混床开始运行时有混床开始运行时有32min出水的电导串较高，然后急剧降到出水的电导串较高，然后急剧降到0.5scm-1以以下，这是因为床内

8、残留的微量酸，碱和盐很快地被阳、阴树脂吸收掉。另外，下，这是因为床内残留的微量酸，碱和盐很快地被阳、阴树脂吸收掉。另外，快速正洗是混合床的一大特点，再生总时间比双层床少，相应地工作周期长，快速正洗是混合床的一大特点，再生总时间比双层床少，相应地工作周期长，而且原水水质变化和再生剂比耗对出水纯度影响较小，这是因为混合床中离子而且原水水质变化和再生剂比耗对出水纯度影响较小，这是因为混合床中离子的泄漏因另一种树脂的存在而大大减少所致。的泄漏因另一种树脂的存在而大大减少所致。 c.间断运行对出水水质的影响小。 d.交换终点明显。 混床的主要缺点是：混床的主要缺点是：树脂层工作交换容量的利用率低，再生剂

9、利用率低； 再生时阳、阴树脂很难彻底分层，特别是当有部分阳树脂混杂在阴树脂层内时，这部分阳树脂在碱液再生阴树脂时转为钠型，造成运行后的na泄漏，即所谓的交叉污染；混床对有机物污染很敏感，污染后很快出现出水质量降低、正洗时间延长和工作容量减少。 为了克服交叉污染所引起的na泄漏，近年来曾发展了三层混床新技术。此法即在普通混合床中另装填一层厚约1015cm的惰性树脂，其密度介于阴，阳树脂之间，其颗粒大小也能保证在反洗时将阴、阳树脂分隔开来。实践表明，三层混床水质忧于昔通混床，出水na的含量不大于0.1gl。 混床交换器里，混床交换器里， 阴树脂的体积一阴树脂的体积一般是阳树脂的两倍。其再生过程巧妙

10、般是阳树脂的两倍。其再生过程巧妙地利用了阳、阴树脂真比重的差异这地利用了阳、阴树脂真比重的差异这一性质。混床在反洗时阳树脂一性质。混床在反洗时阳树脂(比重比重1.231.27gml)会逐渐下沉到阴树会逐渐下沉到阴树脂脂(比重比重1.061.11gml)的下面，反的下面，反洗完毕阴阳树脂自动分成为两层。在洗完毕阴阳树脂自动分成为两层。在两层交界处装了一个再生排水系统，两层交界处装了一个再生排水系统，再生碱液从上面进入交换器，由中间再生碱液从上面进入交换器，由中间排水系统排出；再生的酸液由下部进排水系统排出；再生的酸液由下部进入交换器，也由这个排水系统排出。入交换器，也由这个排水系统排出。每层树脂

11、分别再生完毕后，最后从树每层树脂分别再生完毕后，最后从树脂层底部的压缩空气管进压缩空气，脂层底部的压缩空气管进压缩空气，把两种树脂均匀混合成为交换层。把两种树脂均匀混合成为交换层。 混合床反洗分层主要借助于阴、阳树脂湿真密度的差别。再生方式有体内再生与体外再生两种。体内再生又区分为酸、碱分别再生和同时再生。 以体内分别再生为例(见下图)，混合床再生操作步骤有 混床还可以对阴树脂采用体外再生法。即在阴阳树脂分层后将混床还可以对阴树脂采用体外再生法。即在阴阳树脂分层后将阴树脂外卸到阴树脂再生罐内再生，阳树脂则仍在原罐内再生。阴阴树脂外卸到阴树脂再生罐内再生，阳树脂则仍在原罐内再生。阴树脂再生。清洗

12、净后再装进原交换器内与阳树脂混合。树脂再生。清洗净后再装进原交换器内与阳树脂混合。 体内再生还可采用同步再生法，体内再生还可采用同步再生法，即再生时以相同的流速从树脂层上、即再生时以相同的流速从树脂层上、下两端同时进碱再生液与酸再生液，下两端同时进碱再生液与酸再生液，废液从中间排水装置排出，然后由上废液从中间排水装置排出，然后由上、下同时进清洗水洗净。、下同时进清洗水洗净。3、离子交换双层床： 阳离子交换双层床即在阳离子交换双层床即在同一交换器内装有弱酸和强同一交换器内装有弱酸和强酸两种树脂，借助于树脂湿酸两种树脂，借助于树脂湿真密度之差别，经反洗分层真密度之差别，经反洗分层后，使弱酸树脂位于

