水软化与除盐
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水处理工程软化与除盐
4．高价金属离子：引起中毒，用高浓度酸再生
5．氧化剂：尽量采用抗氧化性好的树脂
6．有机污染：可采用大孔型树脂
7．再生：再生剂的选择要考虑回收有用物，不能回收时，要进行妥善处置。
二、应用
重金属废水，回收重金属
例如：处理含铬废水
六价铬：铬酸根CrO42-和重铬酸根Cr2O72-，两种的比例与pH有关。酸性条件下，主要是Cr2O72-
※然后硬度离子开始泄漏
出水中离子泄漏的顺序为：H＋、Na＋、Mg2＋、Ca2＋
失效点控制：脱碱，以Na泄漏为准
软化，以硬度离子泄漏为准。
3．弱酸型RCOOH（目前应用广的主要是丙烯酸型）
由于电离较弱，只能去除碳酸盐硬度
2RCOOH + Ca(HCO3)2----- (RCOO)2Ca + 2H2O +CO2↑
[CaO] = [CO2] + [Ca(HCO3)2] +2[Mg(HCO3)2] + [Fe] +a
为尽量降低碳酸盐硬度，石灰＋混凝沉淀可以同时进行。
注意：石灰法只能降低碳酸盐硬度以及降低水中的碱度
二、石灰－纯碱法
去除碳酸盐和非碳酸盐硬度
CaSO4+ Na2CO3----CaCO3↓+ Na2SO4
纯水：亦称去离子水，含盐量<1mg/L
高纯水：含盐量<0.1mg/L
四、软化和除盐基本方法
1.软化
(1)加热去除暂时硬度
(2)药剂软化：根据溶度积原理
(3)离子交换：离子交换硬度去除比较彻底。
2.除盐
蒸馏法、电渗析法、反渗透法、离子交换法
第2节药剂软化法
一、石灰软化法：
CaO + H2O = Ca(OH)2
5．氧化剂：尽量采用抗氧化性好的树脂
6．有机污染：可采用大孔型树脂
7．再生：再生剂的选择要考虑回收有用物，不能回收时，要进行妥善处置。
二、应用
重金属废水，回收重金属
例如：处理含铬废水
六价铬：铬酸根CrO42-和重铬酸根Cr2O72-，两种的比例与pH有关。酸性条件下，主要是Cr2O72-
※然后硬度离子开始泄漏
出水中离子泄漏的顺序为：H＋、Na＋、Mg2＋、Ca2＋
失效点控制：脱碱，以Na泄漏为准
软化，以硬度离子泄漏为准。
3．弱酸型RCOOH（目前应用广的主要是丙烯酸型）
由于电离较弱，只能去除碳酸盐硬度
2RCOOH + Ca(HCO3)2----- (RCOO)2Ca + 2H2O +CO2↑
[CaO] = [CO2] + [Ca(HCO3)2] +2[Mg(HCO3)2] + [Fe] +a
为尽量降低碳酸盐硬度，石灰＋混凝沉淀可以同时进行。
注意：石灰法只能降低碳酸盐硬度以及降低水中的碱度
二、石灰－纯碱法
去除碳酸盐和非碳酸盐硬度
CaSO4+ Na2CO3----CaCO3↓+ Na2SO4
纯水：亦称去离子水，含盐量<1mg/L
高纯水：含盐量<0.1mg/L
四、软化和除盐基本方法
1.软化
(1)加热去除暂时硬度
(2)药剂软化：根据溶度积原理
(3)离子交换：离子交换硬度去除比较彻底。
2.除盐
蒸馏法、电渗析法、反渗透法、离子交换法
第2节药剂软化法
一、石灰软化法：
CaO + H2O = Ca(OH)2
软化、除盐与锅炉水处理
• 需经混合、絮凝、沉淀、过滤等工序 • 优点：石灰价格低，来源广 • 适用：原水的非碳酸盐硬度较低、碳酸盐硬度较高且不要
求深度软化的场合。
石灰软化法
