火力發(fā)電廠水處理教材

1、雙介質(zhì)過濾器雙介質(zhì)過濾器反滲透系統(tǒng)反滲透系統(tǒng)鼓風(fēng)除碳器鼓風(fēng)除碳器水泵房水泵房混床混床再生裝置再生裝置原 水：未經(jīng)任何處理的天然水。鍋爐補(bǔ)給水: 原水經(jīng)過各種凈化方法處理后，用來補(bǔ)充熱力 發(fā)電廠汽水損失的水。凝 結(jié) 水：在汽輪機(jī)做功后的蒸汽經(jīng)冷凝成的水。疏 水: 各種蒸汽管道及用汽設(shè)備中的蒸汽冷凝水。返 回 水：熱電廠向熱用戶供熱后，回收的蒸汽冷凝水。給 水：送進(jìn)鍋爐的水。鍋 爐 水：鍋爐本體的蒸發(fā)系統(tǒng)中流動(dòng)著的水。冷 卻 水：用作冷卻介質(zhì)的水。由于水在熱力發(fā)電廠水汽循環(huán)系統(tǒng)中所經(jīng)歷的過程不同，水質(zhì)常有較大的差別。根據(jù)實(shí)際的需要，我們常給予這些水以不同的名稱：2、熱力發(fā)電廠中水處理的重要性、熱力

2、發(fā)電廠中水處理的重要性 沒有經(jīng)過凈化處理的天然水含有許多雜質(zhì)，這種水如沒有經(jīng)過凈化處理的天然水含有許多雜質(zhì)，這種水如果進(jìn)入水汽循環(huán)系統(tǒng)，將會(huì)造成各種危害。為了保證果進(jìn)入水汽循環(huán)系統(tǒng)，將會(huì)造成各種危害。為了保證熱力系統(tǒng)的良好水質(zhì)，必需對水進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬艋幚頍崃ο到y(tǒng)的良好水質(zhì)，必需對水進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬艋幚砗蛧?yán)格的水汽質(zhì)量監(jiān)督。和嚴(yán)格的水汽質(zhì)量監(jiān)督。 由于水汽質(zhì)量不良引起的危害：由于水汽質(zhì)量不良引起的危害： a. 熱力設(shè)備的結(jié)垢熱力設(shè)備的結(jié)垢 b. 熱力設(shè)備的腐蝕熱力設(shè)備的腐蝕 c. 過熱器與汽輪機(jī)的積鹽。過熱器與汽輪機(jī)的積鹽。水處理工作者應(yīng)做好如下工作水處理工作者應(yīng)做好如下工作a. 凈化原水即爐外水

3、處理。凈化原水即爐外水處理。b. 對給水進(jìn)行除氧（或加氧）、加藥等處理。對給水進(jìn)行除氧（或加氧）、加藥等處理。c. 爐內(nèi)水處理即加藥和排污（汽包爐）。爐內(nèi)水處理即加藥和排污（汽包爐）。d. 凝結(jié)水處理。凝結(jié)水處理。e. 對生產(chǎn)返回水進(jìn)行除油除鐵的凈化處理。對生產(chǎn)返回水進(jìn)行除油除鐵的凈化處理。f. 對冷卻水進(jìn)行防垢、防腐、防止微生物處理。對冷卻水進(jìn)行防垢、防腐、防止微生物處理。g. 發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水處理。發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水處理。h. 對熱力系統(tǒng)各部分的汽水質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督。對熱力系統(tǒng)各部分的汽水質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督。 i. 廢水、污水及中水處理（環(huán)保）。廢水、污水及中水處理（環(huán)保）。 4、水質(zhì)概述、水質(zhì)概述銨離子(N

4、H4+) _ 二氧化碳(CO2) _鉀離子(K+) _ 碳酸根(CO32-) _鈉離子(Na+) _ 碳酸氫根(HCO3-) _鎂離子(Mg2+) _ 亞硝酸根(NO2-) _鈣離子(Ca2+) _ 硝酸根(NO3-) _鋇離子(Ba2+) _ 氯離子(Cl-) _鍶離子(Sr2+) _ 氟離子(F-) _亞鐵離子(Fe2+) _ 硫酸根(SO42-) _總鐵(Fe2+/Fe3+) _ 磷酸根(PO43-) _錳離子(Mn2+) _ 硫化氫(H2S) _銅離子(Cu2+) _ 活性二氧化硅(SiO2) _鋅離子(Zn2+) _ 膠體二氧化硅(SiO2) _鋁離子(Al3+) _ 游離氯(Cl

5、) _其它離子(如硼離子) _ 碳酸根堿度(酚酞堿度) _總?cè)芙夤腆w含量(TDS) _ 總堿度(甲基橙堿度) _ 含油量_ 總硬度_生物耗氧量(BOD) _ 化學(xué)耗氧量(COD) _ 總有機(jī)碳(TOC) _ 濁度(NTU) _污染指數(shù)(SDI15) _ 細(xì)菌(個(gè)數(shù)/mL) _水質(zhì)指標(biāo)：粒 徑 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 1 10（mm）分分 類類真真 溶溶 液液膠膠 體體 溶溶 液液懸懸 浮浮 液液特特 征征透透 明明光照下光照下渾濁渾濁渾渾 濁濁肉肉 眼眼 可可 見見常用處理常用處理法法離子交換、離子交換、電滲析、電滲析、反滲透反滲透超超 濾濾精精

6、密密 過過 濾濾自然沉降、過濾自然沉降、過濾混凝、澄清、過濾混凝、澄清、過濾5、水中雜質(zhì)的分類、水中雜質(zhì)的分類5.1 按雜質(zhì)或離子粒徑分5.2 按主要水質(zhì)指標(biāo)分類5.3 按硬度分類a. 極軟水：硬度在1.0mmol/L(1/2Me2+)以下；b. 軟水：硬度在1.0-3.0mmol/L(1/2Me2+) ；c. 中等硬度水：硬度在3.0-6.0mmol/L(1/2Me2+) ；d. 硬水：硬度在6.0-9.0mmol/L(1/2Me2+) ；e. 極硬水：硬度在9.0mmol/L(1/2Me2+) 以上。a. 低含鹽量水：含鹽量在200mg/L以下；b. 中等含鹽量水：含鹽量為200-500m

7、g/L；c. 較高含鹽量水：含鹽量為500-1000mg/L；d. 高含鹽量水：含鹽量在1000mg/L以上； 6、各種雜質(zhì)對水質(zhì)的影響、各種雜質(zhì)對水質(zhì)的影響雜質(zhì)名稱對水質(zhì)的影響泥沙、粘土1、使水渾濁、沉積于各配管裝置系統(tǒng)的鍋爐熱交換器中。2、產(chǎn)生粘泥。3、沉積在離子交換樹脂上，影響其工作使交換容量下降。藻類、微生物1、使水產(chǎn)生色度，并有不愉快的氣味。2、產(chǎn)生粘泥。某些有機(jī)物1、產(chǎn)生沉積；2、污染離子交換樹脂；3、進(jìn)入鍋爐，易使?fàn)t水起泡，產(chǎn)生汽水共騰。3、降低爐水PH值，造成酸性腐蝕。膠體硅1、在鍋爐內(nèi)沉積；2、易使?fàn)t水起泡，產(chǎn)生汽水共騰；3、高壓爐因選擇性攜帶而產(chǎn)生蒸汽通路的硅沉積。鐵、鋁化

