化学制水系统省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

化学制水系统化学制水系统第1页2一、基本概念一、基本概念1、天然水是自然界水体总称：包含海洋水和陆地水，陆地水又分为地表水和地下水，因为其自然循环特点，所以，天然水溶解和混杂了许多溶解性与非溶解性物质。不一样工业用途对水品质会有不一样要求。第2页32、除盐水、除盐水是指利用各种水处理工是指利用各种水处理工艺，除去水中悬浮物、胶体和无机阳离艺，除去水中悬浮物、胶体和无机阳离子、阴离子等水中杂质后，所得到成品子、阴离子等水中杂质后，所得到成品水。水。第3页4n n生产实践中，通常将电导率3uS/cm(25)水称为蒸馏水蒸馏水；n n将电导率5us/cm(25)、Si02含量100 ug/L水称为一级除盐水一级除盐水；n n电导率0.2us/cm(25)、Si02含量20ug/L水称为二级除盐水二级除盐水；n n电导率0.2us/cm(25)，Cu、Fe、Si02、Na3 ug/L，水称为高纯水或超纯水高纯水或超纯水。第4页5n n依据电子工业对除盐水水质要求，制订出了电子级超纯水中国国家标准GB/R11446.11997。n n依据电力行业对锅炉给水水质要求制订了GBT12145一1999质量标准。n n还制订了生产饮用水水质标准瓶(桶)装饮用纯净水卫生标准GB17324等等。不一样用途除盐水水质标准不一样用途除盐水水质标准第5页6 水中含盐是水导电原因。水含盐量越大，电阻越小，导电能力越强，所以用水电导率来衡量水纯度。25时仅由水电离H+、和OH-所产生电导值为0.555us/cm，所以，此值是除盐水纯度理论极限值。第6页7漳山发电企业化学水处理流程漳山发电企业化学水处理流程n n一期：生水加热预处理机械澄清细砂过滤活性炭过滤反渗透阴床阳床混床二级除盐水n n二期：生水预处理加药多介质超滤阴床阳床混床除盐水第7页8二、除盐水制备技术二、除盐水制备技术 除盐技术经历了高能耗、高成本、操作复杂、污染环境到低能除盐技术经历了高能耗、高成本、操作复杂、污染环境到低能除盐技术经历了高能耗、高成本、操作复杂、污染环境到低能除盐技术经历了高能耗、高成本、操作复杂、污染环境到低能耗、低成本、易操作、环境友好发展过程耗、低成本、易操作、环境友好发展过程耗、低成本、易操作、环境友好发展过程耗、低成本、易操作、环境友好发展过程 n n在除盐水生产最初阶段，主要采取高能耗在除盐水生产最初阶段，主要采取高能耗蒸馏法蒸馏法(蒸蒸馏法除盐技术馏法除盐技术)n n伴随人工合成树脂技术发展，开发出以离子交换树伴随人工合成树脂技术发展，开发出以离子交换树脂为关键脂为关键化学法化学法(离子交换法除盐技术离子交换法除盐技术)离子交换法即使较蒸馏法大幅度降低了能耗和离子交换法即使较蒸馏法大幅度降低了能耗和成本，但其生产过程中产生大量废酸、碱液，对环成本，但其生产过程中产生大量废酸、碱液，对环境存在一定污染境存在一定污染 。第8页9n n伴随膜科学研究深入，膜技术（膜分离法）得到了快速发展和应用。如：电渗析(ED)、反渗透(R0)、反渗透电去离子(R0-EDI)组合工艺等。（其中R0-EDI被认为是最有应用前景除盐水制水工艺，该工艺不产生任何废酸、碱液）。第9页10第10页11水预处理水预处理 n n预处理水沉淀处理和过滤处理主要目标是使水澄清，习惯上称它们为水预处理。n n使水中杂质转化为沉淀物而析出沉淀处理：有添加混凝剂法，使其结为大块沉淀物而沉降除去混凝处理；有使用石灰水使水中钙、镁离子转化为难溶化合物而析出沉淀软化处理；有使用氢氧化镁来吸附水中硅酸根除硅沉淀处理。第11页121）混凝处理：当在一定PH值条件下，向水中加入适当数量混凝剂时，混凝剂发生水解，生成带电性胶体和羟基多核络离子，并与原水中带相反电荷胶体发生吸咐和电中和作用，从而破坏了水中胶体颗粒稳定性。胶体颗粒凝聚成较大网状物，并包裹着悬浮物和一些水分一起沉降下来。在下沉过程中，凝絮如同滤网，又可带下一部分沉淀物。