CaO H2O Ca(OH) 2 CO2 Ca(OH) 2 CaCO 3 H2O Ca(HCO 3 )2 Ca(OH) 2 2CaCO 3 2H2O Mg(HCO3 )2 2Ca(OH) 2 2CaCO 3 Mg(OH)2 2H2O
水排出。
碱类处理：利用碱类软化药剂
使水中钙镁离子形成碳酸钙及
①
氢氧化镁水渣。
沉
淀
法
磷酸盐处理：利用磷酸钠盐软
化药剂使水中钙离子形成磷酸
钙水渣，借排污排除掉
• ②溶解法
• 向水中投加螯合剂把可能产生结垢的钙、镁离子等螯合起来，
使之稳定在锅水中。
• 常用的螯合剂为EDTA。
2、缓蚀处理
• 溶解氧的存在会造成锅炉炉体的腐蚀
谢 谢！
及汽水共腾和发沫等危害。
• 锅炉给水的处理过程可分为锅外处理与锅内处理两个部分。锅
外处理指锅炉补充水的混凝、沉淀、过滤、软化及除盐等过程； 锅内处理是指向锅内直接投加药剂，利用药剂在锅内部发生的 反应来解决处理问题。
1、阻垢处理
• 向水中加入软化药剂Biblioteka 水中结垢的成分从锅水中沉淀为水渣，
并同时投加有机分散剂，以利于这种水渣的流动，最后借排污
• 阳离子交换树脂带有酸性活性基团，可分为强酸性和弱酸性两
种；阴离子交换树脂带有碱性活性基团，可分为强碱性和弱碱 性两种
离子交换的选择性 • 强酸性阳离子交换树脂 • 弱酸性阳离子交换树脂
• 强碱性阳离子交换树脂 • 弱碱性阳离子交换树脂
• 在高浓度溶液中，浓度的高低则成为决定离
求深度软化的场合。
石灰软化法
CaO H2O Ca(OH) 2 CO2 Ca(OH) 2 CaCO 3 H2O Ca(HCO 3 )2 Ca(OH) 2 2CaCO 3 2H2O Mg(HCO3 )2 2Ca(OH) 2 2CaCO 3 Mg(OH)2 2H2O
水排出。
碱类处理：利用碱类软化药剂
使水中钙镁离子形成碳酸钙及
①
氢氧化镁水渣。
沉
淀
法
磷酸盐处理：利用磷酸钠盐软
化药剂使水中钙离子形成磷酸
钙水渣，借排污排除掉
• ②溶解法
• 向水中投加螯合剂把可能产生结垢的钙、镁离子等螯合起来，
使之稳定在锅水中。
• 常用的螯合剂为EDTA。
2、缓蚀处理
• 溶解氧的存在会造成锅炉炉体的腐蚀
谢 谢！
及汽水共腾和发沫等危害。
• 锅炉给水的处理过程可分为锅外处理与锅内处理两个部分。锅
外处理指锅炉补充水的混凝、沉淀、过滤、软化及除盐等过程； 锅内处理是指向锅内直接投加药剂，利用药剂在锅内部发生的 反应来解决处理问题。
1、阻垢处理
• 向水中加入软化药剂Biblioteka 水中结垢的成分从锅水中沉淀为水渣，
并同时投加有机分散剂，以利于这种水渣的流动，最后借排污
• 阳离子交换树脂带有酸性活性基团，可分为强酸性和弱酸性两
种；阴离子交换树脂带有碱性活性基团，可分为强碱性和弱碱 性两种
离子交换的选择性 • 强酸性阳离子交换树脂 • 弱酸性阳离子交换树脂
• 强碱性阳离子交换树脂 • 弱碱性阳离子交换树脂
• 在高浓度溶液中，浓度的高低则成为决定离
什么是原水、软化水、脱盐水、纯水和超纯水？
什么是原水、软化水、脱盐水、纯水和超纯水？
原水：是指未经处理的水，即进入水处理各工序之前的水。
软化水：是将硬度（主要指水中的钙镁离子）去除或降低到一定程度的水。
水在软化过程中仅降低硬度，而总含量保持基本不变。
脱盐水：是指将盐分除去或降低到一定程度的水，其含盐量为1~5mg/L，或电导率为1.0~10.0μm/cm。
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水处理设备
