第二講軟飲料工藝學(xué)-軟飲料用水及水處理

1、第二章 軟飲料用原輔料飲料用水飲料用水 防腐劑防腐劑甜味劑甜味劑 乳化劑乳化劑酸味劑酸味劑 增稠劑增稠劑香料和香精香料和香精二氧化碳二氧化碳食用色素食用色素 酶制劑酶制劑包裝容器包裝容器生活飲用水部分標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)項(xiàng) 目目 要要 求求色色嗅和味嗅和味混濁度混濁度肉眼可見物肉眼可見物總鐵總鐵錳錳銅銅鋅鋅揮發(fā)酚類揮發(fā)酚類陰離子合成洗滌劑陰離子合成洗滌劑氟化物氟化物硫酸鹽硫酸鹽總硬度總硬度pHpH值值細(xì)菌總數(shù)細(xì)菌總數(shù)大腸桿菌大腸桿菌游離性余氯游離性余氯色度不超過色度不超過1515度，并不得呈現(xiàn)其它異色度，并不得呈現(xiàn)其它異色不得有異臭和異味不得有異臭和異味不得超過不得超過3 3度，特殊情況度，特殊情況5 5

2、度度不得含有不得含有不超過不超過0.3 0.3 mg/Lmg/L不超過不超過0.1 0.1 mg/Lmg/L不超過不超過1.0 1.0 mg/Lmg/L不超過不超過1.0 1.0 mg/Lmg/L不超過不超過0.002 0.002 mg/Lmg/L不超過不超過0.3 0.3 mg/Lmg/L不超過不超過1.0 1.0 mg/Lmg/L不超過不超過250250mg/Lmg/L不超過不超過450450mg/Lmg/L6.58.56.58.5不超過不超過100100個(gè)個(gè)/ /mLmL不超過不超過3 3個(gè)個(gè)/ /L L管網(wǎng)末稍不低于管網(wǎng)末稍不低于0.050.05mg/Lmg/L軟飲料用水標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目名稱項(xiàng)

3、目名稱指指 標(biāo)標(biāo)項(xiàng)目名稱項(xiàng)目名稱指指 標(biāo)標(biāo)濁度（度）濁度（度）色度（度）色度（度）總固形物總固形物mg/Lmg/L總硬度總硬度( (以以CaCOCaCO3 3計(jì)計(jì), ,mg/L)mg/L)鐵鐵( (mg/L)mg/L)錳錳( (mg/L)mg/L)高錳酸鉀消耗量高錳酸鉀消耗量( (mg/L)2 25 5500500 1001000.10.10.10.11010味及臭氣味及臭氣總堿度總堿度( (以以CaCOCaCO3 3計(jì)計(jì), ,mg/L)mg/L)游離氯游離氯( (mg/L)mg/L)細(xì)菌總數(shù)細(xì)菌總數(shù)( (個(gè)個(gè)/ /mLmL) )大腸桿菌大腸桿菌( (個(gè)個(gè)/ /L)L)致病菌致病菌無味無臭無味

4、無臭50500.10.11001003 3不得檢出不得檢出水中的雜質(zhì)及其對(duì)水質(zhì)量的影響v懸浮性雜質(zhì)：懸浮性雜質(zhì)：主要是泥沙、動(dòng)植物殘屑、浮游生物主要是泥沙、動(dòng)植物殘屑、浮游生物及微生物等。其粒子直徑及微生物等。其粒子直徑1010-5-5 CmCm，使水混濁、沉使水混濁、沉淀，并影響水的色、嗅和味。用過濾法可去除。淀，并影響水的色、嗅和味。用過濾法可去除。v膠體性雜質(zhì)：膠體性雜質(zhì)：主要是腐殖質(zhì)、腐植酸等高分子有機(jī)主要是腐殖質(zhì)、腐植酸等高分子有機(jī)膠體。顆粒直徑為膠體。顆粒直徑為1010-5-5 10 10-7-7 CmCm，使水混濁、沉淀，使水混濁、沉淀，并影響水的色、嗅和味。用混凝法可去除。并影

