8章水的除盐
海水淡化
第8章海水淡化处理8.1、海水淡化水处理设计8.1.1、主要依据：《火力发电厂海水淡化工程设计规范》(GB/T50619-2010)《海水淡化预处理膜系统设计规范》(GB/T 31327-2014)《膜法水处理反渗透海水淡化工程设计规范》（HY/T 074-2003）《海水综合利用工程环境影响评价技术导则》（GB/T22413-2008）《反渗透系统膜元件清洗技术规范》（GB/T 23954-2009）《反渗透用能量回收装置》（HY/T 108-2008）《反渗透用高压泵技术要求》（HY/T 109-2008）《超滤膜及其组件》（HY/T 112-2008）《海水综合利用工程废水排放海域水质影响评价方法》（HY/T 129-2010）《连续膜过滤水处理装置》（HY/T 165-2013）《反渗透海水淡化装置》（CB/T 3753-1995）《火电厂反渗透水处理装置验收导则》（DL/T 951-2005）《反渗透水处理装置用玻璃纤维增强塑料压力壳体》 (JC692-1998) 8.1.2、原水原水水源TDS：≤35000mg/L（由于暂时无法取得该水处理工程准备使用的原海水水质情况，暂时按照世界平均海水含盐量约35000 mg/L作为设计依据。
8.1.3、水温进水温度：5～40℃8.1.4、设计处理能力进水流量：900m/h8.1.5、回收率水处理系统回收率：45%8.1.6、海水淡化水处理产水产水流量：400m/h8.1.7、海水淡化水处理工作环境环境温度：0～45℃空气湿度：20～95%8.2海水淡化工艺流程图8.2取水位置取水方式应考虑如下因素：取水位置的选择；台风对取水设施的影响；从取水处输送至预处理系统的方式方法；取水泵的选择（潜水泵或端吸泵等）；海潮对取水水位的影响；海水温度的变化；海水的腐蚀性；海水中微生物、细菌、藻类等。
考虑以上因素后，一般有如下四种取水方式：海滩井取水；表层海水取水；海床过滤取水；海滩水平暗渠取水。
8第八章 给水处理
第一节 全挥发处理(AVT)
还原性全挥发处理，简称AVT(R) 在对给水进行热力除氧的同时，向给水中加
入氨和联氨，以维持一个除氧碱性水工况，以使 钢表面上形成较稳定的Fe3O4保护膜，这就是“联 氨-氨”碱性水化学工况。 弱氧化性全挥发处理，简称AVT(O)
指对给水进行热力除氧（即保证除氧器运行 正常）的同时，只向给水中加氨，但不再加除氧 剂进行化学辅助除氧的处理。
三级处理——正在进行快速腐蚀、结垢、积盐，应 在4h内恢复至正常值，否则停炉。
表 AVT(R)、AVT(O)时锅炉给水水质异常a的处理值
项目
标准值
一级
处理值 二级
三级
氢电导率 有精处理 (25℃)S/cm 无精处理
≤0.20 ≤0.30
0.21～0.35 0.31～0.40
0.36～0.60 0.41～0.65
锅炉过热蒸汽压力 MPa
汽包锅炉
12.7～15.8
15.9～18.3
标准值 期望值 标准值 期望值
氢电导率a(25℃) S/cm
≤0.15
≤0.10
≤0.15
≤0.10
pH(25 中性处理 6.7～8.0
—
—
—
℃) 碱性处理 8.0～9.0
—
8.0～9.0
—
溶解氧b g/L
10～80
—
10～80
—
(3) 联氨 溶液 的配 制和 加药 操作
(4) 加药剂量的控制方法。凝结水或给水流量信号，有的 电厂同时用给水联氨含量控制调节。
5．联氨的加药系统及操作注意事项 四、AVT(R)、AVT(O)水工况的局限性 五、AVT时锅炉给水质量标准 六、给水质量劣化时的处理
凝结水精处理
(3)粒径。
