电厂化学水处理讲义

第一章水质概述

第一节天然水及其分类

一、水源

水就是地面上分布最广存物质，几乎占据着地球表面得四分之三，构成了海洋、江河、沏泊以及积雪

与冰川，此外，地层中还存在着大量得地下水，大气中也存在着相当数量得水蒸气。地面水主要来自雨水，

地下水主要来自地面水，而雨水又来自地面水与地下水得蒸发。因此，水在自然界中就是不断循环得。

水分子(H?0)就是由两个氢原子与一个氧原子组成，可就是大自然中很纯得水就是没有得，因为水就是

一种溶解能力很强得溶剂，能溶解大气中、地表面与地下岩层里得许多物质，此外还有一些不溶于水得物

质与水混合在一起。

水就是工业部门不可缺少得物质，由于工业部门得不同，对水得质量得要求也不同，在火力发电厂中，

由于对水得质量要求很高，因此对水需要净化处理。

电厂用水得水源主要有两种，一种就是地表水，另一种就是地下水。

地表水就是指流动或翻止在陆地表面得水，主要就是指江河、湖泊与水库水。海水虽然属于地表水，但由

于其特殊得水质OO

二、天然水中得杂质:

天然水中得杂质就是多种多样得，这些杂质按照其颗粒大小可分为悬浮物、胶体与溶解物质三大类。

悬浮物：悬浮物得表示方法：通常用透明度或浑浊度(浊度)来表示。

颗粒直径约在10＜毫米以上得微粒，这类物质在水中就是不稳定得，很容易除去。水发生浑浊现象，都

就是由此类物质造成得。

度色:颗粒直径约在10---10-4毫米之间得微粒，就是许多分子与离子得集合体，有明显得表面活性，

常常因吸附大量离子而带电，不易下沉。

溶解物质：溶解盐类得表示方法:

1、含盐量：表示水中所含盐类得总与。

2、蒸发残渣：表示水中不挥发物质得量。

3、灼烧残渣:将蒸发残;查在800℃时灼烧而得。

4、电导率：表示水导电能力大小得指标。

5、硬度得表示方法:硬度就是用来表示水中某些容易形成垢类以对于天然水来说，主要指钙、镁离子。

硬度按照水中存在得阴离子啃况。划分为碳酸盐硬度与非碳酸盐硬度两类。

6、碱度与酸度:碱度表示水中含0H-、C032-、HC03-量以及其它一些弱酸盐类量得总与。碱度表示

方法可分为甲基橙碱度与酚肽碱度两种。酸度表示水中能与强酸起中与作用得物质得量。

溶解物质就是指颗粒直泾小于10*mm得微粒，它们大都以离子或溶解气体状态存在于水中。天然水

2

中都存在Ca\Mg*、HCO3\SO/。在含盐量不大得水中，Mg；♦得浓度一般为Cf得25%~50%,水中Ca*、Mg*

就是形成水垢得主要成分。

含钠得矿石在风化过程中易于分解，释放出Na•，所以地表水与地下水中普遍含有Na；因为钠盐得溶解度

很高，在自然界中一般不存在Na'得沉淀反应，所以在高含盐量水中，Na，就是主要阳离子。天然水中K'得含

量远低于Na；这就是因为含钾得矿物比含钠得矿物抗风化能力大，所以K比Na*较难转移至天然水中。

由于在一般水中K'得含量不高，而且化学性质与Na'相似，因为在水质分析中，常以(K,+Na)之与表示它们得

含量，并取加权平均值25作为两者得摩尔质量。

天然水中都含有c厂,这就是因为水流经地层时，溶解了其中得氯化物。所以ci♦几乎存在于所有得天然水

中。

天然水中最常见得阳离子就是CaLMg'丛Na';阴离子就是HCO；、S0广、C「。

溶解气体:天然水中常见得溶解气体有氧(02)与二氧化碳(C01,有时还有硫化氢WS)、二氧化硫(S02)