5、響水的色、嗅和味。用混凝法可去除。v溶解性雜質(zhì)：溶解性雜質(zhì)：主要是溶解性鹽類和一些低分子有機(jī)主要是溶解性鹽類和一些低分子有機(jī)物以及一些溶解性氣體。其粒子直徑在物以及一些溶解性氣體。其粒子直徑在1010-7-7 CmCm以下，以下，以分子或離子態(tài)存在于水中，與水形成真溶液。影以分子或離子態(tài)存在于水中，與水形成真溶液。影響水的硬度、響水的硬度、pHpH值、堿度、色度等。影響飲料的穩(wěn)值、堿度、色度等。影響飲料的穩(wěn)定性、色澤、風(fēng)味、質(zhì)地等。定性、色澤、風(fēng)味、質(zhì)地等。水的硬度v 硬度硬度( (H)H)是指水中鈣、鎂離子鹽類的含量。分為：是指水中鈣、鎂離子鹽類的含量。分為：v (1)(1)碳酸鹽硬度：即水

6、中鈣、鎂的重碳酸鹽碳酸鹽硬度：即水中鈣、鎂的重碳酸鹽 Ca(HCOCa(HCO3 3) )2 2 所形所形成的硬度。又稱暫時(shí)硬度成的硬度。又稱暫時(shí)硬度( (因加熱煮沸可去除因加熱煮沸可去除) )。v (2)(2)非碳酸鹽硬度：即水中鈣、鎂的氯化物、硫酸鹽、硝酸非碳酸鹽硬度：即水中鈣、鎂的氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽等鹽類所形成的硬度。又稱永久硬度鹽等鹽類所形成的硬度。又稱永久硬度( (因加熱煮沸不能去因加熱煮沸不能去除除) )。v (3)(3)總硬度總硬度= =暫時(shí)硬度與永久硬度之和。暫時(shí)硬度與永久硬度之和。v (4)(4)硬度的表示：硬度的表示：v 1 1德國(guó)度相當(dāng)于每升水中含有德國(guó)度相當(dāng)于每升水

7、中含有1010毫克的毫克的CaOCaO（1 1毫克毫克MgOMgO=14=14毫毫克克CaOCaO）v 1 1中國(guó)或美國(guó)度相當(dāng)于中國(guó)或美國(guó)度相當(dāng)于1 1升水中含升水中含1 1毫克碳酸鈣。毫克碳酸鈣。v 根據(jù)水的硬度大小可將水分為極軟水、軟水、中等硬水、硬根據(jù)水的硬度大小可將水分為極軟水、軟水、中等硬水、硬水和極硬水。水和極硬水。v 軟飲料用水要求水的總硬度（以碳酸鈣計(jì)）小于軟飲料用水要求水的總硬度（以碳酸鈣計(jì)）小于100100mg/Lmg/L。 第二節(jié)第二節(jié) 飲料加工用水的處理飲料加工用水的處理水處理的目的消除懸浮物、顏色、過高的堿度和硬度，脫鹽，殺菌?；炷?、絮凝和過濾石灰純堿、離子交換、ED

8、或RO懸浮雜質(zhì)膠體溶解性雜質(zhì)一一 混凝沉淀混凝沉淀自然沉淀自然沉淀水的沉淀水的沉淀加藥物（混凝）沉淀除去水中較大的不溶性懸浮性雜質(zhì)溶解性或懸浮于水中的細(xì)小粒子(膠體)混凝機(jī)理膠體穩(wěn)定的原因通過添加混凝劑后，膠體顆粒表面電荷被中和，破壞了膠體穩(wěn)定性，促使小顆粒變成大顆粒而下降，從而得到澄清。同一種膠體的顆粒帶有相同電性的電荷( (1)1)混凝澄清混凝澄清( (在水中添加混凝劑在水中添加混凝劑Fe(OH)Fe(OH)3 3或或Al (OH)Al (OH)3 3與水中有機(jī)膠體結(jié)合沉淀，并吸附水中懸浮雜質(zhì)沉與水中有機(jī)膠體結(jié)合沉淀，并吸附水中懸浮雜質(zhì)沉淀，使水澄清淀，使水澄清) )。 水膜水膜 電荷電荷