8、合物1、爐內(nèi)結(jié)垢；2、產(chǎn)生垢下腐蝕。高分子有機(jī)物1、污染離子交換樹脂，使其工作交換容量降低；2、易使?fàn)t水起泡，從而使蒸汽品質(zhì)變壞。3、降低爐水PH值，造成酸性腐蝕。CL-1、對不銹鋼產(chǎn)生點(diǎn)蝕。2、使水中含鹽量增加SO42-1、與Ca2+結(jié)合生成硫酸鈣水垢。2、使水中含鹽量增加HCO3-1、在鍋爐內(nèi)分解、產(chǎn)生堿性腐蝕，并易使?fàn)t水氣泡。2、在蒸汽中產(chǎn)生CO2腐蝕。Ca2+,Mg2+,Na2+1、在鍋爐、熱交換器內(nèi)產(chǎn)生結(jié)垢。2、增加含鹽量。3、增加水的腐蝕傾向。Fe2+,Mn2+1、污染離子交換樹脂，產(chǎn)生中毒不易再生。 2、過爐內(nèi)結(jié)垢。3、產(chǎn)生垢下腐蝕。 水的預(yù)處理：除去天然水體中含有的泥砂、粘土、

9、腐殖質(zhì)等懸浮物和膠體雜質(zhì)及細(xì)菌、真菌、藻類、病毒等這些雜質(zhì)的混凝、澄清、過濾、超濾等工藝。 經(jīng)過預(yù)處理后的水，如作為鍋爐補(bǔ)給用水，還必須除去水中溶解性的鹽類，如不首先除去這些雜質(zhì)，后續(xù)除鹽處理將無法進(jìn)行。 預(yù)處理是鍋爐補(bǔ)給水處理工藝流程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。1混凝澄清處理化學(xué)混凝：投加化學(xué)藥劑（混凝劑）使得膠體分散體系脫穩(wěn)和凝聚的過程?；炷吻逄幚恚涸诨炷^程中，含有微小懸浮微粒和膠體雜質(zhì)被聚集成較大的固體顆粒，使顆粒性的雜質(zhì)與水分離的過程。 膠體在水溶液中能持久地保持其懸浮的分散狀態(tài)的特性叫做穩(wěn)定性。水中的同類膠體帶有相同的電荷，彼此之間存在著電性斥力，使之不能聚合。表面有一層水分子緊緊地包圍著

10、，稱為水化層，它阻礙了膠體顆粒間的接觸。 使膠體失去穩(wěn)定性的過程就稱為脫穩(wěn)。膠體所帶的電荷影響膠體的凝聚。當(dāng)膠體顆粒和流體之間呈相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，剪切面（滑動(dòng)面）上的電位，稱之為電位。若電位愈大，則膠體就愈穩(wěn)定；若電位等于零，膠體不帶電荷，這時(shí)膠體極不穩(wěn)定，易于彼此聚合成大塊而沉降。 1.1 膠體的穩(wěn)定性和膠體的穩(wěn)定性和電位電位 雙電層模型及電位 改變膠體顆粒的某些特性，使之失去穩(wěn)定性稱之為膠體的脫穩(wěn)。 在布朗運(yùn)動(dòng)的作用下，相互凝聚成細(xì)小絮凝物的反應(yīng)過程稱為凝聚。 細(xì)小絮凝物在范德華引力的作用下或在絮凝劑的吸附架橋作用下，相互粘合成較大絮狀物的過程稱為絮凝。向水中投加混凝劑后，經(jīng)過混合、凝聚、絮凝等

11、綜合作用，可使膠體顆粒和其它微小顆粒聚合成較大的絮狀物。 凝聚和絮凝的全過程稱為混凝。1.2 膠體的脫穩(wěn)、凝聚和絮凝膠體的脫穩(wěn)、凝聚和絮凝 常用的混凝劑主要分為鋁鹽和鐵鹽兩類：鋁鹽中以硫酸鋁和聚合鋁為主；鐵鹽中以三氯化鐵和聚合硫酸鐵居多。鐵鹽與鋁鹽相比，鐵鹽生成的絮凝物密度大，沉降速度快， pH適應(yīng)范圍寬；混凝效果受溫度的影響比鋁鹽小；但投加鐵鹽時(shí)要注意，設(shè)備運(yùn)行不正常時(shí)，帶出的鐵離子會(huì)使出水帶色，并可能污染后續(xù)除鹽設(shè)備。 助凝劑分無機(jī)類和有機(jī)類。典型的無機(jī)助凝劑有氧化鈣、水玻璃、膨潤土；有機(jī)類的助凝劑有聚甲基丙烯酸鈉、聚丙烯酰胺（PAM）等。1.3 常用的混凝藥劑常用的混凝藥劑 pH值的影響

12、pH是指加藥后的水的pH，pH的影響主要是pH對混凝劑的水解產(chǎn)物的形態(tài)、混凝效果和對原水有機(jī)物的影響。水的堿度；混凝劑的劑量；水力條件對混凝效果的影響；水溫的影響；水中陰離子的組成；接觸介質(zhì)的影響；水的濁度。1.4 影響混凝效果的因素影響混凝效果的因素通常以出水的濁度來評(píng)價(jià)混凝處理的效果。因?yàn)榛炷吻逄幚戆怂巹┡c水的混合，混凝劑的水解、羥基橋聯(lián)、吸附、電性中和、架橋、凝聚及絮凝物的沉降分離等一系列過程，因此混凝處理的效果受到許多因素的影響，其中影響較大的有: 2 常用混凝澄清設(shè)備常用混凝澄清設(shè)備2.1 混合設(shè)備混合設(shè)備分管道混合，水泵混合，水力混合和機(jī)械混合等 2.2 泥渣循環(huán)型澄清池泥渣

13、循環(huán)型澄清池機(jī)械攪拌澄清池機(jī)械攪拌澄清池9回 流 泥 渣121110987654321進(jìn) 水排 污排 泥出 水機(jī)械攪拌澄清池示意圖1進(jìn)水管；2環(huán)形進(jìn)水槽； 3第一反應(yīng)室； 4第二反應(yīng)室； 5導(dǎo)流室； 6分離室；7集水槽；8泥渣濃縮室；9加藥管；10攪拌葉輪； 11導(dǎo)流板；12傘形板 水力循環(huán)澄清池水力循環(huán)澄清池12867543211091311水力循環(huán)澄清池示意圖1混合室；2噴嘴； 3喉管； 4第一反應(yīng)室； 5第二反應(yīng)室； 6分離室；7環(huán)形集水槽；8穿孔集水管；9污泥斗；10傘形罩； 11進(jìn)水管；12排泥管2.3 氣浮澄清池氣浮澄清池 氣浮澄清池機(jī)理及工藝過程氣浮澄清池機(jī)理及工藝過程氣浮澄清池

14、示意圖1接觸室；2分離室； 3進(jìn)水管； 4溶氣釋放器； 5集水裝置； 6集水斗；7出水裝置；8排渣槽；9刮泥機(jī)；10電機(jī)及減速機(jī)； 11接觸室、分離室排污管氣浮澄清池氣浮澄清池3 水的過濾處理水的過濾處理3.1 過濾的基本概念 過濾：是雜質(zhì)脫離流體在濾料顆粒表面被截流（大顆粒）、被吸附（小顆?；驇щ娏Ｗ樱┑倪^程。即水通過過濾介質(zhì)除去懸浮物等顆粒性物質(zhì)的過程。 用于過濾的材料稱為濾料或過濾介質(zhì)。石英砂是最常用的粒狀過濾材料，過濾設(shè)備中堆積的濾料層稱為濾層或?yàn)V床。 裝填粒狀濾料的鋼筋混凝土構(gòu)筑物稱為濾池。 裝填粒狀濾料的鋼制設(shè)備稱為過濾器， 運(yùn)行時(shí)相對壓力大于零的過濾器稱之為壓力式機(jī)械過濾器。 懸