纯水：是指将强电解质和弱电解质去除或降低到一定程度的水，其含盐量小于1mg/L，或电导率为0.1~1.0μm/cm。
超纯水：只是将导电介质几乎完全除去，同时不离解的气体、胶体以及有机物质也被去除至很低的程度。
超纯水的含盐量小于0.1mg/L，电导率为0.1~0.055μm/cm，电阻率＞10MΩ.cm；理想纯水电导率为0.05μm/cm，电阻率为18.3MΩ.cm。
水的软化和除盐全解
练习题：原水中Ca2+浓度1.8meq/L，Mg2+浓度 0.8meq/L，HCO3-浓度2.3meq/L，Fe2+浓度 1.5meq/L，CO2浓度0.24meq/L。用石灰法对 原水进行软化，混凝剂投量为0.3meq/L，试 求石灰用量（以g CaO /（T原水）计）。
三、 水的除盐
水 的 除 盐 与 咸 水 淡 化
五．蒸馏法
其中电渗析、反渗透、超滤和蒸馏主要用于水的除盐与咸水淡化。
二、水 的 药 剂 软 化 法
软 化
溶度积原理 石灰软化 a) 石灰软化的原理 b) 石灰软化过程 c) 石灰软化的主要去除物 d) 石灰用量的计算
e) 石灰软化的效果
f) 石灰软化的适用范围 石灰-苏打软化O3-和CO32-相互转化的重要因 素。
B. 石灰软化时，石灰与水中游离CO2反应，使反应(9) 向右进行，产生CO32-，使水中的Ca2+生成CaCO3 沉淀析出，达到去除Ca2+的目的。
石 灰 软 化——石灰软化过程
软 化
对非碳酸盐硬度的影响： (11) MgSO4+Ca(OH)2→Mg(OH)2↓+CaSO4 (12) MgCl2+Ca(OH)2→Mg(OH)2↓+CaCl2 结论： 熟石灰与水中非碳酸盐的镁硬度起反应生成Mg(OH)2 的同时产生了等物质的量的非碳酸盐的钙硬度。
Na盐 CaSO4 MgSO4
CaCO3
Mg(OH)2
软 化
水中离子的假想结合
c(1/2Ca2+)=2.4 c(1/2Mg2+)=1.2
c(1/2SO42-)=1.8
c(1/2Na+)=1.2
c (Cl-)=1.8
水中溶解物质去除与处理方法
化制得的疏水性吸附剂。 • 外观为暗黑色，有粒状和粉状两种，目前工业
上大量采用的是粒状活性炭。 • 活性炭主要成分除碳外，还含有少量的氧、氢、
硫等元素，以及水分、灰分。
• 活性炭的吸附中心点 • 具有良好的吸附性能和稳定化学性质，可以耐
强酸、强碱，能经受水浸、高温、高压作用， 不易破碎。
• 再生：即交换反应的逆过程。使具有较高 浓度的再生液流过树脂，将先前吸附的离 子置换出来，从而使树脂的交换能力得到 恢复。再生液的浓度对树脂的再生程度有 较大影响。
• 清洗：洗涤残留的再生液和再生时可能出 现的反应产物 。
三、 吸附法
1、吸附的基本理论
• 吸附是指利用多孔性固体物质吸附废水中某种 或几种污染物，以回收或去除某些污染物，使 废水得到净化的方法。
• 具有吸附能力的多孔性固体物质称为吸附剂。 而废水中被吸附的物质称为吸附质。
• 吸附是一种界面现象，发生在两个相的界面上。 • 根据吸附剂与吸附质之间作用力不同，可分为
物理吸附、化学吸附和离子交换吸附三种类型。
1）物理吸附的特点
• 吸附剂和吸附质之间通过分子间力作用所发生 的吸附为物理吸附，没有选择性。
3、吸附剂
工业吸附剂必须满足下列要求: （a）吸附能力强； （b）吸附选择性好； （c）吸附平衡浓度低； （d）容易再生和再利用； （e）机械强度好； （f）化学性质稳定； （g）来源广； （h）价格低。
一般工业吸附剂 难于同时满足这 八个方面的要求， 应根据不同的场
合选用.