13、上层，后，使弱酸树脂位于上层，强酸树脂位于下层，组成了强酸树脂位于下层，组成了如左图所示的双层床。如左图所示的双层床。 由于弱酸树脂以及逆流由于弱酸树脂以及逆流串联再生的应用，使阳双层串联再生的应用，使阳双层床的交换能力提高，酸比耗床的交换能力提高，酸比耗降低，废酸量亦显著减少降低，废酸量亦显著减少再就离子交换过程来看，弱酸树脂主要用于去除水中碳酸盐硬再就离子交换过程来看，弱酸树脂主要用于去除水中碳酸盐硬度，强酸树脂主要用于去除水中其余的阳离子度，强酸树脂主要用于去除水中其余的阳离子(包括非碳酸盐硬包括非碳酸盐硬度以及钠盐度以及钠盐)。当原水从上而下流经弱酸树脂层，与当原水从上而下流经弱酸树脂

14、层，与hco3-结合的结合的ca2mg2为为h所取代，待进入强酸树脂层时，水中阳离子总量与原水相所取代，待进入强酸树脂层时，水中阳离子总量与原水相比已减少，但比已减少，但na占阳离子总量的百分比却增大。占阳离子总量的百分比却增大。这一情况本应造成这一情况本应造成na泄漏率的增加，但因强酸树脂层经受高泄漏率的增加，但因强酸树脂层经受高再生水平的逆流再生，所以再生水平的逆流再生，所以na泄漏率仍可保持低值，为了保证泄漏率仍可保持低值，为了保证出水水质，强酸树脂层高度应不低于出水水质，强酸树脂层高度应不低于80cm。至于弱酸树脂层，只要体积比选用恰当，其交换容量几乎全部至于弱酸树脂层，只要体积比选用

15、恰当，其交换容量几乎全部发挥作用，甚至达到饱和状态。发挥作用，甚至达到饱和状态。在阳双层床中，弱酸，强酸树脂的体积比主要取决于树脂交换在阳双层床中，弱酸，强酸树脂的体积比主要取决于树脂交换容量与原水水质，设计计算时，树脂体积比的选择应通过实验确容量与原水水质，设计计算时，树脂体积比的选择应通过实验确定，亦可按下式进行初步估算：定，亦可按下式进行初步估算：1.失效后应立即再生，以避免在长时间放置过程中，强碱树脂上的失效后应立即再生，以避免在长时间放置过程中，强碱树脂上的硅酸发生聚合，给再生带来困难，并影响下一周期的出水水质。硅酸发生聚合，给再生带来困难，并影响下一周期的出水水质。2.在再生过程中

16、，不仅再生碱液要加热，而且要使交换器内温度保在再生过程中，不仅再生碱液要加热，而且要使交换器内温度保持约持约40，这对于避免产生胶体硅以及降低出水硅含量都很重要。，这对于避免产生胶体硅以及降低出水硅含量都很重要。3.先用浓度先用浓度l的碱液以较快流速通过双层床，这一方面为了洗脱强的碱液以较快流速通过双层床，这一方面为了洗脱强碱树脂层的部分硅酸，另方面也使弱碱树脂层得到初步再生井及时碱树脂层的部分硅酸，另方面也使弱碱树脂层得到初步再生井及时提高其碱性，然后用浓度提高其碱性，然后用浓度3的碱液以正常流速进行再生。此外，的碱液以正常流速进行再生。此外，亦可采用同一浓度亦可采用同一浓度(2 )的碱液以