15、浮雜質(zhì)在濾床表面截留的過濾稱為表面過濾； 而在濾床內(nèi)部截留的過濾稱為深層過濾或?yàn)V床過濾。 水通過濾床的空塔流速簡稱濾速。水經(jīng)過澄清處理后，其濁度通常在1020mg/L。需要進(jìn)一步降低水中濁度。水的過濾是一種去除水中懸浮顆粒狀雜質(zhì)的操作過程，過濾不僅可以降低水的濁度，而且還可以除去水中的部分有機(jī)物、細(xì)菌甚至病毒。 按水流方向分有：下向流、上向流、雙向流等； 按填充濾料的種類分有：單層濾料、雙層濾料和三層濾料濾池； 按閥門分有：單閥濾池、雙閥濾池、無閥濾池等。 過濾設(shè)備通常位于澄清池或沉淀池之后，過濾濁度一般在15mg/L以下，濾出濁度一般在2mg/L以下。3.2 過濾工藝的類型過濾工藝的類型作為

16、濾料的固體顆粒材料必須滿足下列要求： 有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，以減輕在運(yùn)行和沖洗過程中因摩擦而磨損、破碎的程度。 具有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性，在過濾過程中極少的發(fā)生溶解現(xiàn)象。 外形接近于球狀，表面粗糙而有棱角。 價(jià)格便宜。滿足上述要求可用作濾料的有：天然砂、人工破碎的石英砂、無煙煤、磁鐵礦砂、石榴石、大理石、白云石、花崗石等，其中石英砂、無煙煤和磁鐵礦砂較為常用。3.3 濾料的要求條件濾料的要求條件過濾運(yùn)行呈循環(huán)狀態(tài)：反洗正洗過濾組成的周而復(fù)始的過程。當(dāng)顆粒狀濾料工作到濾層中截留有較多量泥渣時(shí)，為了恢復(fù)其過濾能力，需要將濾層進(jìn)行反沖洗，如果沖洗不當(dāng)，會(huì)使濾池的水頭損失加快、過濾周期縮短。正洗是在反沖操作之

17、后，將按水的過濾方向通水，將不合格的出水排走。待正洗完成后，即可重新投入運(yùn)行。3.4 過濾的工作過程過濾的工作過程濾池的反沖洗周期與以下因素有關(guān)a.過濾速度、b.濾層厚度、c.濾料粒徑、d.進(jìn)水品質(zhì)、e.要求的出水品質(zhì)等。在運(yùn)行中一般以下列指標(biāo)來決定反沖洗頻率。 濾池的水頭損失達(dá)到預(yù)定的極限值； 濾池的出水濁度達(dá)到預(yù)定的極限值； 濾池的運(yùn)行時(shí)間達(dá)到一定值。 當(dāng)濾池出水量達(dá)到一定值時(shí)。以水頭損失決定沖洗頻率的較多。3.5 濾池的反沖洗濾池的反沖洗過濾設(shè)備反洗時(shí)，利用水的動(dòng)力使濾層松動(dòng)，濾料間高速水流產(chǎn)生的剪切力使濾料顆粒相互碰撞、摩擦，將粘在濾料顆粒表面的泥渣剝離下來。為了保證良好的反洗效果，濾

18、料的膨脹度和沖洗強(qiáng)度應(yīng)保持適當(dāng)，沖洗強(qiáng)度過小時(shí)，下部濾層浮不起來；沖洗強(qiáng)度過大時(shí)，濾料之間碰撞機(jī)率減小，細(xì)小濾料也易流失。 一般來講，石英砂的反洗強(qiáng)度為1518L/（m2s），無煙煤的反洗強(qiáng)度為1012L/（m2s），反洗膨脹率為50%，反洗時(shí)間為510min。 3.6 濾池的反洗強(qiáng)度濾池的反洗強(qiáng)度主要工藝參數(shù)濾料：一般采用石英砂或天然河砂為濾料，粒徑為0.51.2mm，濾層厚度700mm。過濾速度：設(shè)計(jì)時(shí)一般采用10m/h。過濾周期：由水位自動(dòng)控制，最大允許水頭損失1.52.0米水柱。當(dāng)進(jìn)水濁度小于10FTU時(shí)，過濾周期大于10h。反沖洗強(qiáng)度：1215L/（sm2）。反沖洗歷時(shí)：45min。

19、重力式無閥濾池1輔助虹吸管 2虹吸上升管 3進(jìn)水槽 4清水箱 5出水堰 6擋板 7濾池 8集水區(qū) 9濾板 10連通渠 11進(jìn)水管 重力式無閥濾池重力式無閥濾池 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)3.7 常用的過濾設(shè)備常用的過濾設(shè)備 a. 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu) 壓力式過濾器（亦稱機(jī)械過濾器）外殼為一個(gè)密閉的鋼罐，在一定壓力下進(jìn)行工作。濾料層可以是單層、雙層或三層。 當(dāng)過濾阻力達(dá)到極限值時(shí)，停止運(yùn)行進(jìn)行沖洗。沖洗方式可根據(jù)需要采用水沖洗或輔助空氣擦洗。沖洗時(shí)一般是先將過濾器內(nèi)的墊層水放到濾層邊緣，然后從底部送入壓縮空氣擦洗濾層，再用氣、水同時(shí)沖洗，最后單用水沖洗。 壓力式過濾器壓力式過濾器b. 主要工藝參數(shù)主要工藝參數(shù)

20、濾層濾料粒徑（mm） 厚度（mm）不均勻系數(shù)（K80）過濾速度m/h反沖洗強(qiáng)度L/（sm2）單層石英砂0.51.070028101215雙層無煙煤石英砂1.21.60.51.03004002210141518三層無煙煤石英砂磁鐵礦砂0.81.60.50.80.250.5450230701.71.51.718201820壓力式過濾器濾料層規(guī)格過濾速度：用于接觸凝聚過濾時(shí)過濾速度應(yīng)適當(dāng)降低。過濾周期：一般以水頭損失控制，單雙層濾料控制在56m水柱，三層濾料控制在10 m水柱以內(nèi)。反沖洗強(qiáng)度：以濾層膨脹率達(dá)到4050%為宜。反沖洗歷時(shí)：57min。 濾料裝填 濾料清洗 過濾 反洗 正洗 過濾器反沖洗

21、時(shí)注意：裝填濾料時(shí)防止傷害濾帽等部件。反洗時(shí)不應(yīng)有跑濾料現(xiàn)象。遇到反洗時(shí)而出水仍然不清的異常情況，應(yīng)停止反洗，找出原因，必要時(shí)打開人孔，檢查設(shè)備內(nèi)部構(gòu)件是否損壞，而不應(yīng)加大反洗強(qiáng)度，以免損壞設(shè)備及多孔板上的排水帽。c. 壓力式過濾器的運(yùn)行管理壓力式過濾器的運(yùn)行管理臥式過濾器臥式過濾器4 超（微）濾超（微）濾 超濾是介于微濾和納濾之間的一種膜處理。 膜孔徑通常在5nm和0.1m之間。 分離懸浮物、大分子和膠體物質(zhì)、細(xì)菌和微生物等雜質(zhì)，對BOD和COD有部分的去除率。所截留分子量（MWCO）在1000500,000之間，其孔徑大約在0.0010.1m范圍內(nèi)。 可通過定期反洗和化學(xué)清洗，保持長期使用

22、。 有平板式、管式、渦卷式等多種組件形式，但在火力發(fā)電廠主流超濾以中空纖維式超濾裝置為主。一般用在反滲透前的預(yù)處理。 超濾 超濾是利用超濾膜為過濾介質(zhì)，以壓力差為驅(qū)動(dòng)力的一種膜分離過程。在一定的壓力下，只允許水、無機(jī)鹽及小分子物質(zhì)透過膜，而阻止水中的懸浮物、膠體、微生物等物質(zhì)透過，以達(dá)到水質(zhì)凈化的目的。 超濾膜元件 超濾膜元件是指具有端部密封的中空纖維式的膜絲束與外殼組成的元件。 超濾膜組件 超濾膜組件是按一定技術(shù)要求將超濾膜與外殼、連接器等其他部件組裝在一起的組合構(gòu)件，一般還應(yīng)包括產(chǎn)水取樣或用于檢測完整性的透明管等。超濾產(chǎn)品按照膜分離的推動(dòng)力可分為壓力式和浸沒式兩種。超濾裝置超濾裝置 超濾裝