（1）活性炭
• 活性炭是一种非极性吸附剂。 • 是由含炭为主的物质为原料，经高 指吸附质的离子由于静电引力作用聚集在吸附剂表 面的带电点上，并置换出原先固定在这些带电点上 的其他离子。
上大量采用的是粒状活性炭。 • 活性炭主要成分除碳外，还含有少量的氧、氢、
硫等元素，以及水分、灰分。
• 活性炭的吸附中心点 • 具有良好的吸附性能和稳定化学性质，可以耐
强酸、强碱，能经受水浸、高温、高压作用， 不易破碎。
• 再生：即交换反应的逆过程。使具有较高 浓度的再生液流过树脂，将先前吸附的离 子置换出来，从而使树脂的交换能力得到 恢复。再生液的浓度对树脂的再生程度有 较大影响。
• 清洗：洗涤残留的再生液和再生时可能出 现的反应产物 。
三、 吸附法
1、吸附的基本理论
• 吸附是指利用多孔性固体物质吸附废水中某种 或几种污染物，以回收或去除某些污染物，使 废水得到净化的方法。
• 具有吸附能力的多孔性固体物质称为吸附剂。 而废水中被吸附的物质称为吸附质。
• 吸附是一种界面现象，发生在两个相的界面上。 • 根据吸附剂与吸附质之间作用力不同，可分为
物理吸附、化学吸附和离子交换吸附三种类型。
1）物理吸附的特点
• 吸附剂和吸附质之间通过分子间力作用所发生 的吸附为物理吸附，没有选择性。
3、吸附剂
工业吸附剂必须满足下列要求: （a）吸附能力强； （b）吸附选择性好； （c）吸附平衡浓度低； （d）容易再生和再利用； （e）机械强度好； （f）化学性质稳定； （g）来源广； （h）价格低。
一般工业吸附剂 难于同时满足这 八个方面的要求， 应根据不同的场
合选用.
（1）活性炭
• 活性炭是一种非极性吸附剂。 • 是由含炭为主的物质为原料，经高 指吸附质的离子由于静电引力作用聚集在吸附剂表 面的带电点上，并置换出原先固定在这些带电点上 的其他离子。
水的软化除盐
工业给水处理(软化除盐) 软化除盐)
Softening and Salt Elemination
第一章 前 言
一、水中杂质的来源 二、水中杂质的分类 三、工业用水处理对象水中常见的溶解物 四、工业用水水质标准
一、水中杂质的来源: 一、水中杂质的来源:
吸收大气中可溶物（ 吸收大气中可溶物（CO2 、O2 、H2S ） 可溶物 不可溶物（尘埃、工业污染物） 及不可溶物（尘埃、工业污染物） 地表：泥砂、腐殖质、有机物 地表：泥砂、腐殖质、 且 溶解地壳表面的普通化合物 地下： 的雨水遇地层中CaCO3 、 地下：含CO2的雨水遇地层中 MgCO3生成 2+ 、 Mg2+；再加上地层中 生成Ca 易溶的Na盐 盐 易溶的 盐K盐、氯化物等造成海水的 高含盐量
二、水中杂质的分类：
水中杂质按粒径分为三类： 水中杂质按粒径分为三类： 1µm——100 µm 用沉淀方法（ 悬浮质 用沉淀方法（上 浮、下沉）即可去除 下沉） 1 nm ——1 µm 胶体（粘土、腐殖质） 胶体（粘土、腐殖质）胶 体可以稳定存在，必须加药，使胶体脱稳， 体可以稳定存在，必须加药，使胶体脱稳，混 凝沉淀后去除 1 nm以下 溶解物 溶解于水，给生活、生 溶解于水，给生活、 以下 产带来不便，是工业水处理的对象（ 产带来不便，是工业水处理的对象（ Fe2+可导 致高血压病，并可染色； ˉ 致高血压病，并可染色； Fˉ使牙变黄； Ca2+、Mg2+ 给洗衣带来不便，并使锅炉生垢 给洗衣带来不便， 从而造成燃料的浪费和锅炉爆炸； 从而造成燃料的浪费和锅炉爆炸；放射性元素 则对人体有害） 则对人体有害）
练习题：