凝结水混床通常采用均粒树脂。所谓均粒树脂是指90％以上重量的树脂 颗粒集中在粒径偏差±0.1mm，这一狭窄范围内颗粒几乎相同的树脂，或树 脂的均一系数小于1.2，或最大粒径与最小粒径之比约为1.35:1。 凝结水混床采用均粒树脂的优点： 1)便于树脂分离，减轻交叉污染。 2)树脂层压降小。 3)水耗低。
二、过滤设备 1、电磁过滤器
过滤原理：凝结水中铁的腐蚀产物(主要有 Fe304、a-Fe203、r-Fe203)在外来磁场作 用下磁化，利用磁性吸引的方法从水中去 除这些腐蚀产物。 结构：采用空隙率达95％的30～200um涡 卷钢毛复合基体作为填料，运行流速为 400～800m/h，采用比初投运时阻力上升 0.05-0.1MPa作为运行终点。 操作：在电磁过滤器运行终点时，先用气 压约为0.2～0.4MPa的压缩空气擦洗，擦 洗强度为1500Nm3/(m2· h)，时间为4～6s； 以后再用水反洗，水反洗强度为 800m3/(m2· h)，时间为10～12s。上述空 气一水反洗操作重复2～4次。 效率：除铁效率可达80％～90％以上，正 常运行时出水中Fe<10ug/L。对铜的除去 率低，约50％左右。
二、凝结水混床对树脂性能的要求 (1)机械强度： 凝结水混床的高流速，大压力，树脂就会发生机 械性破碎。树脂的碎粒会增大,树脂层时的压降，还 会影响混床树脂的分离效果。因此，凝结水混床的 树脂应有较高的机械强度。 凝结水混床通常选用，孔径大和交联度较高，抗 膨胀和收缩性能较好，不易破碎的大孔型树脂。 (2)耐热性： 凝结水的温度较高，空冷机组凝结水水温更高， 一般高于环境温度30～40℃。因此，用于空冷机组 凝结水混床的树脂要求具有较高温度的承受能力。
三、直流锅炉的给水质量 1、直流锅炉的给水质量标准
工业用水软化除盐设计规范
-
<100
-
对流再生
<5
一级除盐加混床 H－D－OH－H/OH
0.1～0.5 <0.02
<200
-
<100
-
弱酸一级除盐
顺流再生
<10
<0.1
-
>200
<100
-
对流再生
<5
-
总含盐量 ()
(mg/L) -
弱碱一级除盐
0.1～0.5 <0.02
-
>200
<100
-
-
顺流再生
<10
<0.1
<200
-
>100
电渗析加二级混床
0.1～0.5 <0.02
<10
<0.1
0.1～0.5 <0.02
0.2～1 <0.02
<0.1
<0.02
0.1～0.5 <0.1
<0.1 <0.1
<0.02 <0.02
<200 -
>200 >200 >100 >100 >100
-
>100 >100 >100 >100 >100 >100
-
<3
<1.5
<1.5
<3
游离氯 mg/L(以 Cl2 表示)
-
0.1～0.3
<0.3
0.3～1
<0.1
<0.1
含铁量 mg/L(以 Fe 表示)
电厂化学(水处理及汽、水、油品质监督)
3·碱度和酸度 I)碱度： 水的碱度是指水中含有能接受氢离子的物质的量。天然水中碱度主要由重碳酸根所组成。 酚酞碱度：当用酚酞作指示剂时，终点pH为8·1~8·3，水中的氢氧根中和成水、碳酸根中和成重碳酸根。 甲基橙碱度：当用甲基橙作指示剂时，终点pH为4·3一4·5，水中氢氧根中和成水、碳酸根和重碳酸根中和成碳酸。 通过酚酞碱度和甲基橙碱度可算出水中氢氧根、碳酸根和重碳酸根的含量。 2)酸度： 水的酸度是指水中含有能接受氢氧根离子的物质的量。可能形成酸度的物质有强酸、强酸弱碱盐、酸式盐和弱酸。
炉内加药系统
*
本公司采用的是自动加药成套装置，联氨、磷酸盐集中控制，控制盘在MCC间。
磷酸盐箱
联氨箱
*
影响蒸汽品质的因素及控制方法