与氯(NHO等。

天然水中07得主要来源就是大气中0?得溶解，因为空气中含有20、95%得氧，水与大气接触使水体具有自

充氧得能力。另外，水中藻类得光合作用也产生一部分得氧，但这种光合作用并不就是水体中氧得主要来

源，因为在白天案这种光合作用产生得氧，又在夜间得新陈代谢过程中消耗了。

地下水因不与大气相接触，氯得含量一般低与地表水，天然水得氧含量一般在0~14mg/L之间。

天然水中C02得主要来源：为水中或泥土中有机物得分解与氧化，也有因地层深处进行得地质过程而

生成得，其含量在几毫克/升至几百毫克/升之间。地表水得CO?含量常不超过20~30mg/L,地下水得C0?含

量较高，有时达到几百毫克/升。

天然水中C0?并非来自大气，而恰好相反，它会向大气白析出，以为大气中C0?得体积百分数只有0、

03%~0、04%,与之相反得溶解度仅为0、5~1、0mg/Lo水中0?与C0?得存在就是使金属发生腐蚀得主要原

四。O

微生物。在天然水中还有许多微生物，其中属于植物界得有细菌类、藻类与真菌类；属于动物界得有

鞭毛虫、病毒等原生动物。另外，还有属于高等植物得苔类与属于后生动物得轮虫、涤虫等。

为了研究问题方便起见，人为地将水中阴、阳离子结合起来，写成化合物得形式，这称为水中离子得假

想结合。这种表示方法得原理就是，钙与镁得碳酸氢盐最易转化成沉淀物，所以令它们首先假想结合，其次

就是钙、镁得硫酸盐，而阳离子Na♦与K'以及阴离子C「都不易生成沉淀物。因此它们以离子得形式存在于

水中。

第二节电厂用水得类别及水质指标

一、电厂用水得类别

水在火力发电厂水汽循环系统中所经历得过程不同，水质常有较大得差别。因此根据实用得需要，人

们常给予这些水以不同得名称。它们就是原水、锅炉补给水、给水、锅炉水、锅炉排污水、凝结水、冷

却水与疏水等。现简述如下：

(1)原水：也称为生水，就是未经任何处理得天然水(如江河水、湖水、地下水等)，它就是电厂各种用水

得水源O

(2)锅炉补给水：原水经过各种水处理工艺净化处理后，用来补充发电厂汽水损失得水称为锅炉补给

水。按其净化处理方法得不同，又可分为软化水与除盐水等。

(3)给水：送进锅炉得水称为给水。给水主要就是由凝结水与锅炉补给水组成。

(4)锅炉水：在锅炉本体得蒸发系统中流动着得水称为锅炉水，习惯上简称炉水。

(5)锅炉排污水：为了防止锅炉结垢与改善蒸汽品质，用排污得方法,排出一部分炉水，这部分排出得炉

水称为锅炉排污水。

(6)凝结水：蒸汽在汽轮机中作功后，经冷却水冷却凝结成得水称为凝结水，它就是锅炉给水得主要组

成部分。

(7)冷却水：用作冷却介质得水为冷却水。这里主要指用作冷却作功后得蒸汽得冷却水，如果该水循环

使用,则称循环冷却水C

(8)疏水：进入加热器得蒸汽将给水加热后，这部分蒸汽冷却下来得水，以及机组停行时，蒸汽系统中得

蒸汽冷凝下来得水，都称为疏水。

在水处理工艺过程中，还有所谓清水、软化水、除盐水及自用水等。

二、水质指标

所谓水质就是指水与其中杂质共同表现出得综合特性，而表示水中杂质个体成分或整体性质得项目，

称为水质指标。

由于各种工业生产过程对水质得要求不同，所以采用得水质指标也有差另限

火力发电厂用水得水质指标有二类：一类就是表示水中杂质离子得组成得成分指标，如Ca"、Mg2'、Na'、

Cl\SO广等；另一类指标就是表示某些化合物之与或表征某种性能，这些指标就是由于技术上得需要而专

门制定得，故称为技术指标。

1.表征水中悬浮物及胶体得指标

(1)悬浮固体。(2)浊度。(3)透明度。

2.表征水中溶解盐类得指标

(1)含盐量。含盐量就是表示水中各种溶解盐类得总合，虫水质全分析得结果，通过计算求出。含盐量有