23、置是指將若干個(gè)超濾膜組件并聯(lián)組合在一起，并配備相應(yīng)的水泵、自動(dòng)閥門、檢測儀表、支撐框架和連接管路等附件，能夠獨(dú)立進(jìn)行正常過濾、反洗、化學(xué)清洗等工作的水處理裝置。4.1 概念概念 錯(cuò)流過濾 錯(cuò)流過濾是指超濾的進(jìn)水以平行膜表面的流動(dòng)方式流過膜的一側(cè)，當(dāng)給流體加壓后，產(chǎn)水以垂直進(jìn)水的方向透過膜，從膜的另一側(cè)流出，形成產(chǎn)品水。 全量過濾全量過濾又稱死端過濾，是指超濾的進(jìn)水以垂直膜表面的方式流動(dòng)，產(chǎn)水以平行進(jìn)水的方向透過膜，從膜的另一側(cè)流出，形成產(chǎn)品水。在電廠中，通常采用全量過濾。 平均水回收率 平均水回收率是指超濾裝置平均凈產(chǎn)水流量和平均進(jìn)水流量之比。 超濾膜通量 超濾膜通量是指單位時(shí)間內(nèi)通過單位超濾

24、膜面積的產(chǎn)品水體積，單位為l/(m2h)。 透膜壓差 透膜壓差指超濾膜進(jìn)水側(cè)與產(chǎn)品水側(cè)之間的壓力差；又稱過膜壓差。 a. 超濾膜組件的操作方式以壓力式某產(chǎn)品為例。4.2 超濾膜組件的操作方式和工作過程超濾膜組件的操作方式和工作過程b. 超濾裝置的工作過程超濾裝置的工作過程c. 超濾對預(yù)處理的要求超濾裝置的進(jìn)水一般應(yīng)經(jīng)過預(yù)處理，壓力式超濾水處理裝置一般應(yīng)設(shè)計(jì)預(yù)過濾器；浸沒式超濾水處理裝置應(yīng)保證進(jìn)水中不含有易劃傷超濾膜的顆粒物質(zhì)和易纏繞膜絲的絲、帶狀物。d. 正常操作程序一般正常操作程序?yàn)椋寒a(chǎn)水正洗反洗正洗產(chǎn)水。BACD序號(hào)模式流向時(shí)間1產(chǎn)水1590min錯(cuò)流操作A至B、C死過濾A至C2正洗A至B

25、515s3反洗40120s反洗1C至A2060s反洗2D至B2060s4化學(xué)反洗C至A 、110min5化學(xué)清洗A至B、C 60min4.3 某廠超濾裝置的主要工藝流程如下：某廠超濾裝置的主要工藝流程如下：圖圖3 超濾膜絲超濾膜絲圖圖4 組件剖面組件剖面圖圖5 端帽結(jié)構(gòu)圖端帽結(jié)構(gòu)圖圖圖6 超濾膜組件超濾膜組件自清洗過濾器自清洗過濾器超濾裝置超濾裝置5 水的吸附和殺菌消毒處理水的吸附和殺菌消毒處理5.1 活性炭吸附處理活性炭吸附處理采用混凝、澄清、過濾的預(yù)處理工藝對于水中的懸浮物、濁度的去除是十分有效的，但對有機(jī)物的除率為4050。另外，在鍋爐補(bǔ)給水的預(yù)處理中，為了減少水中有機(jī)物而進(jìn)行氯化處理，

26、為了防止余氯對后續(xù)水處理材料(如離子交換樹脂、反滲透膜)造成危害，必須考慮除去余氯。目前除去水中余氯和有機(jī)物的主要方法之一就是采用活性炭吸附處理工藝?；钚蕴渴怯啥喾N含碳原料經(jīng)脫水、炭化、活化、篩分加工制成。制造活性炭的原料包括木材、褐煤、泥煤、硬果殼、甘蔗渣、鋸末、動(dòng)物骨頭及石油殘?jiān)?物理性質(zhì)物理性質(zhì)活性炭具有不規(guī)則的結(jié)晶或無定形結(jié)構(gòu)?；钚蕴坎粌H吸附能力強(qiáng)，而且吸附容量大，其主要原因就是它的多孔結(jié)構(gòu)，比表面積可達(dá)到5001500m2/g。多孔的構(gòu)造和分布與活性炭的原料、活化方法和活化條件等因素有關(guān)。 化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)活性炭在制造過程中有多種表面氧化物生成。這些表面氧化物一般帶有羥基、羧基、羰

27、基等含氧官能團(tuán)，使得活性炭表面帶有微量電荷，表現(xiàn)出一定的選擇性吸附特征。活性炭表面所帶的含氧官能團(tuán)和電荷的量隨原料組成、活化條件不同而異。 活性炭的理化性能活性炭的理化性能活性炭用作吸附處理時(shí)，表征其理化性能的技術(shù)指標(biāo)有粒度、視密度、亞甲基藍(lán)脫色力、碘吸附值。a. 活性炭的性質(zhì)活性炭的性質(zhì)因活性炭對水中有機(jī)物的吸附量與很多因素有關(guān)，去除率在20%80%之間，差別很大。l 活性炭的結(jié)構(gòu)及特性活性炭的孔徑、空容分布及比表面積影響吸附容量。l 被吸附有機(jī)物的性質(zhì)n 分子結(jié)構(gòu)和表面張力n 有機(jī)物的分子量n 有機(jī)物的溶解度 l 影響活性炭吸附的因素n 水中有機(jī)物的濃度 一般是濃度增加吸附量按指數(shù)關(guān)系增加

28、。n pH值 在多數(shù)情況下，先把水的pH值降低到23，然后再進(jìn)行活性炭吸附往往可以提高有機(jī)物的去除率。n 溫度和共存物質(zhì) 溫度的影響可以忽略不計(jì)。汞、鉻、鐵等金屬離子含量較高時(shí)，則影響活性炭的吸附效果。n 接觸時(shí)間b. 影響活性炭吸附性能的因素影響活性炭吸附性能的因素吸附過程吸附過程可以看作是由液相擴(kuò)散、細(xì)孔內(nèi)擴(kuò)散和細(xì)孔內(nèi)表面的吸附反應(yīng)三個(gè)過程組成的。作用作用 對水中溶解性的各種有機(jī)物具有很強(qiáng)的吸附能力，而且對用生物法或其他化學(xué)法難以去除的有機(jī)物如色度、異臭、表面活性劑、合成洗滌劑和染料等都有較好的去除效果。 活性炭還有去除余氯的作用，其對Cl2的吸附不僅有物理吸附作用，而且也有化學(xué)吸附的作用

29、。其化學(xué)吸附原理為： 2Cl2+C+2H2O4HCl+CO2c. 活性碳過濾器活性碳過濾器 活性炭過濾器示意圖活性炭過濾器示意圖主要工藝參數(shù)具體的工藝參數(shù)應(yīng)根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)、活性炭品種及試驗(yàn)結(jié)果決定，下述數(shù)據(jù)僅是一般范圍：通水空塔流速：820m/h。進(jìn)水濁度：5FTU?；钚蕴繉雍穸龋?.52.0m。COD吸附量：200800mg/kg炭。反沖洗水流速：2832m/h。反沖洗歷時(shí)：410 min。反沖洗時(shí)間間隔：72144h。反沖洗炭層膨脹率：3050%活性炭的性能應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。在選用時(shí)應(yīng)仔細(xì)閱讀產(chǎn)品的使用說明書，并檢查其品種、規(guī)格、數(shù)量是否符合設(shè)計(jì)要求。裝料：按設(shè)計(jì)要求的層高和到