9、 H H H H H H H H 膠體膠體1 1 膠體膠體2 2 1 1常用的混凝劑常用的混凝劑常用的有鋁鹽和鐵鹽作用機(jī)理自身先溶解形成膠體，在與水中雜質(zhì)作用，以中和或吸附的形式使雜質(zhì)凝聚成大顆粒而沉淀。鋁鹽：明礬、硫酸鋁、堿式氯化鋁。鋁鹽：明礬、硫酸鋁、堿式氯化鋁。鐵鹽：硫酸亞鐵、硫酸鐵、三氯化鐵。鐵鹽：硫酸亞鐵、硫酸鐵、三氯化鐵。v（1） 明礬 KAl2(SO4)212H2O或K2SO4Al2(SO4)324H2O；v一種復(fù)鹽，在水中Al2(SO4)3發(fā)生水解作用生成氫氧化鋁 AlAl2 2(SOSO4 4)3 32Al2Al3+3+3SO+3SO4 42-2- Al Al3+3+H+H2

10、 2O OAl(OH)Al(OH)2+2+H+H+ + Al(OH) Al(OH)2+2+H+H2 2O OAl(OH)Al(OH)2 2+ +H+H+ + Al(OH) Al(OH)2 2+ +H+H2 2O OAl(OH)Al(OH)3 3 +H+H+ + AlAl（OHOH）3 3凝聚機(jī)理凝聚機(jī)理1在近中性的水中，氫氧化鋁帶正電荷，而天然水中的自然膠體，大多帶負(fù)電荷，起起電性中和的作用電性中和的作用2氫氧化鋁可吸吸附附水中的自然膠體和懸浮物使用時(shí)的注意事項(xiàng)使用時(shí)的注意事項(xiàng)水的水的pH值值水溫水溫?cái)嚢钄嚢枰话阋蟠幚硭膒H為6.5-7.5；一般要求水溫25-35；當(dāng)溫度高于40生成的絮

11、凝物細(xì)小，不利于沉淀剛加入混凝劑時(shí)應(yīng)快速攪拌明礬的加入量v一般為0.001-0.02，為了加速混凝，加入前需把明礬塊弄碎，并在加入后用木棒攪1-2min。v（2）硫酸鋁v加入水中的反應(yīng)原理同明礬；v硫酸鋁是強(qiáng)酸弱堿鹽，水解時(shí)使水的酸度增加，會(huì)導(dǎo)致Al（OH）3溶解；v因此硫酸鋁往往和石灰、氫氧化鈉或酸一起用，以調(diào)節(jié)水的pH最佳為6.5-7.5。v一般每投入1mg/l 的硫酸鋁需加入0.5 mg/l 的石灰以調(diào)整水的pH 值。v（3）堿式氯化鋁 堿式氯化鋁（PAC）或聚合氯化鋁， Al2(OH)nCl6-nm 其中：n=1-5，10v堿式氯化鋁是一種新型的混凝劑。作用機(jī)理作用機(jī)理在水中由于羥基的

12、架橋作用而和鋁離子生成多核絡(luò)合物，能使微生物吸附沉淀。帶大量正電荷，能有效地吸附水中帶有負(fù)電荷的膠粒，因而與吸附的污物在一起形成大的聚體而沉淀除去。堿式氯化鋁優(yōu)點(diǎn)堿式氯化鋁優(yōu)點(diǎn)一般用量0.005-0.01%pH值范圍為6-8（5-9）；溫度適宜范圍20-30，在相同的效果下，其用量?jī)H為硫酸鋁的25-50%。從目前發(fā)展情況來看，有代替前述明礬和從目前發(fā)展情況來看，有代替前述明礬和硫酸鋁而成為主要的無機(jī)凝聚劑的趨勢(shì)。硫酸鋁而成為主要的無機(jī)凝聚劑的趨勢(shì)。v（4）鐵鹽 常用的是硫酸亞鐵(FeSO47H2O)，氯化鐵(FeCl36H2O)和硫酸鐵。v國(guó)內(nèi)用于水處理的是前兩種，鐵鹽在水中發(fā)生水解產(chǎn)生了Fe