两种表示方法：一就是摩尔表示法，即将水中各种阳禹子(或阴离子)均按带一个电荷得离子为基本单位，

计算其含量(mmol/L),然后将它们(阳离子或阴离子)相加；二就是重量表示法，即将水中各种阴、阳离子得

含量以mg/L为单位全部相加。

由于水质全分析比较麻烦，所以常用溶解固体近似表示，或用电导率衡量水中含盐量得多少。

(2)溶解固体。溶解固体就是将一定体积得过滤水样，经蒸干并在105~110°C下干燥至恒重所得到得蒸发

残渣量，单位用毫克/升(mg/L)表示。它只能近似表示水中溶解盐类得含量，因为在这种操作条件下，水中

得胶体及部分有机物与溶解盐类一样能穿过滤纸，许多物质得湿分与结晶水不能除尽，碳酸且盐全部忖换

为碳酸盐。

(3)电导率。表示水中离子导电能力大小得指标，称作电导率。由于溶于水得盐类都能电离出具有导电

能力得离，所以也导率就是表征水中溶解盐类得一种代替指标。水越纯净，含盐量越小。电导率越小。

水得电导率得大小除了与水中离子含量有关外，还与离子得种类有关，单凭电导率不能计算水中含盐

量。在水中离子得组成比较稳定得情况下，可以根据试脸求得电导率与含盐量得关系，将测得得电导率换

算成含盐量。电导率得单位为微西/厘米(uS/cm)。

三.表征水中易结垢物质得指标

表征水中易结垢物质得指标就是硬度，形成硬度得物质主要就是钙、镁离子，所以通常认为硬度就就

是指水中这两种离子得含量。水中钙离子含量称钙硬(HJ,镁离子含量称镁硬(HJ,总硬度就是指钙硬与

镁硬之与，即H=H&+Hw=[(1/2)C，+根据Ca"、与阴离子组合形式得不同，又将硬度分为碳

酸盐硬度与非碳酸盐硬度。(1)盐硬度(HT)就是指水中钙、镁得碳酸盐及碳酸氮盐存含量。此类硬

度在水沸腾时就从溶液中析出而产生沉淀，所以有时也叫暂时硬度。

⑵非碳酸盐硬度(HF)就是指水中钙、镁得硫酸盐、氯化物等得含量。由于这种硬度在水沸腾时不能析出

沉淀，所以有时也称永久硬度。

硬度得单位为毫摩尔/升(mmol/L),这就是一种最常见殍表示物质浓度得方法，就是我国得法定计量

单位。

1、征水中碱性物质得指标

表征水中碱性物质得指标就是碱度，碱度就是表示水中可以用强酸中与得物质得量。形成硬度得物质有：

(1)强碱，如NaOH、Ca(OH)2等，它们在水中全部以OH-形式存在;

(2)弱碱,如NH3得水溶液，它在水中部分以0H-形式存在；

(3)强碱弱酸盐类，如碳酸盐、磷酸盐等，它们水解时产生0H-。

在天然水中得碱度成分主要就是碳酸氢盐，有时还有少量得腐殖酸盐。

水中常见得碱度形式就是OH、CO广与HCO；,当水中同时存在有HCO3-与0K得时候，就发生如：2-2)式得化学

反应，

2

HCO3+OH->CO3+H2O(2-2)

故一般说水中不能同时含有HCO3一碱度与0M碱度。根据这种假设，水中得碱度可能有五种不同得形式:

只有0W碱度；只有CO/碱度：只有HCO3-碱度；同时有OH+CO3”碱度；同时有COj+HCOJ碱度。

碱度得单位为毫摩尔/升(mmol/L),与硬度一样，在美国与德国分别用ppmCCOa与°G为双位。

2、表示水中酸性物质得指标

表示水中酸性物质得指标就是酸度，酸度就是表示水中窕用强碱中与得物质得量。可能形成酸度得物

质有：强酸、强酸弱碱盐、弱酸与酸式盐。

天然水中酸度得成分主要就是碳酸，一般没有强酸酸度,在水处理过程中，如H离子交换器出水出现

有强酸酸度。水中酸度得测定就是用强碱标准来滴定得。所用指示剂不同时，所得到得酸度不同。如：用

甲基检作指示剂，测出得就是强酸酸用酚狄作指示剂，测定得酸度除强酸酸度(如果水中有强酸酸度)