蒸汽携带杂质有两种情况：
机械携带：饱和蒸汽带水造成； 选择性携带：饱和蒸汽能够溶解某些物质，而且有一定的选择性
影响机械携带的因素：
与锅炉结构有关，还与锅炉运行工况：压力、负荷、水位及炉水含盐量有直接关系，同一台机组，水位对蒸汽品质的影响最为明显。
1、酸碱性：
2、选择性：
四、离子交换树脂除盐的原理
*
阴床：
离子交换反应：阳床： 离子交换反应是一种可逆反应：
制水时反应方向从左到右，再生是，反应方向是从右向左
*
化学水处理流程
*
阳床
阳床
阳床
清水池
阳床
中间水箱
除盐水箱
*
五、离子交换除盐的工艺流程
*
*
六、逆流再生工艺过程中的离子排代过程
联氨除氧的基本条件：
*
01
必需有足够的剩余量，即要达到一定的过剩浓度；
02
必需维持一定的PH值，9至11最佳；
第22章 水的除盐与咸水淡化2
典型应用：
从溶液中分离大分子物质和胶体，分离分子量
下限为几千Dalton
71
分离过程：
① 在膜表面及微孔内吸附（一次吸附）； ② 在孔中停留而被去除（阻塞）； ③ 在膜表面的机械截留（筛分）
72
73
1、超滤膜结构
各向同性膜，微孔贯通膜层，正反面具相同效应；
各向异性膜，由极薄的“皮层”和较厚的“海绵
水泵
直流电源
进水预处理装置
12
四、电渗析器的组装
并联：水流同向的膜对 装在一起。产水量与膜 对数成正比。 适用水量大 水质要求不高。 级：一对电极成为一级 段：浓淡水隔板上水流 方向一致为一段，改变 一次增加一段。
13
四、电渗析器的组装
串联： 水由前一个膜对出来改 变流向进入后一个膜对。 适用水量小，要求除盐 率高的场所。
电化学势 分离子进 离子交换 膜
非对称膜 或复合膜
离子交换 膜
电渗析
29
3、膜分离技术的特点 （1）无相变，能耗低
30
3、膜分离技术的特点
（2）常温下进行，适于热敏物质
（3）装置简，操作易，控制易，检修易；效率
高，可靠性高。
（4）适用于特殊溶液体系的分离
31
二、反渗透技术
1、反渗透、纳滤、超滤和微滤的比较 离子和分子
质通过高分子链间空穴，以空穴型扩散透过膜。
43
（2）透过机理
• 选择性吸附-毛细流到理论 • 索里拉金提出，膜表面具有亲水性，能选择 性地吸水，形成1个水分子厚的纯水层，而排斥溶 质。施加压力时，优先吸附的纯水膜中的水不断 通过膜，盐类则被膜排斥，化合价越高排斥越远。
44
45
4、反渗透装置
脱盐水处理
目录第一章：水处理主要设备及装置结构第一节：水处理概述第二节：双室固定床系统主要设备及装置结构第三节：双室浮动床系统主要设备及装置结构第二章：水处理及主要装置工作原理第一节：离子工作原理第二节：双室固定床主要装置工作原理第三节：双室浮动床主要装置工作原理第三章：水处理系统工艺流程及控制参数第一节：双室固定床系统工艺流程及控制参数第二节：双室固定床系统工艺流程及控制参数第四章：水处理系统开停机第一节：双室固定床系统开机前的准备及开停机第二节：双室浮动床系统开机前的准备及开停机第五章：水处理正常操作要点第一节：双室固定床系统操作要点第二节：双室浮动床系统操作要点第六章：常见故障排除第七章：水处理主要设备及装置一览（列表）第一章：水处理主要设备及装置结构第一节：水处理概述自然界中的水可分为地面水和地下水。
无论是何种水源都不可避免的带有悬浮物质、胶体物质和溶解物质，为了使水中的这些物质有效的除去，必须对水进行处理。
为了满足锅炉用水的需要，对水进行净化、软化和脱盐处理的方法称之为水处理。
目前我们主要使用的水处理装置有离子交换器和反渗透装置。
第二节：双室固定床系统主要设备及装置结构双室双层固定床设有上、中、下三层多孔板，将交换器分为上、下两室。