13、(OH)3膠體，F(xiàn)e(OH)3作用過程與鋁鹽相似。鐵鹽使用時(shí)的注意事項(xiàng)鐵鹽使用時(shí)的注意事項(xiàng)Fe(OH)2氧化產(chǎn)生Fe(OH)3的反應(yīng)在pH值8.0時(shí)才能完成，故水處理時(shí)需要加石灰去除水中CO2。每投加mg/L FeSO4，需要加0.37mg/L的CaO。用FeSO47H2O時(shí)有效劑量一般為14-70mg/lpH值時(shí)，鐵離子與水中腐植酸生成不沉淀的有色化合物，所以鐵鹽不適合含有機(jī)物多的水質(zhì)。2 2 助凝劑助凝劑v 為了提高混凝的效果，經(jīng)常需要加入一些輔助藥劑，稱助凝劑。v常用的助凝劑有很多如用來調(diào)節(jié)pH值的堿、酸、石灰等。v有時(shí)水中的混濁度不穩(wěn)定，為加快混凝，加入粘土以加快粒子間的碰撞機(jī)會(huì)。v有

14、機(jī)合成的絮凝劑可與其它混凝劑協(xié)同使用，也可單獨(dú)使用，如藻酸鈉、聚丙烯酸鈉、CMC-Na等。二、水的過濾二、水的過濾過濾是使水中的膠粒、懸浮物被截留在濾層的孔隙中或表面。 過濾的方法適合于混濁度低、污染比較輕的水的處理。阻力截留（濾料表層）重力沉降（濾料深層）接觸凝聚（濾料深層）（二）過濾的工藝過程（二）過濾的工藝過程過濾過程過濾沖洗生產(chǎn)清水濾料再生方法反沖1. 砂濾池過濾法 無煙煤 細(xì)砂 中砂 粗砂 小卵石 大卵石濾料層濾料層墊墊 層層（三）過濾的形式（三）過濾的形式v過濾池中濾層厚度為60-70cm,其中濾料層厚度45-50cm，墊層厚度20-30cm。v常用的濾料有：天然砂、人工破碎的石英

15、砂、活性炭、磁鐵礦石、大理石等；v濾料的作用：具有吸附懸浮顆粒的表面，是完成過濾作用的基本介質(zhì)。v墊層的作用是防止過濾時(shí)濾料進(jìn)入配水系統(tǒng)，沖洗時(shí)能平均布水。2 2 砂濾棒過濾器砂濾棒過濾器 適用于用水量較少，原水中只含少量有機(jī)物、細(xì)菌及其它雜質(zhì)。砂濾棒又名砂芯；采用硅藻土和骨灰等可燃性物質(zhì)，在高溫下焙燒，溶化，可燃性物質(zhì)變?yōu)闅怏w逸散，形成直徑2-4m的小孔；（1 1）基本原理）基本原理待處理水在外壓作用下，通過砂芯，水中存在的少量有機(jī)物及微生物被微孔吸附截留在砂濾棒表面。濾出的水，可達(dá)到基本無菌。 國(guó)產(chǎn)砂芯過濾器的規(guī)格 型號(hào) 規(guī)格 砂芯根數(shù) 壓強(qiáng)2Kg/cm2 高*直徑*厚度 （根） 流量Kg

16、/h101型 800 500 20 19 1500106型 450 320 10 12 800112型 400 300 10 6 6002 2）砂芯過濾器的示意圖）砂芯過濾器的示意圖 砂芯棒砂芯棒 顆?；钚蕴款w?；钚蕴?原原 原原 水水 水水 活性炭過濾器活性炭過濾器 清水清水 泵泵 清水清水 使用前需進(jìn)行消毒處理：凡是與凈水接觸的部分都要進(jìn)行消毒。使用中應(yīng)密切注意壓力表表壓的變化：超壓損壞砂芯棒；注意砂芯的定期清洗（3 3） 使用中應(yīng)注意問題使用中應(yīng)注意問題A卸出砂芯，堵住濾芯出水嘴，浸泡在水中，用水砂紙輕輕擦去砂芯表面被污染層，至砂芯恢復(fù)原色，即可安裝重新使用； B不卸砂芯，使用洗滌劑，進(jìn)

17、行封閉沖洗。（三）（三） 凈水器凈水器 1：特點(diǎn)v能除去水中的異色、異味；v能除去水中的汞、鉛、鎘、鋅、鐵、錳、鉻等重金屬物質(zhì)，除去氫化物、硫化物、余氯等高分子有機(jī)化合物，除去鍶、鐳等放射性物質(zhì)和其它一些致癌物質(zhì)；v設(shè)備體積小，不耗能，效率高。 主要用于除去水中的有機(jī)物、余氯、不良?xì)馕?，降低色度等? 2 結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)及工作原理 采用活性炭為濾料。v活性炭的比表面積很大（1克活性炭的表面積達(dá)1000m2）；v活性炭表面布滿平均直徑為20-30的微孔，因此活性炭具有很高的吸附能力。v活性炭的表面有大量的羥基和羧基等官能團(tuán)，可以對(duì)各種性質(zhì)的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)吸附以及靜電引力作用。63-86%的