30、貨活性炭的視密度，估算裝填數(shù)量。裝料前設(shè)備應(yīng)充水至水帽上方約500800mm處。清洗：過濾器在裝料后應(yīng)按流速58m/h水流由下往上沖洗。過濾：一般壓差不超過0.098MPa來決定是否反洗?？諝獠料矗簩V層松動(dòng)35min。水反洗：反洗強(qiáng)度714L/m2s，一般需20min左右。正洗：正洗強(qiáng)度11.5 L/m2s，時(shí)間通常為120min。d. 活性碳過濾器的運(yùn)行管理活性碳過濾器的運(yùn)行管理水中微生物大部分都粘附在懸浮顆粒上，因此在水的混凝沉降和過濾處理中可除去一部分（4050%）。水的殺菌消毒處理分為化學(xué)法和物理法： 化學(xué)法包括加氯、次氯酸鈉、二氧化氯或臭氧處理等； 物理法包括加熱、紫外線處理等。目

31、前，我國生活飲用水處理大多采用氯及其衍生物處理（如二氧化氯等）。a. 二氧化氯殺菌原理概述2ClO2H2O2HCl5O二氧化氯的殺菌消毒作用觀點(diǎn)：認(rèn)為是ClO2能與水結(jié)合生成原子氧，能對細(xì)菌的酶系統(tǒng)起氧化作用，使細(xì)菌死亡。生產(chǎn)實(shí)踐表明：加二氧化氯處理不僅有消毒作用，使水中的病原微生物控制在水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)以下，而且能明顯降低水的色度和有機(jī)污染物含量。另外還能除去水中的臭味。殺菌消毒能力不受pH影響。5.2 水的殺菌消毒處理水的殺菌消毒處理 需氯量是指用于殺死病原微生物、細(xì)菌、氧化水中有機(jī)物和還原性物質(zhì)所消耗的氯的總和； 余氯是為了防止殘存的病原微生物在輸水管網(wǎng)中再度繁殖而多加的那一部分氯。 加氯量應(yīng)為

32、需氯量與余氯之和。加氯地點(diǎn)可根據(jù)處理水質(zhì)選用濾后加氯和濾前加氯。b. 需氯量與加氯點(diǎn)需氯量與加氯點(diǎn)三三 、鍋爐補(bǔ)給水的化學(xué)除鹽、鍋爐補(bǔ)給水的化學(xué)除鹽（一）、（一）、 離子交換基本理論離子交換基本理論 1 離子交換原理離子交換樹脂是一類帶有活性基團(tuán)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)高分子化 合物。在它的分子結(jié)構(gòu)中，可分為兩部分，一部分稱為離子交換樹脂骨架；另一部分是帶有可交換離子的活性基團(tuán)。離子交換樹脂具有離子交換的性能。類似于電解質(zhì)，也有酸堿性，具有中和反應(yīng)和水解反應(yīng)的特征。A .交換反應(yīng)的可逆性交換反應(yīng)的可逆性離子交換反應(yīng)是可逆的，例如： 2RNaCa2+R2Ca2Na+離子交換反應(yīng)的可逆性是離子交換樹脂可以反復(fù)使

33、用的離子交換反應(yīng)的可逆性是離子交換樹脂可以反復(fù)使用的重要性質(zhì)。重要性質(zhì)。H型陽離子交換樹脂和型陽離子交換樹脂和OH型陰離子交換樹脂，分別在水中型陰離子交換樹脂，分別在水中可以電離出可以電離出H、OH，這種性質(zhì)被稱之為樹脂的酸、堿，這種性質(zhì)被稱之為樹脂的酸、堿性。根據(jù)電離出性。根據(jù)電離出H、OH能力的大小，它們又有強(qiáng)弱之能力的大小，它們又有強(qiáng)弱之分。分。在水處理工藝中，常用的強(qiáng)、弱型樹脂有：磺酸型強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂：RSO3H羧酸型弱酸性陽離子交換樹脂：RCOOH季銨型強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂：RNOH叔仲伯型弱堿性陰離子交換樹脂：RNHOH、RNH2OH、RNH3OH離子交換樹脂與水中的中性鹽進(jìn)

34、行離子交換反應(yīng)，同時(shí)生成游離酸或堿的能力，通常稱之為樹脂的中性鹽分解能力。顯然，強(qiáng)酸性陽樹脂和強(qiáng)堿性陰樹脂的分解能力強(qiáng)，而弱酸性陽樹脂和強(qiáng)堿性陰樹脂具有中性鹽分解能力弱，而弱酸性陽樹脂和弱堿性陰樹脂基本無中性鹽分解能力。B.酸、堿性和中性鹽分解能力酸、堿性和中性鹽分解能力中和與水解中和與水解在離子交換過程中可以發(fā)生類似于水溶液中的中和反應(yīng)和水解反應(yīng)。不論樹脂酸性、堿性強(qiáng)弱如何，反應(yīng)都容易進(jìn)行。2 離子交換過程水中所含的各種離子，因?yàn)闃渲瑢λ鼈兙哂胁煌倪x擇性系數(shù)，所以它們在離子交換柱上會(huì)發(fā)生離子間的互相排代作用，其排代關(guān)系與溶液中的離子組成和樹脂中各種離子所占的比例有關(guān)。3 工作層及影響因素3

35、.1 工作層在離子交換器（柱）中，當(dāng)水流順流通過離子交換層時(shí)，樹脂可分為三個(gè)區(qū)，上層樹脂是已失去交換能力的失效層，下層是尚未進(jìn)行交換反應(yīng)的保護(hù)層區(qū)，中層是正在進(jìn)行離子交換的工作層。在交換柱運(yùn)行過程中，隨著交換器運(yùn)行時(shí)間的延長，失效層逐漸增加，保護(hù)層不斷降低，工作層不斷向水流方向推移。當(dāng)工作層下緣的某一處移到交換劑出水端時(shí)，欲除去的離子便開始泄漏于出水中，為了保證出水水質(zhì)，此時(shí)交換柱應(yīng)停止運(yùn)行。因此，出水端總有一部分樹脂層的交換容量未能完全發(fā)揮。工作層越厚，穿透點(diǎn)出現(xiàn)越早，交換柱內(nèi)樹脂的交換容量利用率就越低。3.2 影響工作層厚度的因素影響工作層厚度的因素很多，大致可分為兩個(gè)方面：一方面是影響離

36、子交換速度的因素；另一方面是影響水流沿交換柱過水?dāng)嗝婢鶆蚍植嫉囊蛩?。歸納起來，這些因素有：樹脂種類、樹脂顆粒大小、空隙率、進(jìn)水離子濃度、出水水質(zhì)的控制標(biāo)準(zhǔn)、水通過樹脂層時(shí)的流速以及水溫等。 樹脂的選擇性系數(shù)越大，樹脂與水中離子的交換反應(yīng)勢就越大，工作層就越薄。 樹脂顆粒越大，單位體積樹脂比表面越小，離子在樹脂相中的擴(kuò)散所需要的時(shí)間就越長，工作層就越厚。 進(jìn)水中離子濃度越高，交換反應(yīng)所需時(shí)間就越長，工作層就越厚。 水的流速越大，水與樹脂接觸的時(shí)間就越短，工作層就越厚。 水溫越高，可以減少樹脂顆粒外水膜的厚度，有利于交換反應(yīng)的進(jìn)行，工作層就越薄。水溫對弱型樹脂的影響更為明顯。4 工作交換容量如果將

37、樹脂可以交換的離子量除以交換柱中樹脂的體積，即為樹脂的工作交換容量。它是鑒別離子交換樹脂性能的重要指標(biāo)。離子交換樹脂的工作交換容量取決于樹脂的再生容量與失效時(shí)的殘余容量之差。凡是影響工作層厚度的因素都會(huì)影響殘余交換容量的大小。離子交換器運(yùn)行至失效終點(diǎn)時(shí)，已被交換基團(tuán)的量占總交換容量的百分比稱為失效度；離子交換設(shè)備的樹脂再生和清洗以后，再生型樹脂的交換容量占總交換容量的百分含量稱為再生度。5 失效樹脂的再生運(yùn)行制水和交換再生是離子交換水處理的兩個(gè)主要階段，運(yùn)行制水是交換劑交換容量的發(fā)揮過程，再生是交換容量的恢復(fù)過程。樹脂失去繼續(xù)交換離子的能力，稱為失效。通常交換柱運(yùn)行至欲除去離子泄漏至一定程度，