上室装填弱酸(碱)树脂，下室装填强酸(碱)树脂。
为了防止细碎的树脂堵塞水帽，在强型树脂的上面填充惰性树脂（白球）。
1、无阀过滤器：直径5600mm，它由筒体、进水分配箱、滤料层、承托层、格栅、集水箱、虹吸管等组成。
内填有石英砂、无烟煤、橡胶粒等滤料。
（结构见图纸）2、纤维过滤器：直径3000mm，它由筒体、多孔板、视镜、人孔、进水管和出水管、排汽管等组成，内填纤维绳过滤物。
（结构见图纸）3、阳离子交换器：直径3000mm，它由筒体、双头水帽、中间多孔板、下部多孔板、单头水帽、排汽管、进出水管、人孔、视镜等组成。
上部装填弱酸树脂、下部装有强酸树脂。
（结构见图纸）4、阴离子交换器：直径3000mm，它由筒体、双头水帽、中间多孔板、下部多孔板、单头水帽、排汽管、进出水管、人孔、视镜等组成。
水质工程学各章习题(自己整理的)
第一章水质与水质标准填空题：1、水的循环包括：和。
2、按水中杂质的尺寸，可以将杂质分为、、三种。
3、含磷物质存在形式：、、；溶解性的磷：、、；悬浮性的磷：。
4、按处理程度污水处理分为：、、。
5、污水的最终出路：、、。
6、城市污水：包括以下四部分、、、。
7、污水复用分：、。
8、有直接毒害作用的无机物：、、、、、。
9、生活饮用水的水质指标可分为、、、四类。
10、通常采用、、、等水质指标来表示水质耗氧有机物的含量。
名词解释：1、合流制2、分流制3、 BOD4、 COD5、 TOC6、 TOD7、总残渣、总固体或叫蒸发残渣8、水体富营养化 ( eutrophication ) 的定义9、水环境容量 10、水体自净问答题：1、污水中含氮物质的分类及相互转换2、什么是水体自净？为什么说溶解氧是河流自净中最有力的生态因素之一？3、在研究水体污染问题时，为什么除毒物外，还要考虑溶解氧和生化需氧量这两个问题？在进行水体自净的计算时，关于溶解氧一般是以夏季水体中不低于 4mg/L为根据的，但在北方严寒地区，对于溶解氧的要求往往提高，这是什么原因？4、进行水体污染的调查，主要应采取哪些步骤？5、什么是水体富营养化？富营养化有哪些危害？6、 BOD 的缺点、意义？7、什么是“水华”现象？8、什么是“ 赤潮” 现象？9、氧垂曲线的意义，使用时应主意哪些问题？10、写出氧垂曲线的公式，并图示说明什么是氧垂点。
11、河水：最旱年最旱月平均时流量（保证率 95% ）（水速为0.25m/s），生化需氧量第二章水的处理方法概论填空题：1、水处理按技术原理可分为和两大类。
2、按对氧的需求不同，将生物处理过程分为和两大类。
3、按反应器内的物料的形态可以分为和两大类；按反应器的操作情况可将反应器分为和两大类。
4、列举水的物理化学处理方法：、、、、。
（举出 5 种即可）名词解释：>1、间歇式反应器 2 、活塞流反应器 3 、恒流搅拌反应器 4 、过滤5、吸附 6 、氧化与还原 7 、水的好氧处理 8 、水的厌氧处理9、停留时间 10 、停留时间分布函数 11 、水处理工艺流程问答题：1、水处理工艺流程选择的出发点有哪些？如何确定一个合适的水处理工艺流程？2、举例说明废水处理的物理法、化学法和生物法三者之间的主要区别。
除盐水操作规程
除盐水操作规程内蒙古赤峰金建铜业有限公司3*25m3/h双级反渗透装置运行、维护和保养说明宜兴汉通环保设备有限公司、2009年3月1目录第1章操作说明第2章排放指数说明第3章维护和保养手册第4章膜清洗说明199本章操作说明旨在帮助用户正确操作和使用操作、反冲洗、产水和清洗，从而使设备安全运行，达到操作效果和使用效果。
在操作和使用设备之前，请仔细阅读说明书。
