10.水质工程学III—水的软化与除盐-§2-1-软化的目的与方法(ppt文档).ppt

水质工程学水质工程学第二章第二章 水的软化与除盐水的软化与除盐2 2-1-1 软化的目的与方法软化的目的与方法 主讲：张立秋主讲：张立秋 副教授副教授2 2-1-1 软化的目的与方法软化的目的与方法:目的、基本概念、硬度目的、基本概念、硬度分类、方法分类、方法2 2-2-2 水的药剂软化法水的药剂软化法:石灰法、石灰石膏法、石石灰法、石灰石膏法、石灰苏打法灰苏打法2 2-3-3 离子交换法基本原理离子交换法基本原理:交换剂、树脂、平衡、交换剂、树脂、平衡、速度、操作速度、操作2 2-4-4 离子交换软化方法与系统离子交换软化方法与系统:固定床、固定床固定床、固定床的改进、连续床、除碱软化、再生附属设备、除的改进、连续床、除碱软化、再生附属设备、除二氧化碳器二氧化碳器2-52-5离子交换除盐概述离子交换除盐概述2-6 2-6 离子交换除盐方法与系统离子交换除盐方法与系统内容提要内容提要2 21 1软化的目的与方法概述软化的目的与方法概述一、软化的目的一、软化的目的二、基本概念二、基本概念三、硬度与碱度三、硬度与碱度四、软化的方法四、软化的方法一、软化的目的：一、软化的目的：1 1，软化定义，软化定义：去除水中部分或全部硬度的过程：去除水中部分或全部硬度的过程 称称为水的软化。为水的软化。2 2，目的：，目的：（1 1）避免锅炉水由于硬度而生垢浪费燃料、烧损部）避免锅炉水由于硬度而生垢浪费燃料、烧损部件、爆炸件、爆炸（2 2）避免）避免 CaCa2+2+、MgMg2+2+对工业冷却设备正常运行的影对工业冷却设备正常运行的影响响,导致传热系数低、导热性能差导致传热系数低、导热性能差（3 3）避免影响造纸、纺织等行业产品质量）避免影响造纸、纺织等行业产品质量消除不良影响，满足生活和工业用水的要求！消除不良影响，满足生活和工业用水的要求！中心目的中心目的二、基本概念二、基本概念1 1，硬度，硬度：水中：水中CaCa2+2+、MgMg2+2+离子的总浓度或总含量。离子的总浓度或总含量。2 2，硬度单位硬度单位：（：（1 1）国内：）国内：meqmeq/L/L （2 2）国外：德国度）国外：德国度:1:1d=10mg/LCaOd=10mg/LCaO 美、日美、日:1:1度度=1=1mg/LCaCOmg/LCaCO3 3 换算关系：换算关系：1 1meqmeq/L=2.8/L=2.8d=50mg/LCaCOd=50mg/LCaCO3 3 （3 3）法定计量单位：）法定计量单位：mol/Lmol/L或或mmolmmol/L/L3 3，当量粒子当量粒子：(X/Z)Z:X/Z)Z:离子所带电荷数；离子所带电荷数；X X：基本单元基本单元 用当量粒子作基本单元时，用当量粒子作基本单元时，meqmeq=mmolmmol,在水质分析在水质分析中较方便中较方便4 4，摩尔浓度摩尔浓度：C CB B=n nB B /V=/V=m mB B/(M/(MB BV);V);m mB B=M MB Bn nB B=M=MB BC CB BV V例题：原水中例题：原水中CaCa2+2+浓度浓度84.8mg/L84.8mg/L，MgMg2+2+浓度浓度51.0mg/L,51.0mg/L,试用各种方式表达其硬度。试用各种方式表达其硬度。5，水中离子假想结合，水中离子假想结合要点要点：1 1，水中阴阳离子，水中阴阳离子当量浓度当量浓度总和相等；总和相等；2 2，表明水，表明水中各离子的组合情况及化合物含量大小。中各离子的组合情况及化合物含量大小。对水加热时，水中阴阳离子便按一定规律以化合物的对水加热时，水中阴阳离子便按一定规律以化合物的形式先后析出，根据这一现象，把水中有关离子假想的结形式先后析出，根据这一现象，把水中有关离子假想的结合起来，写成化合物的形式。合起来，写成化合物的形式。三、硬度与碱度三、硬度与碱度1 1、硬度的分类、硬度的分类硬水中常见的离子硬水中常见的离子：CaCa2+2+、MgMg2+2+、HCO HCO3 3、Cl Cl、SOSO4 42 2 总硬度（总硬度（H Ht t）：）：水中钙、镁离子的总含量或总浓度。水中钙、镁离子的总含量或总浓度。