第12页13 影响凝聚效果原因：PH值（最正确PH值是6.57.5）、混凝剂加药量（应经过调整试验来确定）、水温度（最正确水温为2530，用铁盐作混凝剂时，水温对混凝效果影响不太大）、碱度（影响水解和水解产物）、杂质（当日然水中有机物含有较高时，它们会吸咐在胶体表面上，起到了保护胶体作用）、接触介质（起吸咐、催化以及结晶关键等作用）。第13页14 影响混凝效果原因很多，混凝是一个比较复杂问题。要取得最优效果，必须依据详细条件，经过试验比较优化确定!第14页152）石灰预处理：原理就是向水中加入消化后 熟石灰Ca(OH 2)，使其与水中CO 2、Ca(HCO3)2 和 Mg(HCO3)2 发生以下反应：CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O Ca(HCO3)2+Ca(OH)2=2CaCO3+2H2O Mg(HCO3)2+2Ca(OH)2=2CaCO3+Mg(OH 2)+2H2O 第15页16石灰处理目标：主要是降低水中碱度，即降低重碳酸盐含量。（水中非碳酸盐硬度，用石灰处理是不能消除）。第16页17 3）机械过滤 介质机械过滤（PF）机械筛分截留和吸附附着作用。混凝过滤（CF）混凝和过滤合二为一。颗径、滤料、滤速、压差、反洗强度是关键要素！第17页18水除盐水除盐1 1）反渗透除盐）反渗透除盐第18页19反渗透设备系统 第19页20反渗透对进水水质要求反渗透对进水水质要求 因为反渗透膜在使用中易发生膜污染、浓差极化、结垢、微生物污堵、微生物侵蚀、氧化、压密、高温变质等问题，为确保反渗透装置能安全稳定运行，对其进水有严格要求。n n例：对卷式复合膜，SDI4、浊度1 NTU、余氯0.1mg/L、水温40、PH值210、进水压力厂家要求值。第20页21反渗透设备运行反渗透设备运行 n n启停要按程序执行，预防发生水冲击、预防发生反压、预防气体进入、预防停运中膜内残留浓水；n n合理控制阻垢剂加入量；n n合理控制进水压力；n n合理控制回收率；n n合理控制压差及时清洗。第21页222）离子交换除盐）离子交换除盐n n离子交换原理 离子交换树脂在水分子作用下，可交换离子有向水中扩散倾向，从而使树脂功效基上留有与可交换离子相反电荷，因为异性电荷吸引力而抑制了可交换离子深入扩散，结果在浓差扩散和静电引力两种相反力共同作用下，形成双电层式结构，即固定离子层和可动离子层。第22页23第23页24 又因为树脂骨架是多孔结构，所以双电层存在于网孔任何部位，我们知道树脂骨架结构不变，所以交换作用是水溶液中离子和双电层中扩散离子之间进行，两种离子之间浓度差推进了它们扩散和相互交换。所以，改变离子浓度等环境条件，可促使离子进行可逆交换，这就使得重复使用成为可行 第24页25第25页26n n水经过树脂层早期，水中N+首先与表层树脂中M+进行交换，水中一部分N+转入树脂中，树脂中一部分H+转入水中n n当水继续向下流动时，这种交换继续进行，所以水中N+不停降低，而M+不停增加。在流经树脂层一定距离后，水中原有N+全部被交换成H+n n之后，继续向下流水和流过树脂组成都不再发生改变，交换器出水全为H+，而N+等于零，如图 a 第26页27离子交换层内过程离子交换层内过程 第27页28n n 因上部进水端树脂全部转为RN型，故失去了继续交换水中N+能力，交换进入下层。这时在交换器中沿树脂层高度形成三个层区，上部AB层区为失效层中部BC层区为工作层，在这一层区中，从B到C，N型树脂逐步降低至零，H型树脂则逐步增加到100，交换反应在这一层区中进行，水流过工作层，N+全部被树脂交换除去；如图 b 第28页29离子交换层内过程离子交换层内过程 第29页30n n下部CD层区为未工作保护层，树脂仍全为H型。n n伴随流过水量增加，树脂层态上表现为失效层逐步变厚，工作层下移，未工作层逐步缩小，如图cn n当保护层最终消失，即工作层移至最下部出水端出水中便开始出现N+，如图d 实际运行中，当出水N+浓度到达一个要求值，即常说运行终点时，树脂失效，停顿运行，进行再生。第30页31第31页