1.工艺流程简述进入清水池(玻璃钢80T)作为生产供水水源，由清水泵提升至三台DN1600纤维束过滤器(两台使用，一台备用)，使水中的一些悬浮物、有机物和胶体在过滤层中被截留和去除，进入保安过滤器。
确保出水满足反渗透的进水要求，即SDI≤3.0，浊度≤1.0NTU。
保安过滤器的出水由高压泵提升，进入一级反渗透装置，去除95%以上的溶解固体(TDS)、95%的溶解盐、硬度等。
然后进入除盐水罐。
通过安全过滤器和加碱调节酸碱度后，出口水由增压泵提升至后级，然后流入净水箱，并由输送泵泵至生产用水点2.主要工艺设备2.1原水加热器2.1.1性能描述由于反渗透装置的运行产水量与水温有关，即水温变化5℃，运行压力不变，产水量增减 2.7%如果系统配置时高压泵的压力确定为20℃，装置的产水量在15℃时可能会下降40%另一方面，为了弥补水温的下降和影响产水的不足，必须根据水温15℃来选择高压泵，这使得所选高压泵的功率远远高于正常运行时的功率。
为了克服水温的影响，系统使用加热器将温度提高到最高25℃为了便于操作，保证系统稳定、高效、安全运行，同时与反渗透系统相对应，预处理设备后采用一台140m3/h的板式换热器2.1.2技术要求3本设备可将140米/小时的5℃水加热至25℃(或5℃水加热至35℃)；设备的出水管上安装有温度计，设备的进汽管上安装有压力表设备配有进口电动调节阀(安装在进汽管道上)和自动温度控制装置，以确保设备出口水温恒定在25℃(+/-2℃)加热器出口管设有高温报警装置，并联锁关闭相应阀门，冷凝水返回原水箱2.2纤维束过滤器2.2.1性能描述纤维束过滤器是反渗透系统和除盐水系统的重要预处理装置其功能是通过过滤和吸附去除原水中的微粒、悬浮物、胶体和有机物等杂质，保证出水的SDI(污染指数)小于4能有效去除原水中对反渗透膜组件非常敏感的胶体、悬浮物和有机物。
第八章+离子交换
第八章 离子交换8-1 概述8.1.1 离子交换的处理对象与功能1、处理对象水处理中，用于软化（去除水中能引起结垢的钙、镁离子）和除盐（去除水中所有阴、阳离子）。
废水处理中，用于去除金属离子。
2、功能满足更高的用水水质要求；实现水或废水的深度处理，利于回用。
8.1.2 离子交换的实质Ion exchange is a reversible chemical reaction wherein an ion from solution is exchanged for a similarly charged ion attached to an immobile solid particle. These solid ion exchange particles are either naturally occurring inorganic zeolites or synthetically produced organic resins. The synthetic organic resins are the predominant type used today because their characteristics can be tailored to specific applications.离子交换的实质是不溶性离子化合物（离子交换剂）上的可交换离子与溶液中其它同样离子的交换反应，是一种特殊的吸附过程，通常是可逆的化学吸附。
（1）利用不溶性离子化合物（即离子交换剂）上的可交换离子与废水中的其它同性离子所具有的交换能力，将废水中有害离子去除的交换反应过程。
（2）是一种特殊的可逆化学吸附过程。
（3）离子交换剂是实现此过程的执行者。
反应式可表达为：平衡时，有：K—平衡常数。
K越大，越有利于交换反应。