暂时硬度暂时硬度（H Hc c）：）：碳酸盐硬度（煮沸时可析出）碳酸盐硬度（煮沸时可析出）永久硬度永久硬度（H Hn n）：）：非碳酸盐硬度（煮沸时不可析出）非碳酸盐硬度（煮沸时不可析出）钙硬度钙硬度（H HCaCa）：）：镁硬度镁硬度（H HMgMg）：）：关系关系：H Ht t=H Hc c+H Hn n=H HCaCa +H HMgMg暂时硬度加热分解暂时硬度加热分解：Mg(Mg(HCOHCO3 3)2 2 Mg(Mg(OH)OH)2 2+2+2COCO2 2 Ca(Ca(HCOHCO3 3)2 2 CaCaCOCO3 3+H H2 2O O +COCO2 2 2 2、碱度碱度：水的碱度与酸度相反，是指水中能与强酸即：水的碱度与酸度相反，是指水中能与强酸即H H发发生中和作用的物质的总量。其组成通常也是三类物质：一是生中和作用的物质的总量。其组成通常也是三类物质：一是强碱强碱，如，如NaOHNaOH、Ca(OH)Ca(OH)2 2等；二是等；二是弱碱弱碱，如，如NHNH3 3、有机胺类；、有机胺类；三是三是强碱弱酸盐强碱弱酸盐，如各种碳酸盐、重碳酸盐、硅酸盐、硫化，如各种碳酸盐、重碳酸盐、硅酸盐、硫化物等。这些物质在水中会全部或部分电离生成物等。这些物质在水中会全部或部分电离生成OHOH-或经过水或经过水解生成解生成OHOH-，这些，这些OHOH-与强酸进行中和反应。与强酸进行中和反应。碱度由氢氧化钠、碳酸盐和重碳酸盐组成，通常称之碱度由氢氧化钠、碳酸盐和重碳酸盐组成，通常称之为总碱度，以为总碱度，以M M表示，故表示，故 M MOH-+HCOOH-+HCO3 3-+2 CO+2 CO3 32-2-3 3、硬度和碱度的关系、硬度和碱度的关系（碱度以（碱度以A A表示）表示）HcHcHnHn负硬度负硬度HtAHtAA AHt-AHt-A0 0HtAHtAHtHt0 0A-HtA-HtHt=AHt=AHt(AHt(A)0 00 0例题：原水中例题：原水中CaCa2+2+浓度浓度1.81.8meq/Lmeq/L，MgMg2+2+浓浓度度0.80.8meq/Lmeq/L，HCOHCO3 3-浓度浓度2.32.3meqmeq/L/L。试写试写出水中离子假想结合，并判断原水中硬出水中离子假想结合，并判断原水中硬度与碱度关系。度与碱度关系。四、软化方法：四、软化方法：1 1，药剂软化法药剂软化法（沉淀软化法）：基于溶度积原理，（沉淀软化法）：基于溶度积原理，加入某些药剂，把水中钙、镁离子转变成难溶化加入某些药剂，把水中钙、镁离子转变成难溶化合物使之沉淀析出。合物使之沉淀析出。CaCaCOCO3 3 CaCa2+2+CO+CO3 32-2-（向水中加（向水中加COCO3 32-2-）当当K Kspsp CaCa2+2+COCO3 32-2-时反应向右进行时反应向右进行 实质实质：向水中投加药剂，在水中直接或间接地：向水中投加药剂，在水中直接或间接地取得取得COCO3 32-2-、OHOH-与水中与水中CaCa2+2+、MgMg2+2+形成难溶盐形成难溶盐 过程过程：水中离子（加药）：水中离子（加药）固体固体 固液分离固液分离四、软化方法：四、软化方法：2 2，离子交换法离子交换法：利用某些离子交换剂所具有的：利用某些离子交换剂所具有的阳离子（阳离子（H H+、NaNa+）与水中）与水中CaCa2+2+、MgMg2+2+进行交换进行交换反应达到软化的目的或利用固体电解质中可交反应达到软化的目的或利用固体电解质中可交换离子（换离子（H H+、NaNa+）置换水中溶解离子（）置换水中溶解离子（CaCa2+2+、MgMg2+2+）的方法。）的方法。离子交换剂离子交换剂（树脂）：包括惰性骨架（固定（树脂）：包括惰性骨架（固定部分）和活性基团（可交换部分）部分）和活性基团（可交换部分）四、软化方法：四、软化方法：3 3，掩蔽剂法掩蔽剂法：利用络合物的掩蔽性去除水中硬度：利用络合物的掩蔽性去除水中硬度或利用络合物的掩蔽性使络合物中的离子失去原或利用络合物的掩蔽性使络合物中的离子失去原离子反应性的方法。离子反应性的方法。（并不一定真正去除）（并不一定真正去除）四、软化方法四、软化方法：4 4，膜法，膜法：基于电渗析原理，利用离子交换：基于电渗析原理，利用离子交换膜的选择透过性，在外加直流电场的作膜的选择透过性，在外加直流电场的作用下通过离子的迁移，在进行水的局部用下通过离子的迁移，在进行水的局部除盐的同时达到软化的目的。除盐的同时达到软化的目的。