18、膠體物質(zhì)50%左右的鐵；47-60%的有機(jī)物；95%左右的細(xì)菌；97%左右的大腸菌群?；钚蕴靠沙ィㄋ模ㄋ模?微孔過濾器微孔過濾器（1）基本原理 微孔過濾器是由折疊濾膜、支撐構(gòu)件和塑料外殼構(gòu)成。折疊濾膜可截留0.2um以上的微粒物質(zhì)。(2) (2) 使用特點(diǎn)使用特點(diǎn)v濾芯采用折疊濾膜結(jié)構(gòu)，過濾面積大，流量大，工作壓差低；v可進(jìn)行反沖、消毒，多次使用，產(chǎn)品壽命長(zhǎng)，成本低；v使用最高溫度100 ；v具有廣泛的化學(xué)適應(yīng)性，耐酸、堿且能夠耐受大部分有機(jī)溶劑；v截留孔徑均勻、致密。（五）（五） 超濾超濾1 基本原理 超濾是通過膜表面的微孔結(jié)構(gòu)對(duì)物質(zhì)進(jìn)行選擇性分離的方法。 當(dāng)液體混合物在一定壓力下流經(jīng)膜

19、表面時(shí)，溶劑及其它小分子溶質(zhì)透過膜（超濾液），而大分子物質(zhì)則被截留，使其在原液中的濃度逐漸提高（濃縮液），從而實(shí)現(xiàn)大、小分子間的分離、濃縮和凈化。v超濾分離物質(zhì)的分子量范圍為500-100萬或尺寸近似為10-100（0.001-0.01um）。2 2 超濾膜超濾膜v超濾膜通常采用中空纖維膜。v中空纖維膜為非對(duì)稱膜。其一側(cè)為具有網(wǎng)絡(luò)狀微孔的致密層。致密層厚度很小，起分離作用；纖維的另一側(cè)為海綿狀結(jié)構(gòu)，其作用是增強(qiáng)、支撐致密層。v一定數(shù)量的中空纖維緊固成一束，兩端粘結(jié)在有機(jī)玻璃或其它材質(zhì)外殼內(nèi)即成超濾器。超濾優(yōu)點(diǎn)：v水不需加熱，不必經(jīng)過相的轉(zhuǎn)變，不用化學(xué)藥品。3 3 超濾流程超濾流程 回流 原水

20、粗、精濾系統(tǒng) 泵 壓力表 超濾器 超濾液 濃縮液4 4 影響超濾的因素影響超濾的因素水溶液的濃度溶液中大分子物質(zhì)可能在膜面形成次膜面影響小分子溶質(zhì)的通過。溶質(zhì)的分子量料液流速高，通量大溫度高，粘度小，通量大pH值接近蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)時(shí)，通量低壓力增高不一定能增加濾速，但在極稀的溶液中，增加壓力，可使通量提高因素5 5 注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)v使用過的超濾膜不可再干燥，每次使用后應(yīng)存放在含有防腐劑的水中（如1-2%甲醛溶液）；v操作溫度不超過45；v水的回收率不低于85%。三三 硬水軟化硬水軟化溶解性雜質(zhì)包括溶解性雜質(zhì)包括：六種含量大的離子六種含量大的離子：CaCa+、MgMg+、NaNa+ +、HCO

21、HCO3 3- -、SOSO4 4= =、ClCl- - 兩種含量小的離子兩種含量小的離子：FeFe+ + SiOSiO3 3= = 兩種氣體兩種氣體：O O2 2 CO CO2 2 Ca+、Mg+含量的總和叫水的硬度； Ca+、Mg+、Na+、HCO3-、SO4=、Cl-等陰陽(yáng)離子的總含量叫含鹽量。 飲料工業(yè)用水處理包含兩個(gè)內(nèi)容：第一：只降低水中Ca+和Mg+含量的處理，叫水的軟化；第二：降低全部陰、陽(yáng)離子含量的處理，叫水的除鹽。（一）水的軟化（一）水的軟化 1 熱水軟化法 根據(jù)化合物在不同溫度條件下，在水中溶解度不同而進(jìn)行的軟化方法。 一般用加熱法除去碳酸鹽硬度。 Ca(HCO3)2CaC