根据水质分析， 根据水质分析， Ca2+、 Mg2+含量分别为 含量分别为48.8mg/L和 和 48.6mg/L，用各种表达方法 摩 ，用各种表达方法(摩 尔浓度、当量浓度、德国度、 尔浓度、当量浓度、德国度、 mgCaCO3/L)表示其硬度。 表示其硬度。 表示其硬度
Softening and Salt Elemination
第一章 前 言
一、水中杂质的来源 二、水中杂质的分类 三、工业用水处理对象水中常见的溶解物 四、工业用水水质标准
一、水中杂质的来源: 一、水中杂质的来源:
吸收大气中可溶物（ 吸收大气中可溶物（CO2 、O2 、H2S ） 可溶物 不可溶物（尘埃、工业污染物） 及不可溶物（尘埃、工业污染物） 地表：泥砂、腐殖质、有机物 地表：泥砂、腐殖质、 且 溶解地壳表面的普通化合物 地下： 的雨水遇地层中CaCO3 、 地下：含CO2的雨水遇地层中 MgCO3生成 2+ 、 Mg2+；再加上地层中 生成Ca 易溶的Na盐 盐 易溶的 盐K盐、氯化物等造成海水的 高含盐量
二、水中杂质的分类：
水中杂质按粒径分为三类： 水中杂质按粒径分为三类： 1µm——100 µm 用沉淀方法（ 悬浮质 用沉淀方法（上 浮、下沉）即可去除 下沉） 1 nm ——1 µm 胶体（粘土、腐殖质） 胶体（粘土、腐殖质）胶 体可以稳定存在，必须加药，使胶体脱稳， 体可以稳定存在，必须加药，使胶体脱稳，混 凝沉淀后去除 1 nm以下 溶解物 溶解于水，给生活、生 溶解于水，给生活、 以下 产带来不便，是工业水处理的对象（ 产带来不便，是工业水处理的对象（ Fe2+可导 致高血压病，并可染色； ˉ 致高血压病，并可染色； Fˉ使牙变黄； Ca2+、Mg2+ 给洗衣带来不便，并使锅炉生垢 给洗衣带来不便， 从而造成燃料的浪费和锅炉爆炸； 从而造成燃料的浪费和锅炉爆炸；放射性元素 则对人体有害） 则对人体有害）
练习题：
根据水质分析， 根据水质分析， Ca2+、 Mg2+含量分别为 含量分别为48.8mg/L和 和 48.6mg/L，用各种表达方法 摩 ，用各种表达方法(摩 尔浓度、当量浓度、德国度、 尔浓度、当量浓度、德国度、 mgCaCO3/L)表示其硬度。 表示其硬度。 表示其硬度
水处理技术 第9章 软化除盐
第八章 水的软化与除盐
Softening and salt removal
1
第1节 概 述
2
一、水中主要溶解杂质
离子：Ca2+, Mg2+, Na+(K+)
HCO3-, SO42-, Cl一般Fe2+, SiO32-含量较少。 气体：CO2, O2 总硬度：Ca2+, Mg2+ 碳酸盐硬度（carbonate hardness、暂 时硬度）
22
离子交换速度的影响因素： •溶液浓度 •流速或搅拌速度 •树脂粒径 •交联度
23
第4节 离子交换软化
一、阳离子交换树脂特性 分强酸和弱酸。强酸主要有RNa 和RH。 1．RNa
2RNa + Ca2 +--- R2Ca + 2Na+ 2RNa + Mg2+ --- R2Mg + 2Na+ 特点：去除碳酸盐和非碳酸盐硬度，总含盐量 （阳离子总重量）有所变化，但碱度不变。
15
2）交换容量：是树脂最重要的性能，表示树脂 交换能力的大小。以体积和重量两种表示方式。
全交换容量：可用滴定法测定或从理论上计算 分子量184.2, 184.2g树脂中 含有1g可交换离子H+。
扣去交联剂所占份量（8%)，全交换容量为 4.99mmol/g。
工作交换容量：实际工作条件下，全的60－70％16
若碱度>硬度，还应去除多余的HCO3－
若水中存在Fe离子，也要消耗Ca(OH)2
7
所以，石灰投加量：
[CaO] = [CO2] + [Ca(HCO3)2] + 2[Mg(HCO3)2] + [Fe] +a