38、即認(rèn)為失效。失效樹脂需經(jīng)再生，才能恢復(fù)其交換能力?；謴?fù)樹脂交換能力的過程稱為再生，再生所用的化學(xué)藥劑稱為再生劑。MgCaMgCaMgCaMgCa5.1 強(qiáng)酸H交換器的再生強(qiáng)酸H交換器失效后，必須用強(qiáng)酸進(jìn)行再生，通常用HCl或H2SO4。再生時(shí)的交換反應(yīng)如下：+2HCl2RH+或RNa+HClRH+NaCl+ H2SO42RH+用硫酸再生時(shí)，應(yīng)防止在樹脂層中析出CaSO4的沉淀。用HCl再生時(shí)不會(huì)有沉淀物析出。再生液濃度一般為24%，再生流速一般為5m/h左右。R2Cl2R2SO4 或2RNa+H2SO42RH+Na2SO42324)HCO(ClSO2324)HCO(ClSO5.2 強(qiáng)堿OH交換

39、器的再生失效的強(qiáng)堿陰樹脂一般都采用NaOH再生，其交換反應(yīng)為：+2NaOH2ROH+Na2為了有效除硅，強(qiáng)堿OH型交換器除了再生劑必須用強(qiáng)堿（NaOH、KOH）外，還必須滿足以下條件：再生劑用量應(yīng)充足、提高再生液溫度、增加接觸時(shí)間。當(dāng)再生劑用量達(dá)到某一定值后，不僅能提高除硅效果，而且能提高樹脂的交換容量；提高再生溫度，可以改善對硅的置換效果，并縮短再生時(shí)間，通常型強(qiáng)堿性陰樹脂再生溫度為40左右、型為353為宜；提高再生接觸時(shí)間是保證硅酸型樹脂得到良好再生的一個(gè)重要條件，一般不得低于40min，而且隨硅酸型樹脂含量增加，再生接觸時(shí)間應(yīng)有所延長。強(qiáng)堿OH交換器再生液濃度一般為1%3%(浮床0.52

40、)，流速5m/h(浮床46m/h)。此外，再生劑的純度對強(qiáng)堿性陰樹脂的再生效果影響很大。工業(yè)堿中的雜質(zhì)主要是NaCl和鐵的化合物。R25.3 弱型樹脂的再生失效的弱型樹脂很容易再生，不論再生方式如何，都能得到較好的再生效果。用作弱酸樹脂再生劑的可以是HCl、H2SO4，也可以是H2CO3，當(dāng)用強(qiáng)酸作再生劑時(shí)，比耗一般為1.051.10；用作弱堿樹脂再生劑的可以是NaOH，或也可以是NH3H2O、Na2CO3或NaHCO3，當(dāng)用強(qiáng)堿作再生劑時(shí)比耗一般為1.2左右。弱型樹脂的再生通常都是與強(qiáng)型樹脂串聯(lián)進(jìn)行的，即再生液先經(jīng)過強(qiáng)型樹脂，再流經(jīng)弱型樹脂，用強(qiáng)型樹脂排液中未被利用的酸或堿再生弱型樹脂。 5

41、.4 再生劑比耗再生劑比耗表示單位體積樹脂所用再生劑的量（mol/m3）和該樹脂的工作交換容量（mol/m3）的比值。它反映了樹脂的再生性能，是離子交換器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性的一項(xiàng)重要指標(biāo)。由于樹脂工作交換容量并不隨比耗正比的增加，因此在一定條件下，應(yīng)通過工作交換容量隨比耗變化的趨勢確定一個(gè)既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的再生劑比耗。不同的樹脂、不同的離子交換工藝，這種經(jīng)濟(jì)比耗也不同。樹脂牌號(hào)0017D111、D1132017D3010017+D1132017+D301經(jīng)濟(jì)比耗1.21.6（HCl) 1.82.2（H2SO4分布）約1.2（HCl）1.31.7約1.2約1.2（HCl）約1.2各種樹脂經(jīng)濟(jì)比耗參考數(shù)據(jù)（

42、對流再生）5.5 清洗水耗 水耗表示單位體積樹脂再生后用水清洗至交換器可以投入運(yùn)行所需最少量水的體積，以樹脂層體積的倍數(shù)表示。清洗水耗與 樹脂的結(jié)構(gòu)、 基團(tuán)組成、樹脂污染程度、交換器水流分布均勻性、選擇清洗終點(diǎn)指標(biāo)等有關(guān)。1 離子交換樹脂的物理性能1.1 外觀離子交換樹脂的外觀包括：顆粒的形狀、顏色、完整性以及樹脂中的異樣顆粒和雜質(zhì)等。目前各種產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)外觀指標(biāo)。樹脂類別常 見 外 觀樹脂類別常 見 外 觀0017棕黃色至棕褐色透明球狀顆粒D201乳白色或淺灰色不透明球狀顆粒002棕黃色至棕褐色透明球狀顆粒D202乳白色或淺灰色不透明球狀顆粒D001淺棕色不透明球狀顆粒D301乳白色或淺黃色不透

43、明球狀顆粒D111乳白色或淺黃色不透明球狀顆粒FB乳白色不透明球狀顆粒D113乳白色或淺黃色不透明球狀顆粒YB無色透明球狀顆粒2014淺黃色或金黃色透明球狀顆粒S-TR黃色或淺褐色球狀顆粒2017淺黃色或金黃色透明球狀顆粒（二）、 離子交換樹脂的有關(guān)性能1.3 含水量指單位質(zhì)量樹脂所含的非游離水分的多少，一般用百分?jǐn)?shù)表示。一定離子型的離子交換樹脂顆粒內(nèi)的含水量是樹脂產(chǎn)品固有的性質(zhì)之一。它用單位質(zhì)量、經(jīng)一定方法除去外部水分后的濕樹脂顆粒內(nèi)所含水分的百分?jǐn)?shù)來表示。離子交換樹脂的含水量與樹脂的類別、結(jié)構(gòu)、酸堿性、交聯(lián)度、交換容量、離子型態(tài)等因素有關(guān)。樹脂在使用中如果發(fā)生鏈的斷裂、孔結(jié)構(gòu)的變化、交換容

44、量的下降等現(xiàn)象，其含水量也會(huì)隨之發(fā)生變化。因此，從樹脂含水量的變化也可以反映出樹脂內(nèi)在質(zhì)量的變化。含水量越高，越有利于離子擴(kuò)散；含水量越低，體積全交換容量越高。1.2 水溶性浸出物將新樹脂樣品浸泡在水中，經(jīng)過一定時(shí)間以后，可以在水中發(fā)現(xiàn)從樹脂中浸出許多水溶性雜質(zhì)，最明顯的是聚苯乙烯系強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂。一般只要有幾天時(shí)間，浸泡樹脂的水就呈棕色，時(shí)間越長顏色越深。水的顏色一般是由生產(chǎn)中殘留的低聚物和化工原料形成。1.4 密度離子交換樹脂的密度分為濕真密度、濕視密度和裝載密度。濕真密度是指單位真體積濕態(tài)離子交換樹脂的質(zhì)量（單位g/ml）。濕視密度是指單位視體積濕態(tài)離子交換樹脂的質(zhì)量（單位g/ml