K值能定量地表示离子交换选择性的大小，故亦称为选择性系数。
8.1.3 离子交换的过程Ion exchange is a reversible chemical reaction in which one type of ion (electrically charged atoms or molecules) is exchanged for another.During the process, a solution containing the ionic materials to be separated is exposed to an insoluble solid. When contact is made, an exchange of ions takes place.▲Movement of the ions from bulk of solution▲Diffusion of the ions through the laminar film▲Diffusion of the ions through the pores▲ Ion exchange▲Diffusion of the exchanged ions outward▲Diffusion of the exchanged ions through laminar layer▲Movement of exchanged ion into bulk of solution8-2 离子交换剂及其特性水处理中常用的离子交换剂为磺化煤和离子交换树指，废水处理中主要用树指。
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解决措施 控制操作电流、倒换电极、酸洗
8.3 电渗析法淡化与除盐
电流效率与最佳电流密度
go
电渗析器工艺设计与计算(略)
8.3.2 反渗透、超滤、微滤与纳滤
膜分离 RO NF UF MF 不同膜分离过程的去除范围 去除范围 降低 TDS、海水脱盐、苦咸水脱盐、高含硅的苦咸 水脱盐；无机离子去除、F、营养物质、放射性核 物质、合成有机物等 硬度、有机物，包括农药、消毒副产物、色度 有机物、颗粒物质（悬浮物质、浊度、细菌、病毒、 蛋白质和胶体） 颗粒物质（悬浮物质、部分胶体、细菌、部分病毒、 蛋白质） 、无机物质（经过化学混凝或者调节 pH） 、 磷、硬度、金属离子
Eop利用率低、再生剂利用率低、再生分层难彻底
易受有机污染
高纯水制备与终端处理
• 强酸 – 脱气 – 强碱 – 混床 系统 出水电阻率 10×106Ω•cm 硅含量 0.02mg/L • 强酸 – 弱碱 – 混床– 混床 系统 出水电阻率 >10×106Ω•cm 硅含量 0.005mg/L • 终端处理：紫外线 活性炭 膜分离
阴离子交换树脂的工艺特性 复床除盐 混合床除盐
氢型精处理器
双层床除盐
阴离子交换树脂的工艺特性
阴离子交换树脂带碱性基团
强碱阴离子交换树脂的工艺特性
• 去除对象
水中的强弱酸根阴离子（阳罐后）。
ROH + HCl → RCl + H2O ROH + H2SO4 → RHSO4 + H2O 2 ROH + H2SO4 → R2SO4 + 2H2O ROH + H2CO3 → RHCO3 + H2O ROH + H2SiO3 → RHSiO3 + H2O 但实际上，呈微碱性。 原因：阳床出水有Na+泄漏，使阴床出水含微量NaOH。 ROH + NaHSiO3 → RHSiO3 + NaOH
淡化水——对海水、苦咸水的除盐处理。
除盐方法