Softening and salt removal
1
第1节 概 述
2
一、水中主要溶解杂质
离子：Ca2+, Mg2+, Na+(K+)
HCO3-, SO42-, Cl一般Fe2+, SiO32-含量较少。 气体：CO2, O2 总硬度：Ca2+, Mg2+ 碳酸盐硬度（carbonate hardness、暂 时硬度）
22
离子交换速度的影响因素： •溶液浓度 •流速或搅拌速度 •树脂粒径 •交联度
23
第4节 离子交换软化
一、阳离子交换树脂特性 分强酸和弱酸。强酸主要有RNa 和RH。 1．RNa
2RNa + Ca2 +--- R2Ca + 2Na+ 2RNa + Mg2+ --- R2Mg + 2Na+ 特点：去除碳酸盐和非碳酸盐硬度，总含盐量 （阳离子总重量）有所变化，但碱度不变。
15
2）交换容量：是树脂最重要的性能，表示树脂 交换能力的大小。以体积和重量两种表示方式。
全交换容量：可用滴定法测定或从理论上计算 分子量184.2, 184.2g树脂中 含有1g可交换离子H+。
扣去交联剂所占份量（8%)，全交换容量为 4.99mmol/g。
工作交换容量：实际工作条件下，全的60－70％16
若碱度>硬度，还应去除多余的HCO3－
若水中存在Fe离子，也要消耗Ca(OH)2
7
所以，石灰投加量：
[CaO] = [CO2] + [Ca(HCO3)2] + 2[Mg(HCO3)2] + [Fe] +a
GBJ 109-87 工业用水软化除盐设计规范
第二步
第三步
再生剂
再生剂
再生剂
浓度 (%)
流速 (m/h)
占 总量百
分
浓度 (%)
流速 (m/h)
三、浮动床进水含盐量为 300～500mg/L；总阳离子为 100～200mg/L(以 CaCO3 表示)； 强酸阴离子为 50～125mg/L(以 CaCO3 表示)。设备出水量大于 100 m3/h。
四、移动床进水含盐量小于 300mg/L；总阳离子为 100～200mg/L(以 CaCO3 表示)；强 酸阴离子 50～125mg/L(以 CaCO3 表示)，且水质较稳定。设备出水量大于 100m3/h。
第 3.3.6 条 采用弱型树脂时，离子交换器应选用顺流再生固定床。
第 3.3.7 条 经常间歇运行的系统，不宜采用浮动床以及单塔单周期移动床和两塔连续再
生移动床。
第 3.3.8 条 一级离子交换器的台数，不宜少于两台，当一台检修(或离子交换树脂复苏)，
其余设备和水箱能满足正常供水和自用水的要求时，可不设检修备用。
第 3.3.11 条 用于软化和除盐的离子交换器，当采用硫酸分步再生时，再生液浓度、酸
量分配和再生液流速，可按表 3.3.11 选择。
第 3.3.12 条 离子交换剂应有贮存和装卸设施。
第 3.3.13 条 离子交换剂的年补充率宜符合以下规定：
表 3.3.11 硫酸分步再生数据选择
再生
分步
方式
第一步
第 3.2.3 条 石灰软化处理并要求除硅酸盐时，可加入氧化镁或白云石粉。原水应加热至 40±1℃。
表 3.2.1 软化系统选择
出水水质
进水水质
系统名称及 代号
硬度 (mg/L， 以 CaCO3
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16
三、离子交换平衡
离子交换也是一种化学反应，存在交换平衡。
RA + B- --- RB +A+
离子交换选择系数为：
KAB= [RB][A+]/[RA][B+] 该值>1，有利于交换反应的进行。
计算泄漏量、极限工作交换容量、再生度极限值
