2023學(xué)年完整公開(kāi)課版水的除鹽

水的除鹽水處理工程技術(shù)知識(shí)點(diǎn)水的純度：以水中含鹽量或水的電阻率來(lái)衡量。電阻率：指斷面1cm×1cm，長(zhǎng)1cm體積的水所測(cè)得的電阻，單位為歐姆?厘米（Ω?cm）。幾個(gè)基本概念水的除鹽分類及處理方法分類別名含鹽量mg/L電阻率25oC106Ω?cm所屬范疇處理方法淡化水將高含鹽量的水經(jīng)過(guò)局部除鹽處理后，成為生活及生產(chǎn)用的淡水。咸水淡化蒸餾、反滲透、電滲析、冷凍脫鹽水蒸餾水1~50.1~1.0水的除鹽離子交換法，可與電滲析或反滲透聯(lián)合用于水的深度除鹽處理純水去離子水<11.0~10高純水超純水<0.1>10水的除鹽水中雜質(zhì)對(duì)膜和樹(shù)脂的危害：（1）懸浮物和膠體粘附膜表面堵塞樹(shù)脂微孔道脫鹽率降低（2）微生物、細(xì)菌膜和樹(shù)脂表面生長(zhǎng)繁殖降低設(shè)備性能（3）無(wú)機(jī)離子（高價(jià)離子，鐵或錳）能與膜和樹(shù)脂牢固結(jié)合，并使之中毒，降低工作性能。鈣、鎂離子在某些情況下能在表面結(jié)垢沉淀，在反滲透法中應(yīng)采取措施調(diào)整pH值（4）水中游離氯能對(duì)膜進(jìn)行氧化，使樹(shù)脂降解。進(jìn)水水質(zhì)預(yù)處理水的除鹽

目的：保證處理裝置安全運(yùn)行。去除對(duì)象：懸浮物、有機(jī)物、膠體物質(zhì)、微生物、細(xì)菌及某些有害物質(zhì)（鐵、錳）膜分離裝置和離子交換器對(duì)進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)的要求：污染指數(shù)FI（在規(guī)定壓力和時(shí)間的條件下，濾膜通過(guò)一定水量的阻塞率）越小越好。進(jìn)水水質(zhì)預(yù)處理水的除鹽進(jìn)水水質(zhì)預(yù)處理預(yù)處理工藝的選擇主要根據(jù)原水水質(zhì)以及脫鹽裝置所要求的進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)而定。最簡(jiǎn)單：機(jī)械過(guò)濾和微孔過(guò)濾地面水源：混凝、沉淀、過(guò)濾、消毒原水中有機(jī)物含量高，增加活性炭吸附膜分離裝置前均應(yīng)有微孔過(guò)濾作為保護(hù)措施水的除鹽離子交換除鹽法陰離子交換樹(shù)脂的工藝特性：陰樹(shù)脂所具有的活性基團(tuán)均呈堿性，所以稱為堿性基團(tuán)；根據(jù)基團(tuán)堿性的強(qiáng)弱，區(qū)分為強(qiáng)堿性和弱堿性。水的除鹽強(qiáng)堿樹(shù)脂的工藝特性A.陰離子交換出水呈弱堿性原因：陽(yáng)床出水中總是有微量Na+泄漏，致使陰床出水含有微量的NaOH的緣故。B.被吸附離子分布有一定規(guī)律強(qiáng)堿樹(shù)脂選擇性順序：SO42->NO3->Cl->F->HCO3->HSiO3-C.清洗分兩步將清洗水排出，直到清洗排水總?cè)芙夤腆w等于進(jìn)水總?cè)芙夤腆w；將清洗水循環(huán)回收到陽(yáng)離子交換器的入口，直到出水電導(dǎo)率符合要求，即開(kāi)始正常運(yùn)行。水的除鹽強(qiáng)堿樹(shù)脂的工藝特性D.運(yùn)行過(guò)程曲線（強(qiáng)堿陰離子交換器的運(yùn)行過(guò)程曲線）