45、）。裝載密度是指容器中樹脂顆粒經(jīng)水力反洗自然沉降后單位樹脂體積濕態(tài)離子交換樹脂的質(zhì)量（單位g/ml）。所謂濕態(tài)離子交換樹脂，是指吸收了平衡水量并除去外部游離水分后的樹脂。為使各種密度的測定結(jié)果有可比性，在測定樣品時(shí)都應(yīng)使之處于這種濕狀態(tài)。真體積是指離子交換樹脂顆粒本身的固有體積，它不包括顆粒間的空隙體積。視體積是指離子交換樹脂以緊密的無規(guī)律排列方式在量器中占有的體積，它包括顆粒間的空隙體積和樹脂顆粒本身的固有體積。1.5 粒度和粒度分布一般用懸浮法制得的球狀顆粒的粒徑并不一致，大體上處在0.2mm1.5mm范圍內(nèi)（經(jīng)篩分取0.3mm1.2mm的顆粒用于制造樹脂），其中0.3mm0.6mm的占6

46、0%左右，0.6mm1.0mm的占30%左右。在一般情況下，樹脂顆粒的粒徑是連續(xù)分布的，不能用一個(gè)簡單的數(shù)來描述這種粒徑的大小。僅規(guī)定粒徑范圍（如0.3mm1.2mm的顆粒體積占全部體積的95%以上）是不合理的。因?yàn)樵谶@樣粒徑范圍內(nèi)可能有大部分樹脂的顆粒粒徑為0.3mm0.6mm，也可能為0.6mm1.0mm，這兩種情況都符合規(guī)定的范圍，但顆粒大小相差甚遠(yuǎn)。為了正確說明商品用離子交換樹脂的顆粒大小，應(yīng)該用4個(gè)指標(biāo)：范圍粒度、有效粒度和均一系數(shù)、下限粒度（或上限粒度）。1.6 機(jī)械性能離子交換樹脂的機(jī)械性能（即保持顆粒的完整性），是十分重要的性能。在使用中，如果樹脂顆粒不能保持其完整性，發(fā)生破裂

47、或破碎，會(huì)給使用帶來困難。主要表現(xiàn)為：破碎樹脂在反洗時(shí)排出、細(xì)末漏過通流部分進(jìn)入后續(xù)設(shè)備， 結(jié)果導(dǎo)致樹脂層高下降、交換容量降低、 水流阻力增加、污染后續(xù)設(shè)備中的樹脂、系統(tǒng)出水水質(zhì)下降、進(jìn)入高溫系統(tǒng)污染水汽品質(zhì)等。所以應(yīng)對樹脂的機(jī)械性能或物理強(qiáng)度有一定要求。1.7 不可逆膨脹和轉(zhuǎn)型膨脹新離子交換樹脂的體積是不穩(wěn)定的，由于生產(chǎn)過程時(shí)間短，高分子鏈的纏結(jié)，所以未能充分膨脹，經(jīng)過幾個(gè)周期的使用，高分子骨架充分膨脹開，樹脂體積才穩(wěn)定下來。裝入交換器的樹脂層高度，在使用幾個(gè)期后會(huì)增加。因?yàn)檫@種膨脹是不可逆的，故稱不可逆膨脹。樹脂的離子型態(tài)不同，其體積也不相同。當(dāng)樹脂從一種離子型態(tài)變?yōu)榱硪环N離子型態(tài)時(shí)，樹脂

48、的體積就發(fā)生了變化。這種變化稱為轉(zhuǎn)型膨脹，是一種可逆膨脹。當(dāng)恢復(fù)成原來的離子型態(tài)時(shí)，樹脂的體積也恢復(fù)為原來的值。1.8 耐熱性與抗氧化性(1) 耐熱性耐熱性1) 陽樹脂的耐熱性陽樹脂的耐熱性強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂耐熱性比較高，通常最高使用溫度為100120，所以它在水處理中使用是足夠穩(wěn)定的。丙烯酸系弱酸性陽樹脂的熱穩(wěn)定性更高一些。2) 陰樹脂的耐熱性陰樹脂的耐熱性季胺鹽和季胺堿相比，其耐熱性能要好得多，因此，鹽型強(qiáng)堿樹脂的耐熱性比氫氧型的好。對不同離子型的陰樹脂規(guī)定了不同的允許使用溫度：ROH（型）為40，ROH（型）為60，RCl為80。弱堿陰樹脂在受熱時(shí)會(huì)發(fā)生交換容量的下降，其主要原因是胺基

49、的脫落，但它們的耐熱性能要比強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂的好得多。通常規(guī)定的使用溫度是：聚苯乙烯類為100，丙烯酰胺類為60。根據(jù)以上所述，離子交換樹脂的熱穩(wěn)定性順序?yàn)椋喝跛嵝詮?qiáng)酸性弱堿性型強(qiáng)堿性型強(qiáng)堿性在水處理中經(jīng)常碰到的問題是強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂交換容量迅速下降。這要特別注意水溫，在我國南方某些地區(qū)夏天因冷卻水溫度高，致使凝結(jié)水溫度有時(shí)高達(dá)5060，這對混床中強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂威脅很大。2) 抗氧化性抗氧化性水中的重金屬離子是氧化降解的催化劑，尤其是鐵和銅。強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂氧化產(chǎn)生的低分子有機(jī)磺酸（水溶性的），可以從樹脂中溶出，隨水而進(jìn)入后續(xù)陰床，污染陰樹脂。在水處理系統(tǒng)中，最容易遭受氧化的

50、是第一級(jí)陽離子交換樹脂，因此對進(jìn)入除鹽系統(tǒng)的水中含氯量有所規(guī)定。2 離子交換樹脂的化學(xué)性能離子交換樹脂的化學(xué)性能2.1 交換容量(1) 質(zhì)量全交換容量質(zhì)量全交換容量通常稱質(zhì)量全交換容量為全交換容量，它表示的是單位質(zhì)量樹脂所具有的全部交換基團(tuán)的數(shù)量。它是離子交換樹脂固有性質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，反映在實(shí)際使用中可交換離子量的極限值。質(zhì)量全交換容量是指干基交換容量，單位為mmol/g。離子交換樹脂質(zhì)量全交換容量是由其本身結(jié)構(gòu)決定的，和外界條件無關(guān)。(2) 干基和濕基交換容量干基和濕基交換容量在實(shí)際中，經(jīng)常使用的是濕態(tài)樹脂的體積交換容量，它表示單位體積完全浸泡在水中的樹脂所具有的交換基團(tuán)總量。濕態(tài)體積全交

51、換容量和干基質(zhì)量全交換容量有如下關(guān)系：svdxqq1式中：qv 體積全交換容量，濕態(tài)； q 質(zhì)量全交換容量，干基； x 含水量； ds濕視密度。 (3) 基團(tuán)容量基團(tuán)容量某些離子交換樹脂具有兩種或兩種以上的離子交換樹脂基團(tuán)，它們各有不同的特性。基團(tuán)交換容量是用來表示單位質(zhì)量或體積樹脂中某種離子交換基團(tuán)的量（如磺酸基團(tuán)容量、羧酸基團(tuán)容量、季胺基團(tuán)容量、仲胺基團(tuán)容量等）。(4) 平衡交換容量平衡交換容量平衡交換容量用于表示達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)單位質(zhì)量或單位體積的樹脂中參于反應(yīng)的交換基團(tuán)的量。它表示在給定條件下，該樹脂可能發(fā)揮的最大交換容量，是離子交換體系的重要參數(shù)。平衡交換容量和平衡條件有關(guān)，它不是一個(gè)

52、恒定值，平衡條件不同，平衡交換容量就不同。在同一條件下，不同樹脂的平衡交換容量也不同，它反映了樹脂化學(xué)性能的不同。(5) 交換容量和離子型態(tài)交換容量和離子型態(tài)由于反離子種類不同，每個(gè)單元交換基團(tuán)的質(zhì)量也不相同。例如1摩爾的離子交換基團(tuán)RSO3Na的質(zhì)量為x（約為222g），則當(dāng)它變?yōu)镽SO3H時(shí)，即交換基團(tuán)中的鈉離子被氫離子所取代，質(zhì)量減少為x - （23-1）g（約為200g）。在計(jì)算單位質(zhì)量（如1000g）樹脂中交換基團(tuán)的量時(shí)，顯然由于反離子不同，其交換容量不同，前者約為4.5mmol/g（鈉型）后者約為5.0mmol/g（氫型）。在計(jì)算樹脂交換基團(tuán)時(shí)必須注意其離子型態(tài)。2.2 陽離子交換