水软化与除盐
17
q0：树脂全交换容量；q：树脂中B+离子浓度
（阳离子总重量）有所变化，但碱度不变。
水软化与除盐
19
水软化与除盐
20
2．RH
•碳酸盐硬度， 生成CO2、H2O―――同时 碱度也去除了。
•非碳酸盐硬度，生成H2SO4，HCl ――出 水酸性
•对于Na+, RH + NaCl ---RNa +HCl --- 产 生钠型树脂，但不起软化作用
水软化与除盐
软化，水软以化与硬除盐 度离子泄漏为准。23
3．弱酸型RCOOH （目前应用广的主要是丙烯酸型）
水软化与除盐
14
2）交换容量：是树脂最重要的性能，表示树脂 交换能力的大小。
以体积和重量两种表示方式。 全交换容量：可用滴定法测定或从理论上计算 工作交换容量：实际工作条件下，全的60－70％
水软化与除盐
15
3) 离子交换树脂的选择性
与水中离子种类、树脂交换基团的性能有很大关 系，同时也受离子浓度和温度的影响。
21
Na+泄漏
水软化与除盐
硬度泄漏
22
•开始时出水呈酸性。
•Na＋开始泄漏时，出水酸度急剧下降。
•之后，RH交换转变为RNa型运行模式，对Ca 和Mg仍有交换能力。出水Na离子逐渐超过原 水中的浓度，呈碱性。
•然后硬度离子开始泄漏
•出水中离子泄漏的顺序为：H＋、Na＋、Mg2＋、 Ca2＋
•失效点控制：脱碱，以Na泄漏为准
第九章 水的软化与除盐
Softening and salt removal
第1节 概 述
水软化与除盐
1
一、水中主要溶解杂质
离子：Ca2+, Mg2+, Na+(K+)
HCO3-, SO42-, Cl一般Fe2+, SiO32-含量较少。 气体：CO2,O2 总硬度：Ca2+, Mg2+
碳酸盐硬度（carbonate hardness、暂 时硬度）
(3)离子交换：离子交换硬度去除比较彻底。
2.除盐 ：蒸馏法、电渗析法、反渗透法、离子 交换法
水软化与除盐
5
第2节 药剂软化法
一、石灰软化法：
CaO + H2O = Ca(OH)2
CO2 + Ca(OH)2 ---CaCO3↓+ H2O
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 --- 2CaCO3↓ + 2H2O
水软化与除盐
8
三、石灰－石膏法 当原水的碱度大于硬度，即负硬度（有碱度 存在时）出现时
2NaHCO3 + CaSO4 + Ca(OH)2----2CaCO3↓ + Na2SO4 + 2H2O
水软化与除盐
9
第3节 离子交换基本知识
一、离子交换剂： •磺化煤（煤磨碎后经浓硫酸处理得到） •离子交换树脂
水软化与除盐
10
二、离子交换树脂
1．结构
•母体（骨架）：高分子化合物和交联剂经聚 合反应而生成的共聚物
根据组成母体的单体材料：苯乙烯（最广 泛）、丙烯酸、酚醛系列
•活性基团：遇水电离，称为固定部分和活动
部分，具有交换性（可交换离子）
水软化与除盐
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如聚苯乙烯磺化 磺酸基团（－SO3H） 一种强酸性阳离子树脂
a：CaO过剩量，一般为0.1~0.2 mmol/L
为尽量降低碳酸盐硬度，石灰＋混凝沉淀可以 同时进行。
注意：石灰法只能降低碳酸盐硬度及降低水中
的碱度。
水软化与除盐
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二、石灰－纯碱法 去除碳酸盐和非碳酸盐硬度