在運(yùn)行階段，出水電導(dǎo)率與硅含量均較穩(wěn)定。當(dāng)?shù)竭_(dá)運(yùn)行終點(diǎn)時(shí)，在電導(dǎo)率上升之前，硅酸已開(kāi)始泄漏。在硅酸泄漏過(guò)程中，電導(dǎo)率出現(xiàn)瞬時(shí)下降，這是由于出水中含有的微量NaOH為突然出現(xiàn)的弱酸所中和，生成硅酸鈉和碳酸氫鈉，其導(dǎo)電性能低于NaOH。若陰床運(yùn)行以硅酸開(kāi)始泄漏作為失效控制點(diǎn)，則電導(dǎo)率瞬時(shí)下降可視作周期終點(diǎn)的訊號(hào)。水的除鹽強(qiáng)堿樹(shù)脂的工藝特性E.強(qiáng)堿樹(shù)脂除硅要求（1）進(jìn)水應(yīng)呈酸性有利于反應(yīng)向右進(jìn)行（2）進(jìn)水漏鈉量要低陽(yáng)床出水漏鈉量的增加，會(huì)導(dǎo)致陰床出水堿度的增高，對(duì)除硅產(chǎn)生不利的影響。（3）再生條件要求高再生劑用量64~96kgNaOH/m3樹(shù)脂再生液濃度2%-4%再生時(shí)間>1h水的除鹽弱堿樹(shù)脂的工藝特性

1、弱堿樹(shù)脂只能與強(qiáng)酸陰離子起交換反應(yīng)，而不能吸附弱酸陰離子。因此，在除鹽系統(tǒng)中，弱堿陰床往往設(shè)置在強(qiáng)酸陽(yáng)床之后。2、弱堿樹(shù)脂極易用堿再生。3、弱堿樹(shù)脂交換容量高于強(qiáng)堿樹(shù)脂。4、弱堿樹(shù)脂抗有機(jī)物污染能力較強(qiáng)，若在強(qiáng)堿陰床之前，設(shè)置弱堿陰床，既可減輕強(qiáng)堿樹(shù)脂的負(fù)荷，又能保護(hù)其不受有機(jī)物的污染。5、清洗亦分兩步。正常出水水質(zhì)呈弱堿性，當(dāng)Cl-開(kāi)始泄漏，出水出現(xiàn)酸性，由于酸導(dǎo)電性能較堿為強(qiáng)，因而出水電導(dǎo)率迅速上升，即為周期終點(diǎn)的訊號(hào)。水的除鹽弱堿樹(shù)脂的工藝特性6、弱堿陰離子交換器的運(yùn)行過(guò)程曲線水的除鹽復(fù)床除鹽復(fù)床指陽(yáng)、陰離子交換器串聯(lián)使用，達(dá)到水的除鹽的目的。復(fù)床除鹽的組合方式：強(qiáng)酸-脫氣-強(qiáng)堿系統(tǒng)強(qiáng)酸-脫氣-弱堿-強(qiáng)堿系統(tǒng)水的除鹽強(qiáng)酸-脫氣-強(qiáng)堿系統(tǒng)陽(yáng)床：去除Ca2+、Mg2+、Na+等陽(yáng)離子，出水為酸性水除二氧化碳器：去除CO2陰床：去除SO42-、Cl-、HCO3-、HSiO3-復(fù)床除鹽水的除鹽強(qiáng)堿陰床設(shè)置在強(qiáng)酸陽(yáng)床之后的原因：進(jìn)水先通過(guò)陰床，CaCO3、Mg(OH)2沉積在樹(shù)脂層,使強(qiáng)堿樹(shù)脂交換容量降低。陰床在酸性介質(zhì)中易于進(jìn)行離子交換。強(qiáng)酸樹(shù)脂抗有機(jī)物污染的能力勝過(guò)強(qiáng)堿樹(shù)脂。若原水先通過(guò)陰床，本應(yīng)由除二氧化碳器去除的碳酸，都要由陰床承擔(dān)，從而增加了再生劑耗用量。適用于：制取脫鹽水。復(fù)床除鹽水的除鹽強(qiáng)酸-脫氣-弱堿-強(qiáng)堿系統(tǒng)弱堿樹(shù)脂：去除強(qiáng)酸陰離子強(qiáng)堿樹(shù)脂：除硅再生采用串聯(lián)再生方式，全部NaOH再生液先用來(lái)再生強(qiáng)堿樹(shù)脂，然后再生弱堿樹(shù)脂。適用于：原水有機(jī)物含量較高、強(qiáng)酸陰離子含量較大的情況復(fù)床除鹽水的除鹽混合床除鹽基本原理與特點(diǎn)裝置及再生方式高純水的制備與終端處理水的除鹽基本原理