22、O3+H2O+CO2 Mg(HCO3)2MgCO3+H2O+CO2 MgCO3+H2O Mg(OH)2+CO2 2. 化學(xué)軟化法 化學(xué)軟化法：石灰軟化法、石灰-純堿軟化法及石灰-純堿-磷酸三鈉軟化法 （1）石灰軟化法 此法適合于碳酸鹽硬度較高、非碳酸鹽硬度較低，而且對(duì)水質(zhì)不要求高度軟化的水的處理。v石灰軟化的有關(guān)反應(yīng)將生石灰CaO配制成石灰乳： CaO+H2OCa(OH)2用石灰乳除去水中重碳酸鈣Ca(HCO3)2、重碳酸鎂Mg(HCO3)2和CO2。v CO2+Ca(OH)2CaCO3+H2O 除去CO2 (a)Ca(HCO3)2+Ca(OH)2CaCO3+2H2O (b) Mg(HCO3)

23、2+Ca(OH)2Mg(OH)2+CaCO3 (c) MgCO3+Ca(OH)2Mg(OH)2+CaCO3 (d) 2NaHCO3+Ca(OH)2CaCO3+Na2CO3+2H2O (e)與以上反應(yīng)同時(shí)還進(jìn)行下述反應(yīng)：4Fe(HCO3)2+8Ca(OH)2+O2 4Fe(OH)3+8CaCO3 +6H2OFe2(SO4)3+3Ca(OH)2 2Fe(OH)3 +3CaSO4H2SiO3+Ca(OH)2CaSiO3+2H2Om H2SiO3+n Mg(OH)2n Mg(OH)2.m H2SiO3石灰添加量 軟化時(shí)石灰添加量按下式計(jì)算： G= 56D(HCa+H Mg+CO2+0.175) (kg

24、/h) 103式中：石灰消耗量，kg/h D軟化水量，t/h HCa 原水的鈣硬度；moll H Mg原水的鎂硬度；moll CO2原水中游離的CO2量，moll 0.175石灰過剩量 工業(yè)用石灰純度，一般為60-80% 56CaO的摩爾質(zhì)量 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)每降低1m3水中暫時(shí)硬度度，需加純CaO 10g，每降低1m3水中CO2的濃度為1mg/l時(shí)，需加純CaO 1.27g。（2 2） 石灰石灰- -純堿軟化法純堿軟化法 同時(shí)除去水中的碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度，處理后的水殘留硬度一般降為0.25-0.35毫克當(dāng)量/升。 CaSO4+Na2CO3CaCO3+Na2SO4 CaCl2+Na2CO3CaC

25、O3+2NaCl MgSO4+Na2CO3MgCO3+Na2SO4 MgCl2+Na2CO3MgCO3+NaClv生成的碳酸鎂可與熟石灰作用而被除去，反應(yīng)如下：MgCO3+Ca(OH)2CaCO3+Mg(OH)2 v目前此法不常用，原因：v反應(yīng)產(chǎn)物為很多可溶性物質(zhì)，如Na2SO4、NaCl；特別當(dāng)原水中永久硬度較高時(shí)，純堿就不能降低原水中的溶解固體含量。v純堿消耗量G(g/h)計(jì)算法： 106D(H永a) E式中 軟化水量（t/h）106Na2CO3的摩爾質(zhì)量永原水的永久硬度（moll）a純堿過剩量（moll）E工業(yè)用純堿的純度（）（3 3）石灰）石灰- -純堿純堿- -磷酸三鈉軟化法磷酸三鈉