CaSO4 + Na2CO3 ----CaCO3↓+ Na2SO4 MgSO4 + Na2CO3 ---MgCO3 + Na2SO4 MgCO3 + Ca(OH)2 – CaCO3↓+Mg(OH)2↓ 但纯碱太贵，此法一般不用。
•离子电荷愈多，愈易被交换
•原子序数愈大，即水合半径愈小，愈易被交换
Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+= NH4+ >Na+>Li+
SO42->NO3->Cl->HCO3->HSiO3-
• H＋和OH－的交换选择性与树脂交换基团酸、 碱性的强弱有关。
对于强酸阳树脂： H+>Li+
而对于弱酸阳树脂水：软化H与除+盐>Fe3+
非碳酸盐硬度（noncarbonate hardness）
含盐量：∑阳＋∑阴
水软化与除盐
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软化：降低硬度
除碱：HCO3－（锅炉给水、碱度太高，会汽 水共沸）
除盐：降低含盐量
二、硬度单位
mmol/L, meq/L, 度（我国用德国度）
德国度＝10 mg CaO/L
美国度＝1mg CaCO3/L
水软化与除盐
•微孔形态：凝胶型、大孔型、等孔型等
水软化与除盐
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2．命名 •全名称：（微孔型态）（骨架名称）（基本 名称）
如凝胶型苯乙烯系强酸型阳离子交换树脂 •为了区别同一类树脂的产品，有时在前面加 上一些数字。
水软化与除盐
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3．主要性能 1) 密度： 湿真密度： 湿树脂质量/树脂颗粒本身所占体积
（不包括颗粒之间的空隙） —用于确定反冲洗强度，混合床的分层 湿视密度 ：湿树脂质量/树脂堆积体积 —计算树脂用量
C0：溶液中两种交换离子的总浓度
C：溶液中B+离子浓水度软化与除盐
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第4节 离子交换软化
一、阳离子交换树脂特性ຫໍສະໝຸດ 分强酸和弱酸。强酸主要有RNa 和RH。
1．RNa
2RNa + Ca2 +--- R2Ca + 2Na+
2RNa + Mg2+ --- R2Mg + 2Na+
特点：去除碳酸盐和非碳酸盐硬度，总含盐量
Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 --- 2CaCO3↓+ Mg(OH)2↓+2H2O
若碱度>硬度，还应去除多余的HCO3－
若水中存在Fe离子，也水软要化与消除盐 耗Ca(OH)2
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所以，石灰投加量：
[CaO] = [CO2] + [Ca(HCO3)2] + 2[Mg(HCO3)2] + [Fe] +a
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三、水的纯度 以含盐量或水的电阻率表示（单位：欧姆 厘米） 淡化水：高含盐量水经局部处理 脱盐水：相当于普通蒸馏水，含盐量1－5mg/L 纯水：亦称去离子水，含盐量<1mg/L 高纯水：含盐量<0.1mg/L
水软化与除盐
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四、软化和除盐基本方法
1.软化
(1)加热：去除暂时硬度
(2)药剂软化：根据溶度积原理