53、樹脂交換容量常用的強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂是聚苯乙烯骨架經(jīng)磺化反應(yīng)而得，反應(yīng)后苯環(huán)上接上磺酸基- SO3H，可能含有少量的弱酸基-COOH。常用的弱酸樹脂是聚丙稀酸甲酯經(jīng)水解反應(yīng)而得，反應(yīng)后聚合物上酯基變?yōu)轸人峄?COOH，但不會(huì)帶有磺酸基。因此常用強(qiáng)酸陽樹脂交換容量測定包括測定全交換容量及基團(tuán)交換容量，而常用弱酸樹脂只測定全交換容量即是弱酸基團(tuán)容量。陽樹脂交換容量測定結(jié)果mmol/ g樹脂牌號(hào)全交換容量強(qiáng)酸基團(tuán)容量弱酸基團(tuán)容量00175.094.990.10001104.944.830.1100114.54.734.560.17D001164.364.640.22D11311.36_11.36表

54、中數(shù)據(jù)表明，同類樹脂0017、00110、00114.5的交換容量隨交聯(lián)度增大而減少。D00116大孔樹脂磺化反應(yīng)溫度較其它樹脂高，其產(chǎn)生弱酸基的量也較大。2.3 陰離子交換樹脂交換容量陰離子交換樹脂交換容量測定包括對強(qiáng)堿性和弱堿性兩種陰樹脂的全交換容量、強(qiáng)堿基團(tuán)及弱堿基團(tuán)容量的測定。下表列舉了一些陰樹脂測定結(jié)果，可以看出：（1）無論何種聚苯乙烯類陰樹脂都存在強(qiáng)、弱兩種基團(tuán)，新的強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂中含有約10%的弱堿基團(tuán)，而弱堿陰樹脂中可能含有約15%的強(qiáng)堿基團(tuán)； 常用陰樹脂交換容量測定結(jié)果mmol/g（干）樹脂牌號(hào)全交換容量強(qiáng)堿基團(tuán)容量弱堿基團(tuán)容量2017 （1）2017 （2）3.933

55、.453.803.250.130.20D301（1）D301（4）4.595.100.620.533.974.57D201 4.303.730.57AmberliteIRA4024.34.240.06AmberliteIRA4103.633.150.48AmberliteIRA-934.760.234.53BtratabedIRA-935.210.394.822.4 離子交換的選擇性（1）平衡常數(shù)）平衡常數(shù)（2）選擇性系數(shù)）選擇性系數(shù)（3）選擇性順序）選擇性順序離子交換基團(tuán)和反離子之間的吸引力是庫侖力（靜電引力），連在樹脂骨架上的基團(tuán)帶有一個(gè)固定電荷，和反離子電荷相反，從而互相吸引。固定電荷是

56、不變的，而反離子的電荷及其半徑是可變的，因此反離子的電性能是影響樹脂和離子結(jié)合能力的主要因素。a. 溶液中選擇順序；Fe3+ Al3+ Ca2+ Mg2+ K+ NH4+ Na+SO42- HSO4- ClO3-NO3-HSO3- NO2-Cl- HCO3- F-b. 溶液中選擇順序：K+ NH4+ Na+，Ca2+Mg2+，F(xiàn)e3+AI3+HSO4-NO3- Cl-不等價(jià)離子的選擇性順序還應(yīng)根據(jù)溶液濃度而定。3 離子交換樹脂工藝性能3.1 工作交換容量（1 ）基本概念）基本概念工作交換容量是指在一定條件下，一個(gè)交換周期中單位體積樹脂實(shí)現(xiàn)的離子交換量，即從再生型離子交換基團(tuán)變?yōu)槭突鶊F(tuán)的量。

57、它可以用下式計(jì)算：q工 = q v (R 初R殘)（1.60)式中：q工樹脂工作交換容量，mmol/L；qv樹脂體積全交換容量，mmol/L；R初整個(gè)樹脂層平均初始再生度；R殘整個(gè)樹脂層平均殘余再生度。樹脂的工作交換容量除了和樹脂本身的性能有關(guān)以外，還和工作條件有關(guān)。工作條件包括下列內(nèi)容：樹脂開始工作的狀態(tài)，即樹脂的再生度。對給定的樹脂層，再生度與再生前樹脂層的離子成分及分布情況有關(guān)，也與再生條件（再生劑種類、濃度、用量、再生液溫度、流速、配制再生液用水質(zhì)量等）有關(guān)。（2）影響工作交換容量的因素）影響工作交換容量的因素1）影響）影響R初的因素初的因素它包括水源的成分、雜質(zhì)濃度、溫度、流速及對出

58、水水質(zhì)要求、樹脂層高度、運(yùn)行方式、設(shè)備結(jié)構(gòu)的合理性等。a樹脂的酸堿性樹脂的酸堿性 b再生劑用量再生劑用量 c再生劑純度再生劑純度 d再生液溫度再生液溫度 e再生液再生液流速流速 f再生液濃度再生液濃度 g失效樹脂的離子組成失效樹脂的離子組成2）影響）影響R殘的因素殘的因素A 水中離子總量水中離子總量 水中欲被去除的離子總量越大，工作層高度越高，殘留再生度也越高。B 水中離子組成水中離子組成 欲被去除的離子和樹脂的親和力越大，樹脂殘留容量就越低。這對再生不利。C 運(yùn)行流速運(yùn)行流速 根據(jù)離子交換速度可知，運(yùn)行流速對弱型樹脂的離子交換過程影響較大。強(qiáng)型樹脂的殘留容量受流速影響較小。D 運(yùn)行水溫運(yùn)行水

59、溫 和運(yùn)行流速一樣，溫度對弱型樹脂的離子交換影響較大，運(yùn)行水溫越高，殘留容量就越低。(3)樹脂層高度樹脂層高度從整個(gè)樹脂層看，殘留容量的分布是不均勻的。出水端處工作層內(nèi)樹脂的殘留容量最多。在一定條件下運(yùn)行時(shí)，工作層高度和樹脂層高度有關(guān)。因此，樹脂層高度越大，工作交換容量就越大。(4)樹脂的性質(zhì)樹脂的性質(zhì)除了樹脂層高度以外，上述的每一項(xiàng)都和樹脂本身的性質(zhì)有關(guān)，它包括樹脂的體積全交換容量、選擇性系數(shù)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。在實(shí)際運(yùn)行中，離子交換設(shè)備還會(huì)出現(xiàn)水流分布不均的現(xiàn)象，同一層面上各點(diǎn)的樹脂再生度和失效度也不同。樹脂在使用一段時(shí)間后，其性能會(huì)發(fā)生一定的變化或受到一定程度的污染。 (5) 標(biāo)準(zhǔn)條件下測定結(jié)

60、果標(biāo)準(zhǔn)條件下測定結(jié)果只有在一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)條件下測定的工作交換容量才具有可比性，才能用于比較不同生產(chǎn)廠的產(chǎn)品。3.2 再生劑耗、比耗一般用再生劑耗（通常分別稱為鹽耗、酸耗或堿耗）、比耗來衡量樹脂再生能力。在失效的樹脂中再生每摩爾交換基團(tuán)所耗用的再生劑質(zhì)量（g）稱為再生劑耗（單位為g/mol）。 在樹脂中再生每摩爾交換基團(tuán)所耗用的HCl或NaOH的摩爾數(shù)稱為比耗（單位是mol/mol），通常以無量綱形式表示。顯然，比耗越接近于1，再生效率越高。 樹脂再生工藝再生劑耗g/mol比耗強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂順流NaCl 100200、HCl 73、H2SO4 100150NaCl 2、HCl 2、H2SO4