离子交换法： 含盐量<500mg/L、500-1000mg/L 阳树脂交换阳离子（软化） 阴树脂交换阴离子 属膜分离，施加一定的压力，使渗透逆转。 含盐量1000-3000mg/L 属膜分离，利用离子交换膜的选择透过性进行分离。 含盐量3500mg/L 冷冻时，溶解在水中的盐会被排除在冰晶之外，再将 冰晶融化。 将盐水加热汽化，再将蒸气冷凝。
流速 10m/h 15min
排气
防止 碱液 下渗 出水碱度 <0.5mmol/ L
正洗流速 15-20m/h 出水pH 7 左右 混合 2-3min
酸树脂再生 5% 5m/h
与复床比较的特点
出水水质纯度高 工作条件变化时，对出水水质影响小，工作周期长 间断运行对出水水质影响小 交换终点分明
多台并联 增加产量 多台串联 提高除盐率
多段数 增加除盐 流程长度
极化与沉淀
阴膜 沉淀结垢
8.3 电渗析法淡化与除盐
阳膜 离子浓度低 极化
不良后果 •结垢使电阻增加， 膜易裂,机械强度下 降电能损失 •浓室pH值增高,形成 沉淀,堵塞水流通道, 影响出水水质、水量 和安全运行 •部分电能消耗在水 分子电离和离子迁移 上，电流效率降低
电渗析原理及过程
8.3 电渗析法淡化与除盐
电渗析器有三个水系统： 淡水室 淡化水 浓水室 浓盐水 极室 冲洗带走酸碱等， 以保证电极的正常导电。
阴极还原反应 H2O→H+ +OH2H++2e→H2↑ 极室溶液呈碱性 易产生CaCO3、Mg(OH)2 沉积在极板上。
阳极氧化反应 2Cl- → Cl2 ↑ +2e 4OH- → O2 ↑ + 2H2O +4e
经在给水处理、纯水制备、海水淡化、苦咸水淡
化等水处理领域中得到推广和应用，并在水处理
的各个方面，给传统的水处理工艺以巨大的冲击
和挑战。
膜分离技术有着传统的给水处理工艺不可比拟
的优点：
8.3 电渗析法淡化与除盐
适用于从无机物到有机物，从病毒、细菌到微粒甚至特殊溶 液体系的分离，确保水质，且处理效果不受原水水质、运行 条件等因素的影响。 膜分离过程为物理过程，不需加入化学药剂，易于接受，可 信赖，属 “绿色”技术。 装置简单，占地面积小，系统集成容易，便于运输、拆卸、安 装，运行，环境清洁、整齐.
反渗透法： 电渗析法： 冷冻法： 蒸馏法：
对进水水质的要求
在规定压力和 时间的条件下， 滤膜通过一定 水量的阻塞率。
杂质影响:污染膜面或堵塞微孔道,使脱盐效率降低; 微生物生长,降低设备性能; Fe、Mn等离子使膜或树脂中毒，降低性能； 游离氯对膜有氧化作用等。
8.2 离子交换除盐方法与系统
8.3 电渗析法淡化与除盐
离子交换膜及其作用机理
阳膜——阳离子交换树脂制成——在电场作用下透过阳离子 阴膜——阴离子交换树脂制成——在电场作用下透过阴离子
离子交换膜的主要性能：
• • • 交换容量 膜电阻 膜的电阻率×膜厚度 膜电阻越小，所需电压越低。
在实际膜条件下阳离子在膜内和溶液中的迁移数之差值 —————————————————————————— 在理想膜条件下阳离子在膜内和溶液中的迁移数之差值
系统简单、操作容易，且易控制，便于维修，有利于生产自动 化的推广与普及。
8.3 电渗析法淡化与除盐
反渗透
纳滤
超滤
微滤
过滤
8.3.1 电渗析法淡化与除盐
电渗析法是在外加直流电场 作用下，利用离子交换膜的 选择透过性，使水中阴、阳离子作定向迁移，从而达到 离子从水中分离的一种物理化学过程。
离子交换膜及其作用机理 电渗析原理及过程 电渗析器的构造与组装 电流效率与极限电流密度 极化与沉淀 电渗析器工艺设计与计算
反复脱盐、出水纯度高 电阻率达5-10×106Ω · cm
交叉平衡
H+影响RH反应 OH-影响ROH反应 H+与OH-生成H2O 有利于反应向右进行