26、軟化法v以石灰-純堿作為基本軟化劑，以少量磷酸三鈉作為輔助軟化劑。v反應(yīng)原理：v石灰-純堿除去大部分Ca2+和Mg2+；v殘存的Ca2+和Mg2+與Na3PO4反應(yīng)生成磷酸鹽沉淀去除。（二）（二） 水的除鹽水的除鹽 1. 電滲析法 (1)工作原理 利用離子在電場(chǎng)下定向遷移現(xiàn)象和離子交換膜的選擇透過性達(dá)到除鹽的效果。 在外加直流電場(chǎng)的作用下，水中離子作定向遷移，使一部分水中的大部分離子遷移到另一部分中，從而達(dá)到除鹽的目的。 軟飲料用水的軟化v (4)(4)電滲析法電滲析法 Ca Ca2+ 2+ ClCl- - 陽(yáng)離子膜陽(yáng)離子膜( (只能通過陽(yáng)離子只能通過陽(yáng)離子) ) SOSO4 42-2- Mg

27、Mg2+ 2+ CaCa2+ 2+ OH OH- - ClCl- - OHOH- - 陰離子膜陰離子膜( (只能通過陰離子只能通過陰離子) ) Na Na+ + NaNa+ + NaNa+ + ClCl- - SOSO4 42-2- Na Na+ + OHOH- - 陰極水陰極水軟水軟水 極水極水 軟水軟水 陽(yáng)極水陽(yáng)極水（2） 電滲析法的特點(diǎn) 處理過程連續(xù)化； 無外加任何化學(xué)試劑； 不需再生劑和任何再生過程；只需倒換電極； 不能除去膠體物質(zhì)； 不能徹底除鹽； 水的利用率低，僅40%左右，有大量濃鹽水排放。（3） 注意事項(xiàng)v水的預(yù)處理是保證電滲析正常運(yùn)行的主要因素。v進(jìn)水水質(zhì)必須符合：濁度3mg

28、/L ；含鐵總量0.3mg/L ；含錳總量0.1mg/L ；色度15；耗氧量 3mg/L（KMnO4）；水溫5-40 ；污染指數(shù)7。v工作壓力3Kg/cm2；v在停止運(yùn)行前倒換電極一次，通電沖洗10分鐘，再停機(jī)。2. 2. 離子交換法離子交換法v離子交換軟化法，是用離子交換劑，即使用離子交換樹脂將水中所含的鈣、鎂離子吸附起來，使水質(zhì)軟化。v離子交換離子交換，就是水中的離子和離子交換樹脂上的離子，等當(dāng)量等電荷進(jìn)行的反應(yīng)。（1）原理 離子交換的反應(yīng)過程，以用H型陽(yáng)離子交換樹脂HR和水中Na+交換反應(yīng)過程為例： HR+NaHR+Na+ + NaR+HNaR+H+ + 水中的陽(yáng)離子（如Na+）被轉(zhuǎn)移到

29、樹脂上，而離子交換樹脂上的一個(gè)可交換的H+轉(zhuǎn)入水中。 Na+從水中轉(zhuǎn)移到樹脂上的過程是離子的置換過程；置換過程；樹脂上的H+交換到水中的過程稱游離過程游離過程。v 硬水硬水( (含含CaCa2+2+與與MgMg2+2+) ) NaClNaCl ( (陽(yáng)離子樹脂再生陽(yáng)離子樹脂再生) ) R R2 2Ca Ca R RNaNa R R2 2MgMg R RNaNa R RNaNa鈉離子交換樹脂鈉離子交換樹脂 R R2 2CaCa R RNaNa R R2 2MgMg 軟水軟水 CaCa2+2+與與MgMg2+2+ 離子交換法軟化水的裝置水反沖水反沖(松散松散)（2）離子交換器使用過程a a 水的軟

30、化水的軟化：原水中含有的鈣、鎂通過鈉離子交換劑進(jìn)行置換反應(yīng)，使原水的硬度降低。 2RNa+Ca2+(Mg2+) R2Ca(R2Mg)+2Na+b b 逆洗逆洗：當(dāng)出水硬度超過0.035毫克當(dāng)量/升時(shí)，離子交換劑需進(jìn)行再生。再生前離子交換劑需進(jìn)行反沖洗，即逆洗。以排除原水帶入的懸浮雜質(zhì)和泥漿，使樹脂翻動(dòng)，有利于再生。時(shí)間20分鐘。c c 再生再生：逆洗程序完成后，進(jìn)行再生。將鹽液連續(xù)通過鈉離子交換劑，時(shí)間45-60分鐘。R2Ca(R2Mg)+2Na+2RNa+Ca2+(Mg2+)d d 正洗正洗：清除離子交換器內(nèi)的再生廢液的殘余污染，沖洗時(shí)間15分鐘。3. 3. 反滲透反滲透(RO)(RO)裝置