夕卜，还有H2CO3酸度，即C0,酸度。水中酸性物质对碱得全部中与能力称总酸度。

这里需要说明得就是,酸度并不等于水中氢离子得浓度，水中氢离子得浓度常用PH值表示，就是指呈

离子状态得数量；而酸度则表示中与滴定过程中可以与强城进行反应得全部M数量，其中包括原已电离

得与将要电离得两个部分。

第二聿水得预处理

天然水未进锅炉前除掉7K中杂质得工作，称为炉外水处理，也叫做补给水处理。根据水中所含杂质种

类不同.采取不同得水处理方法。

对水中较大得悬浮物,你重力沉淀就可以除掉,这种处理林为自然沉淀法。

对于水中得胶体微粒，常向水中加入一些化学药品，使胶体颗粒凝聚沉淀，这种处理称为混凝沉淀法。

对于溶于水中得盐停，可采用蒸馆法、法子交换法、电渗析法等等。目前电厂多采用离子交换法。

炉外水处理就就是由上走某些方法联合组成得水处理流程，一般为：

天然水(原水)一►|混凝、沉淀］—►

过滤---»离子交换---►补给水

现将一般水处理流程中，各种水处理方法、原理及其设备分述如下。

第一节混凝沉淀

一、混凝沉淀得原理

混凝、沉淀过程一般就是在澄清器内进行得。处理方法，就是向水中加入混凝剂(硫酸铝、聚合铝与

硫酸亚铁、氯化铁等)、石灰乳与镁剂(菱苦土或白云粉)等化学药品。各种药品得作用如下：

混凝剂得作用。混凝剂在水中得作用：就是促使水中微小得悬浮物或胶体颗粒相互凝聚成大颗粒而下

沉。

二、混凝、沉淀设备及处理过程

利用混凝沉淀方法除掉水中悬浮物得沉淀设备叫做澄清池V目前常见得澄清他也有水力循环澄清池、

机械搅拌澄清池、脉冲澄清池与泥渣悬浮澄清池等。各种澄清池尽管在结构上有差异，但它们得工作原理

则就是相似得。这里仅以悬浮澄清池为例来阐述澄

清池得工作过程。图13-2就是悬浮澄清池得结构示意图。

原水首先经过空气分离器，把水中含

有得空气分离出去。这样就可以避免空气

进入澄清池内，搅动悬浮层与把悬浮泥渣

带出澄清池，破坏悬浮层得正常工作。

不含空气得水与各种药剂，经过喷嘴

送入澄清池下部得混合区。由于混合区水

流旋涡很强，可以使混凝剂与水充分混合。

在混合区上部装有水平与垂直得多孔

隔板，从混合区出来得水继续向上流经多

孔板时，多孔板既能使水得到进一步得混

合，又能消除旋涡使其成为平稳水流，进入

反应区。反应区就是澄清器得中心部分，0132悬浮澄清池

就是主要工作区。当水进入反应区后，水中1一空气分离器；2一喷嘴；3—混合区；

杂质逐渐凝聚成絮状悬浮物(称为泥渣)，4—水平福板;5一垂直隔板;6—反应区；

7—过渡区；8一出水区；9—水栅；10一集水槽;

由泥渣组成得悬浮层对水起过滤作用。

11一排泥系统；12—泥渣浓缩器；

经过反应区悬浮层得水,继续上升，进

13—采样管；14—可动罩子

入过渡区。由于筒体截面逐渐增大，水得流

速逐渐减小，使悬浮物与水分禹。澄清池上部出水区截面最大，水在这里流速最低，水与悬浮物得到了很好

得分离.最后，澄清水由环用集水槽引出，送至清水箱.

澄清池得中央设有垂直圆形得排泥筒。沿着排泥筒得不同高度开有许多层窗口，多余得泥渣自动地经

排泥窗口进入浓缩器，浓缩后得泥港由底部排污管排入地沟,

浓缩器与集水槽之间设有回水导管。由于浓缩器与集水槽之间有水位差，使浓缩器上部得清水经加水

导管送入集水槽，而悬浮层上部得水经排泥窗口进入浓缩器，同时带走了多余得泥渣，使悬浮层保持固定

得高度。

澄清池得出水质量，一般可以达到以下标准：

(1)悬浮物含量不大于20毫克/升。

(2)碱度不大于0、85毫克当量/升。

(3)硅酸根含量，平均可降至均0~1、5毫克/升。

(4)耗氧量不大于5毫克/升a。

三、影响混凝因素:

1、水得PH值

2、水温

3、混合速度

4、剂量

5、水中杂质（泥渣）

第二节过滤处理

生水经过混凝、沉淀处理后，虽然已将水中大部分悬浮物等杂质除掉，但就是水中仍残留有20毫克/

升左右得细小悬浮颗粒，需要进一步处理。

除去残留有悬浮杂质，常用得方法就是过滤。在电厂水处理中，主要就是采用粒状滤料形成滤层，当浑

水通过滤层时，就可以把水中悬浮物吸附板留下来，流出得就是清水。

一、过滤原理浑水通过滤层时，为什么能除掉水中得悬浮物呢？对过滤得机理，现在还有些不同得

瞧法。目前人们认为，经过混凝处理得水，通过滤层得滤料时，有两个作用：一个就是滤料颗粒表面与悬浮

物之间得吸力，使悬浮物被吸附；另一个作用滤层对悬浮颗粒得机械筛除作用，而主要就是吸附作用。

二、滤料选择做滤料得固体颗粒,应有足够得机械强度与很好得化学稳定性，以免在运行与冲洗时，

因摩擦而破碎，或因溶解而弓出水水质恶化。

石英砂有足够得机械强度，在中性、酸性水中都很稳定。但就是在碱性水中石英砂能够溶解，使水受

到污染。

无烟煤得化学稳定性较高,在一般碱性、中性与酸性水中都不溶解，它得机械强度也较好。

此外，滤料得粒度与级配都应该选择合适。

三、过滤设备及运行过滤设备有多种，电厂水处理中常见得有机械过滤器与无阀滤池等。

1.机械过滤器

（1）设备结构。机械过滤器得结构如图13-3所示。

图13-3机械过滤器

1一放空气管;2一进水漏斗;3—缝式滤头;4—配水支管;5—配水干管；6—混凝土

它得本体就是一个圆柱形容器，内部装有：进入装置、流层与排水装鼠。外部设有必要得管道、阀门

等。在进、出口得两根水管上装有压力表，两表得压力差就就是过滤时得水头损失（运行时得阻力）。

进水装置可以就是漏头形式或其她形式得，其主要作用就是使进水沿过滤器截面均匀分配。滤层由滤

料组成，滤料得粒径一般采用0、6~1、0毫米。滤层得厚度一般为1、1~1、2米。

排水系统多采用支管缝隙式配水装置.它得作用：一就是使出水得汇集与反洗水得进入，能沿着过滤

器得截面均匀分布；一就是阻止滤料被带出。

(2)设备运行。过滤器在工作时，浑水经进水口流到进水漏斗，然后流经过滤层除掉浑水中得细小悬

浮物而成为清水。此清水上排水系统送出。滤速为8~10米/时，或更大些。

过滤器得运行过程中，由于滤料不断吸附浑水中得悬浮杂质，使运行阻力逐渐增大。当阻力增大到一

定时，应停止运行，对滤料进疗反洗。

反洗滤料时，先将过滤器内得水排放到滤层以上约10厘米处，用压缩空气吹洗3分钟左右，然后将反

洗清水与压缩空气从过滤器底部排水系统进入，经过滤层上升并冲动滤料使滤料浮动起来。此时滤料颗粒

在水中游动并相互摩擦，这样将滤粒表面所吸附得杂质洗掉，在用清■水与压缩空气混合反洗3~5分钟后，

停止压缩空气，仅用清水继续反洗约2分钟后停止反洗。洗掉得吸附杂质随水上升，经上部进水漏斗上底

部排水门排入地沟。最后，用水正洗至合格投入运行或备用。

(3)双层滤料。一般机械过滤器多用单层滤料，但单层滤料反洗后，在水流得作用下，滤料颗粒形成了

“上细下粗”得排列。由于海层上部得砂粒细，砂粒之间孔隙小，所以吸附得悬浮物大多数集中在上面，致

使滤层下部得滤料不能充分发挥吸附作用。这样就带来了水流阻力增长快，运行周期短得叙点。

为了消除上述换点，采用了双层滤料得办法。就就是将滤层上部石英砂换一层颗粒较大得无烟煤，组

成无烟煤-石英砂得双层滤料得过滤器。由于无烟煤得比更比石英砂得小，所以反洗后无走煤仍然保持在