装置特点与再生方式
上部进水 中间排水 底部配水 阴、阳树脂由反洗分层
碱树脂再生 4% 5m/h
脱盐水 正洗
防止 酸液 上流
脱盐水正洗 出水酸度 <0.5mmol/L
阴床出水呈中性
• 选择顺序
SO42- >NO3- >Cl- >F- >HCO3- >HSiO3可见，对强酸阴离子的选择性>对弱酸阴离子的选择性。
最难去除的是H2SiO3 ，原因： 对HSiO3-亲和力最小； pH值低，有利于RHSiO3形成， 而随反应进行，pH值升高： ROH + NaHSiO3 → RHSiO3 +NaOH
8.3 电渗析法淡化与除盐
膜分离的定义与分类
以选择性透过膜为分离介质，在两侧加以推
动力时，原料侧组分选择性地透过膜，从而达到 分离或提纯的目的。
Dialysis ED UF RO UF ——Ultfiltration RO——Reverse Osmosis
8.3 电渗析法淡化与除盐
电渗析、微滤、超滤、纳滤、反渗透等技术已
水中硅酸 存在形式 离解出大量OH-， 阻碍反应向右进 行
• 流出曲线
以硅泄漏 为失效点
出水电导率与硅 含量稳定
硅酸开始泄漏，与出水中微量NaOH中和，生成 Na2SiO3和Na2CO3，其导电性能低于NaOH，故电导率 瞬时下降，而后随泄漏增加,电导率升高。
• 强碱树脂除硅要求
进水应呈酸性 有利于 ROH + H2SiO3 → RHSiO3 + H2O 进行到底 若pH值高 ROH + NaHSiO3 → RHSiO3 +NaOH 进水钠泄漏要低 阳床钠泄漏量多，阴床出水碱度增加，不利于除硅。 再生条件要求高 再生剂用量：64 – 96kgNaOH /m3树脂 再生液NaOH 浓度：2 – 4% 再生时间不小于1h
极室溶液呈酸性，腐蚀极板。
电渗析器的构造与组装
8.3 电渗析法淡化与除盐
膜对- 一对阴阳膜和一对 隔板组成 膜堆- 一组电极支间的若 干膜对堆叠
级- 一对电极之间的膜堆 称为一级 段- 具有同一水流方向的 并联膜堆称为一段
8.3 电渗析法淡化与除盐
多级 多段 基本 形式
多极数 ： 降低两电 极间电压
氢型精处理器
可以克服混合床再生难的缺点。 复床 – 高速阳床 系统
原理：
复床出水呈碱性（Na+泄漏、碱再生残液） 再经阳床 RH + NaOH = RNa + H2O 去除Na+
特点：
高流速（100m/h)、出水好、设备小； 阴床有SiO2泄漏时，高速阳床出水电导率理示意？ 除硅吗？
强酸 –弱碱–脱气系统
以Cl泄漏为终点，不除硅； 用NaHCO3再生时，阴床后有大量H2CO3,需后置除CO2器； 用NaOH再生时,除CO2器可前置或后置。
弱碱床不除弱酸， 不增加阴床负担。
强酸 – 脱气 – 弱碱 - 强碱系统
除强酸 阴离子
除Si
除阳 离子
除CO2器位置？ 如何再生？
选择透过率P+（%）=
P+值越接近100%，膜的选择透过性就越好。
离子交换膜的作用机理
树脂成分RNa 水中NaCl 由扩散作用 水中Na+、Cl-可以 进入树脂内 树脂中Na和Cl扩散到水中 为保持电中性 Na和Cl扩散都是成对进行。
8.3 电渗析法淡化与除盐
平衡状态: 由树脂内向水中扩散 = 由水中向树脂内扩散 体系动平衡
离解出大量OH-， 阻碍反应向右进 行
弱碱阴离子交换树脂的工艺特性
• 去除对象
水中的强酸阴离子。
2R-NH3OH + H2SO4 → (R-NH3) 2SO4 + 2H2O R-NH3OH + HCl→ R-NH3Cl + H2O 活性基团离解能力低，在pH值高的水中抑制交换反应， 要求pH=0-9。 弱碱阴床设在强酸阳床之后。