17、先快后慢的流速进行再生。碱液的碱液以先快后慢的流速进行再生。碱液与树脂的接触时间约与树脂的接触时间约1h。 阴双层床的再生操作步骤，除了再生后有时要进行反洗分层外，阴双层床的再生操作步骤，除了再生后有时要进行反洗分层外，基本上与单层床逆流再生相同。不过，再生条件要求更为严格。基本上与单层床逆流再生相同。不过，再生条件要求更为严格。2、其他特殊离子交换除盐系统： 离子交换中和器 desal法 sulbisul法 热再生法 树脂的污染主要是由于进水中的悬浮物、微生物、各树脂的污染主要是由于进水中的悬浮物、微生物、各种无机物和有机物所致。污染的主要标志是，树脂工作种无机物和有机物所致。污染的主要标志

18、是，树脂工作交换容量下降，颜色变深、出水水质恶化。交换容量下降，颜色变深、出水水质恶化。 阳树脂的污染主要来自无机物，特别是阳树脂的污染主要来自无机物，特别是a13、fe3等重金属离子，这些离子与阳树脂之间的静电作用力极等重金属离子，这些离子与阳树脂之间的静电作用力极强，使树脂上一部分活性基团转变成强，使树脂上一部分活性基团转变成al和和fe型，导致型，导致工作交换容量逐渐减小。工作交换容量逐渐减小。 天然水中的有机物天然水中的有机物(如腐植酸、富里酸如腐植酸、富里酸)对强碱阴树脂对强碱阴树脂的污染主要是以范德华力为主的物理吸附，用通常的的污染主要是以范德华力为主的物理吸附，用通常的naoh再

19、生方法难以洗脱。再生方法难以洗脱。 此外吸附在阴树脂上的胶体二氧化硅，用此外吸附在阴树脂上的胶体二氧化硅，用naoh再再生洗脱亦比较困难。而在运行中又会因不断水解而泄漏生洗脱亦比较困难。而在运行中又会因不断水解而泄漏，导致出水漏硅提前。而铁、铝，铜等重金属离子可能，导致出水漏硅提前。而铁、铝，铜等重金属离子可能与其它无机离子或有机物生成复杂的络合物，并以阴高与其它无机离子或有机物生成复杂的络合物，并以阴高于形态交换吸附到阴树脂上，使树脂性能显著下降。于形态交换吸附到阴树脂上，使树脂性能显著下降。 受无机阳离子污染的阳树脂通常用盐酸酸洗处理受无机阳离子污染的阳树脂通常用盐酸酸洗处理，必要时，可辅

20、以压缩空气擦洗。，必要时，可辅以压缩空气擦洗。 受有机物污染的阴树脂可用受有机物污染的阴树脂可用5naoh溶液进行处溶液进行处理。提高再生液温度可增大有机物的洗脱率。理。提高再生液温度可增大有机物的洗脱率。 硅污染的阴树脂可用过量的碱再生液硅污染的阴树脂可用过量的碱再生液(约约40)进行进行再生，受铁；铝等金属离子污染的阴树脂可浸泡在含再生，受铁；铝等金属离子污染的阴树脂可浸泡在含1015hcl的高浓度溶液中约的高浓度溶液中约12h，可获得较好的可获得较好的除铁效果。用碱性氯化钠混合复苏液除铁效果。用碱性氯化钠混合复苏液(4naoh+10nacl)处理受有机物污染的强碱阴树脂，复苏效果较为处理

21、受有机物污染的强碱阴树脂，复苏效果较为理想。理想。肚松衯宸&愮鐝d)? $?d悡!餯怉 扈鋹a 嘬貑 d?噡1/2001骞寸15鏈?-crm鍦氱敤.files/imgr_logo.gif 冣杁9/erp鏂噡1/2001骞寸15鏈?-crm鍦氱敤.files/logo.gif冟?a/erp鏂噡1/2001骞寸15鏈?-crm鍦敤.files/logo_compute.gif 冡?疘1/erp鏂噡1/2001骞寸15鏈?-瀵瑰啿鍔涢噺.files/ 9/erp鏂噡1/2001骞寸15鏈?-瀵瑰啿鍔涢噺.files/0830.gif 冧塖阇8/erp鏂噡1/2001骞寸15鏈?-瀵瑰啿鍔涢噺

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