上层。上层无烟煤颗粒之间得孔隙较大，水中悬浮物除被无烟煤吸附外，还可以进入下层石英砂滤层。这

样就充分发挥了滤料得截污施力，使水流阻力增长较慢，延长了运行周期。

2.无阀滤池

(1)设备结构。无阀滤也得结

构如图13-4所示。

这种过滤设备就是用钢筋水泥

技成得主体，由冲洗水箱、过滤室、

集水室、进水装置以及冲洗用得虹

吸装置等组成。

(2)设备运行。无阀滤池运行

时，浑水由进水槽1进入，经过进水

管2流入过漉室4,然后通过滤层除

掉浑水中悬浮杂质，成为清水汇集图13-4无阀滤池

到下部集水室5,此清■水再由连通1一进水槽;2—进水管；3一档板；4—过滤室；

管进入上部冲洗水箱6,当水箱充

5一集水室；6—冲洗水箱;7—虹吸上升管；8一虹吸下降管；

满水后，澄清得水便经出水漏斗送

9—虹吸辅助管；10—抽气管；11—虹吸破坏管；

出。

12一锥形挡板;13—水封槽；14一排水井；15一排水管

随着运行时间得增长，遮层得

阻力逐渐增大。虹吸上升管7中得水面也随之升高，当水面上升到虹吸辅助管9得管口时，水立即从此管

中急剧下降。这时主虹吸管：包括虹吸上升管7与虹吸下降管8)中得空气，便通过抽气管10抽走，管中产

生负压，使虹吸上升管与下降管中得水面同时上升，当两管水面上升达到汇合时，便膨成了虹吸作用。这时,

冲洗水箱得水，便沿着与过滤时相反得方向从下而上得经过滤层，形成

自动反洗。这样，冲洗水箱得水位便下降，当水位降到虹吸破坏管11得管口以下时，空气便逃入虹吸管内，

虹吸作用遭到破坏，虹吸上升管得水位下降，反洗过程自动停止，过渡又重新开始v

经过机械过滤器或无间滤池处理后得水，可以使出水中得悬浮物含量达到5毫克/升以下。

第三章水得除盐处理

第一节离子交换树脂

水中能电离得杂质可用离子交换法除掉，这种方法就是用离子交换剂进行得。离子交换剂包括天然沸

石、人造铝硅酸钠、磺化酶与离子交换树脂等四类，其中离子交换树脂在水处理中应用得比较广泛。因此,

在讨论离子交换法前，先对离子交换树脂得结构与性质做一些介绍。

一、树脂得结构

离子交换树脂就是一种不溶于水得高分子化合物，外观上就是一些直径为0、3~1、2毫米得淡黄色或咖啡

色得小球。微观上就是一种立体网状结构得骨架；骨架上联结着交换基团，交换基团中含有能解离得离子，

图13-5就是一种离子交换树脂得结构示意图。下面简单得介绍树脂网状结构得孔隙与交换基团。

uV¥H

H

HH

H

H

H

■HH

图13-5H型离子交换树脂结构示意

1.树脂孔隙。树脂内部得网架形成树脂中许多类似毛细孔状得沟道，即树脂得孔隙。实际上这些孔隙

非常小，一般常用树脂得孔隙直径为20~40埃(1埃二ICT厘录)，而且同一颗粒内得孔隙也就是不均匀得。

孔隙中充满着水分子，这些水分子也就是树脂孔隙得一个组成部分。水与交换基团解离下来得离子组成浓

度很高得溶液，高于交换作用就就是在这样溶液条件下进行得。

树脂孔隙得大小，对离子交换运动有很大影响，孔隙小不利于离子交换运动，以致半径大得离子不能

进入树脂内，也就不能发生交换作用。

树脂网状骨架部分不溶于水，在交换反应时也就是不变得，一般用英文树脂得第一个字母R来表示不

变得这一部分。

2.交换基团。交换基团就是由能解离得阳离子(或阴离子)与联结在骨架上得阴离子(或阳离子)组成。

-

例如，磺酸基交换基团一SO：H+,李胺基交换基团一N(CH3)^OH等，其中H+或OFF就是能解离