混合床：陰、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂按一定比例混合裝填于同一交換柱內(nèi)的離子交換器。如同許多陽(yáng)床與陰床串聯(lián)，構(gòu)成無(wú)數(shù)微型復(fù)床。

水的除鹽優(yōu)點(diǎn)

出水水質(zhì)優(yōu)良出水水質(zhì)穩(wěn)定間斷運(yùn)行對(duì)出水水質(zhì)的影響小，恢復(fù)到停運(yùn)前水質(zhì)所需的時(shí)間比復(fù)床短，一般3~5min。交換終點(diǎn)明顯：混床在失效前，出水電導(dǎo)率上升很快，這有利于失效監(jiān)督。水的除鹽缺點(diǎn)樹(shù)脂層工作交換容量的利用率低，再生劑利用率低。（再生時(shí)，陰、陽(yáng)樹(shù)脂很難徹底分層。導(dǎo)致交叉污染）樹(shù)脂破碎率大于復(fù)床。再生操作復(fù)雜，每再生一次所需時(shí)間較長(zhǎng)注意事項(xiàng)：混合床對(duì)有機(jī)污染很敏感。陰樹(shù)脂變質(zhì)與污染導(dǎo)致出水電阻率逐步下降。為防止污染，應(yīng)進(jìn)行必要的預(yù)處理。水的除鹽裝置及再生方式

混合床反洗分層主要借助于陰、陽(yáng)樹(shù)脂濕真密度的差別。再生方式：體內(nèi)再生陰樹(shù)脂外移再生體外再生水的除鹽操作步驟以體內(nèi)再生為例，介紹混合床再生操作步驟：1）反洗分層2）進(jìn)堿再生3）陰樹(shù)脂正洗4）進(jìn)酸再生5）陽(yáng)樹(shù)脂正洗6）混合7）最后正洗水的除鹽

復(fù)床與混合床串聯(lián)或二級(jí)混合床串聯(lián)是當(dāng)前制取純水以至高純水的有效方法。如：強(qiáng)酸-脫氣-強(qiáng)堿-混合床強(qiáng)酸-脫氣-弱堿-強(qiáng)堿-混合床高純水的制備與終端處理水的除鹽

為克服混合床再生操作復(fù)雜，陰、陽(yáng)樹(shù)脂難以徹底分開(kāi)的缺點(diǎn)，提出氫型精處理工藝。氫型精處理器：在復(fù)床之后設(shè)置一高流速陽(yáng)床以替代混合床。原理：復(fù)床出水產(chǎn)生電導(dǎo)率（電解質(zhì)NaOH)主要原因由于陽(yáng)床泄漏的Na+引起陰床中殘留的NaOH再生液緩慢釋放所致。復(fù)床后再經(jīng)過(guò)一陽(yáng)床（氫型精處理器）發(fā)生交換反應(yīng)RH+NaOHRNa+H2O可以徹底去除Na+。水的除鹽離子交換雙層床

定義：在同一交換器內(nèi)裝有弱酸和強(qiáng)酸兩種樹(shù)脂，，借助于樹(shù)脂濕真密度之差別，經(jīng)反洗分層后，使弱酸樹(shù)脂位于上層，強(qiáng)酸樹(shù)脂位于下層。特點(diǎn)：雙層床具有逆流再生技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有弱、強(qiáng)樹(shù)脂串聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)。分類：陽(yáng)離子交換雙層床陰離子交換雙層床水的除鹽工藝程序雙層床為向下流運(yùn)行、向上流再生，其工藝程序與逆流再生固定床相同。各程序的工藝參數(shù)與終點(diǎn)控制指標(biāo)（除大反洗外），均可參照流流再生固定床的各項(xiàng)參數(shù)與控制指標(biāo)。大反洗時(shí)應(yīng)緩慢開(kāi)啟（或關(guān)閉）進(jìn)水閥，使反洗流量逐步加大（逐步減少），以利于分層。同時(shí)還須妥善控制反洗膨脹