31、裝置 反滲透是60年代發(fā)展起來的新的薄膜分離技術(shù)。 是依靠反滲透膜在壓力下使溶液中的溶劑與溶質(zhì)進(jìn)行分離的過程。 原理：原理：對(duì)于濃溶液施加比自然滲透壓力更大的壓力，使?jié)B透向相反方向進(jìn)行，把原水中的水分子壓到半透膜的另一邊，變成潔凈的水，從而達(dá)到除鹽的目的。 反滲透半滲透膜常用醋酸纖維膜和中空纖維膜。 反滲透的脫鹽率95%，水利用率70%。中空纖維微孔膜形貌中空纖維微孔膜形貌 第三節(jié)第三節(jié) 水的消毒水的消毒v水的消毒水的消毒指殺滅水中的病原菌及水中的其它有害微生物，防止因水中的致病菌導(dǎo)致消費(fèi)者產(chǎn)生疾病，并非將所有微生物全部殺滅。v常用的消毒方法有： 氯化法 臭氧消毒 紫外線消毒一、一、 氯消毒氯

32、消毒 氯消毒指在水中通氯氣或其它含有有效氯的化合物。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：方法簡(jiǎn)單，成本低，能殺滅致病菌。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：常常在水中殘留氯氣，需要增加脫氯裝置。v（一）基本原理氯在水中反應(yīng)如下： Cl2+H2O HOCl +H+Cl- HOCl OCl +H+v對(duì)于氯所能起到的消毒作用，比較合理的看法是：氯的消毒作用是通過它產(chǎn)生的次氯酸HOCl的作用，而不是氯氣本身，也不是氫離子或次氯酸根（OCl）的作用。vHOCl是一個(gè)中性的分子，可以擴(kuò)散到帶負(fù)電的細(xì)菌內(nèi)部后，由于氯原子的氧化作用，破壞了細(xì)菌某些酶的系統(tǒng)，最后導(dǎo)致細(xì)菌的死亡。v次氯酸根OCl雖然也包括一個(gè)氯原子，但它帶負(fù)電，不能靠近帶負(fù)電的細(xì)菌。所以也不能

33、穿過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部，因此其消毒作用遠(yuǎn)弱于次氯酸。（二）加氯方法和加氯量（二）加氯方法和加氯量v、加氯方法濾前加氯：原水水質(zhì)差，有機(jī)物多，可在原水過濾前加氯，可防止沉淀池中微生物繁殖，但加氯量要多。v濾后加氯：原水經(jīng)沉淀和過濾后加氯，加氯量可比濾前添加的少，且消毒效果好。v、加氯量 加入水中的氯分為兩部分，即作用氯（吸氯）和余氯。作用氯是和水中微生物、有機(jī)物及有還原作用的鹽類（如亞鐵、亞硝酸等）起作用的部分；余氯是為了保持水在加氯后有持久的殺菌能力、防止水中微生物萌發(fā)和外界微生物侵入的部分。v我國(guó)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在管端自由性余氯保持在0.1-0.3mg/L之間，小于0.1mg/l時(shí)不安全，大于

34、0.3mg/l時(shí)則水含有明顯的氯臭。v為了要使管端最遠(yuǎn)點(diǎn)保持0.1mg/l的余氯量，一般總投氯量為0.5-2.0mg/l。（三）幾種常用氯消毒法（三）幾種常用氯消毒法v、氯胺 氯胺是水中的氨和氯化合產(chǎn)生的，是一種有效的氯消毒試劑。v在實(shí)際進(jìn)行消毒時(shí)，是在投氯前或者投氯后，在水中按比例加入少量氨或胺鹽生成氯胺。v其反應(yīng)式如下：生成一氯胺（NH2Cl）時(shí) NH3+HOCl NH2Cl+H2Ov生成二氯胺（NHCl2）時(shí)v NH3+2HOCl NHCl2+2H2O 或 NH2Cl+HOCl NHCl2+H2O v生成三氯胺（NCl3）時(shí) NH3+3HOCl NCl3+3H2O NH2Cl+2HOClNCl3+H2Ov氯胺的優(yōu)點(diǎn)：v在水中分解緩慢，能逐步放出H