得并在反应中发生交换得离子；一SO；或一N(CH3)+就是联结在骨架匕得离子，即R—SO?或R—

N(CH3)；它们在反应中就是不变得。

在书写某种离子交换树脂时，一般只写出树脂片架符号R与交换基团中旋解禹得禹子木身籽号，如RH

或ROH等。

二、树脂得分类

离子交换树脂得分类，一般按交换基团能解离得离子种类分为阳离子交换树脂与阴离子交换树脂。

1.F日离子交换树脂。交换基团能解离得离子就是阳离子得，叫做阳离子交换树脂。在使用时通常就是

游离酸型即RH型，而且各种RH解离出H•能力得大小不同。所以，其中又分为强酸性阳离子交换树脂与弱

酸性阳离子交换树脂。

2.阴离子交换树脂。交换基团能解离得离子就是阴离子得，叫做阴离子交换树脂。使用时通常就是游

离碱型即ROH型，而且各种ROH解离出0H能力得大小不同。所以，其中又分为强碱性阴离子交换树脂与弱

碱性阴离子交换树脂。

3.此外，离子交换树脂按其孔隙结构上得差异，又有大孔型树脂与凝胶型(或微孔型)之分。目前生产

一种孔隙直径为200~1000埃得树脂，称为大孔树脂；而把一般孔径在40埃以下得树脂，称为凝胶型树脂。

三、化学性质

离子交换树脂得化学性质有：离子交换、催化、络盐形成等。其中用于电厂水处理得,主要就是利用

它得离子交换性质。所以，这里仅介绍离子交换反应得可逆性、选择性与表示交换能力大小得交换容量。

1.离子交换反应得可逆性。当离子交换树脂遇到水中存离子时，能发生离子交换反应,反应结果，树

脂得骨架不变，只就是树脂中交换基团上能解离得离子与水中带同种电荷得离子发生交换。例如，用8%左

右得食盐水，通过RH树脂后，出水中得H♦浓度增加,Na'浓度减小。这说明食盐水通过RH树脂时，树脂中得

H•进入水中，食盐水中得Na-交换到树脂上。这一反应为：

RH+NaClTRNa+HCI

或RH+Na*TRNa+K

如果用4%左右得盐酸通过已经变成RNa得树脂后，出水中得Na'浓度增加,H'浓度减小。说明树脂中得

Na♦进入水中，而盐酸中得交换到树脂这一反应为：

RNa+HClTRH+NaCI

或RNa+H'TRH+Na'

对照两个反应我们知道：离子交换反应就是可逆得。这种可逆反应，可用可逆反应式表示：

RH+NaCIq-RNa+HCI

或RH+Na*^=^RNa+H*

2.离子交换反应得选择，生。这种选择性就是指树脂对水中某种离子所显示得优先交换或吸着得性能。

同种交换剂对水中不同离子选择性得大小，与水中离子得水合半径以及水中离子所带电荷大小有关；

不同种得交换剂由于交换换团不同，对同种离子选择性大小也不一样。下面介绍四种交换剂对离子选择性

得顺序：

⑴强酸性阳离子交换剂，对水中阳离子选择顺序:

_____________________________Fe">A|S>Ca”>Mg2〉K>NH：弓Na〉K

(2)弱酸性阳离子交换剂，对水中阳禹子得选择顺序:

_____________________________rOF/XDCaOMgZ).〉NH：%Na，

从上述选择顺序来瞧，强酸性阳离子交换剂对H'得吸着力不强；而弱酸性阳离子交换剂则容易吸着H'。

所以，实际应用中，用酸再生弱酸性阳离子交换剂比再生强酸性阳离子交换剂要容易得多。

⑶心碱性阴离子交换剂，对水中阴离子得选择顺序:

SO汽NOj>CI>0H>F>HCO3>HSiO3

⑷弱碱性阴离子交换剂，对水中阴离子得选择顺序:

___________________________0H2SO汽NO；>CT>HCO3

从阴离子交换剂得选择性来瞧，用碱再生弱碱性阴离子交换剂比再生强碱性阴离子交换剂容易。但就

是弱碱性阴离子交换剂吸着HCO：很弱，不吸着HSiOg0因此，弱碱性阴离子交换剂用于除掉水中强酸

根离子。

3.交换剂得交换容量。交换容量就是高于交换剂得一项重要技术指标。它定量地表亦出一种树脂能

交换离子得多少。交换容量分为全交换容量与工作交换容量。

（1）全交换容量。全交换容量就是指离子交换剂能交换离子得总数量。这一指标表示交换剂所有交

换基团上可交换离子得总量。同一种离子交换剂，它得全交换容量就是一个常数，常用毫克当量/克来表

示。

（2）工作交换容量。工作交换容量就就是在实际运行条件下，可利用得交换容量。在实际离子交换过

程中，可能利用得交换容量比全交换容量小得多，大约只有全交换容量得60~70%。某种树脂得工作交换容

量大小与树脂得具体工作条件有关，如水得pH值、水中离子浓度、交换终点痔控制标准、树脂层得高度

与水得流速等条件，都影响树脂得工作交换容量。工作交换容量常用毫克当量/毫升来表示。

四、新树脂处理

新树脂处理前，需先用水使树脂充分膨胀，，然后用5%稀盐酸对其中无机杂质（主要铁得化合物）除去,

用2%氢氧化钠有机杂质，。如果树脂脱水，则先要用10%浓食盐进行浸泡膨胀再进行处理。

第二节离子交换除盐

在离子交换法得水处理中，根据除掉水中离子种类不同，分为离子交换法除盐（化学除盐）与离子交换

法软化（化学软化）两种。其中使用比较广泛得就是化学除盐，所以我们着重讨论化学除盐保原理、设备及

运行；对于化学软化只作概括介绍。

一、化学除盐

化学除盐法就就是将RH树脂与R0H树脂分别（或混合）放在两处（或一个）离子交换器内，用RH树脂除掉

水中得金属离子，用R0H除掉水中得酸根，使水成为纯水。

1.原理。化学除盐原理主要有两个交换反应，一个就是除盐反应，一个就是再生反应。

（1）除盐。当含盐水流过RH树脂层时，水中得金属离子与RH树脂中得H.发生交换反应。水中得Na：

Ca2\Mg"……等离子扩散到树脂彳导网孔内并留在其中，而网孔内将H'则扩散到水中。结果，水中除了少薮

残余得金属离子外，阳离子换成了H'o这个过程用下列反应式表示：

RH+Na'TRNa+H'

2

2RH+Ca*"»R?Ca+2H'

2RH+Mg2~TR2Mg+2H'

经过RH树脂处理后得水，再通过R0H树脂层时，水中程酸根离子与R0H发生交换反应。水中得C「、

SO:、HSiO三……等离子扩散到树脂网孔内并留在其中.而网孔得0H-则扩散到水中。结果，水中除了

少数酸根外，阴离子换成0HZ这个过程用下列反应式表示：

ROH+CITRCI+0K

2R0H+SO4TRS0,+20H-

ROH+HSiOgTRHSiO340H

水中得H"与OK相线路合变成水：

H*+OH-*H20

水经过RH阳树脂与ROH阴树脂处理后，水中得金属阳离子被交换成H二酸根阴离子被交换成0H相结

合成水，原水中得盐类被除去。这样处理后得水叫做除盐水,

(2)再生。RH树脂与ROH树脂，经过交换后，分别转变为RNa、RzCa、R2Mg与RCI、R2s0八RHSiOa

等新型树脂。这些新型树脂不能再起除盐作用，这种现象叫:故树脂得失效。使失效得树脂重新恢复成最初

类型得树脂得过程，叫做再生。再生就是根据离子交换反应得可逆性进行得。例如：

+除盐…

RH+Na+^^RNa+H+

再生

除盐

ROH+CIRCI+OH

再生

即反应向右进行就是除盐，向左进行就是再生。而反应究竟向哪个方向进行与离子得性质与溶液中离子浓

度有关。在溶液中反应方向主要决定于离子被树脂得选择性，当溶液中某种离子浓度增大到一定范围时,

反应就可以校人们指定得方向进行。在上述反应中分别增加H'浓度与0H浓度，反应就向再生方向进行。

这一可逆反应，提供了失效树脂再生得条件。RH阳树脂失效后采用一定浓度得酸溶液再生,ROH阴树脂失

效后采用一定浓度得碱溶液再生。使树脂再生得药剂如酸、碱等，称为再生剂(或还原剂)。

在生产中，RH得再生液一般用4~5%得盐酸或「2舟得硫酸;ROH得再生液一般用3~4%得氢氧化钠溶液。

2.设备与运行

(1)复床。水处理使用得离子交换器有多种形式，其运行方式也各不相同，常见得有复床除盐与混床除

盐。下面先介绍复床除盐得没备结构与运行步骤。

复床就就是把RH树脂与ROH树脂分别装有两个交换器内组成得除盐系统。装有RH树脂得叫做阳离

子交换器；装有ROH树脂得叫做阴离子交换器。

1)设备结构。离子交换器得主体就是一个密闭得圆柱形壳体，体内设有进水、排水与再生装置，如图

13-6o

进水装置多采用喇叭口形，水沿喇叭口周围淋下，以便使水分布均匀。

排水装置，近年来多采用穹形多孔板加石英砂垫层得方式，也有用排水帽得。

进再生液装置有辐射型、圆环形与支管形，如图13-7所示。

图