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第四章 水的除盐处理 化学除盐 原理：离子交换方法 用途：用于高压电站锅炉。 原理 采用H型（阳床）和OH型（阴床）和混合床交换将水中的阴阳离子除去。 交换过程：交换出水为酸性水，再进入阴床置换出酸根离子，出水为高纯度水。 混合床除盐系统 一级复床系统（二床三塔) 一级复床加混床系统（三床四塔） 除盐系统布置原则 阳床设置在除盐系统的前边； 强型阳离子交换容量是强型阴离子的3倍，抗反离子干扰能力强； 阴床在前容易产生碳酸钙、氢氧化镁等沉淀污染树脂； 阴床要设置在阳床后面； 进水为酸性，可以中和交换出来的OH－，减少了反离子的干扰，交换彻底。 对除去水中的碳酸、硅酸等弱酸有利。 混床设置在一级复床后面； 提高制水纯度。 对于阳床、阴床短时失效具有保护作用。 除二氧化碳装置设在阴床之前，为了减轻阴床负担。 除盐系统对进水质量的要求 水的浊度：顺流再生设备SiO2小于5mg/l； 对流再生SiO2含量小于2mg/l； 残余活性氯：小于0.1mg/l； 耗氧量：为防止有机物的污染，耗氧量要求小于1mg/l； 含铁量：一级除盐要求0.3mg/l以下；混床进水要求0.1mg/l以下。 双层床除盐工艺 特点： 树脂组成：弱型和强型组成，弱型分布在上层，强型分布在下层； 不同于混合床，树脂分层分布。 双层床结构： 依靠树脂密度分开的：双层床； 依靠排水帽隔开的：双室双层床； 运行和再生：上部进水，先流经弱型树脂，在流经强型树脂；再生时相反。 结构图 工作原理： 强型树脂和弱型树脂相互互补： 弱型树脂：交换容量高，再生度高，但是失效度低； 强型树脂：容量低，再生度低，但失效度高； 双层床：结合弱型和强型树脂的优点，发挥了各自的优势。 比较：看下表。 双层床适用范围 阳床进水水质：[H碳酸]/[阳离子]＝0.48～0.85 阴床进水水质：[SiO2]/[SO42－+Cl－]0.97，我国大部分水质都小于此值，多数采用阴双层床。 树脂层高：总高一般2m；层高不小于0.6m； 运行流速：一般为20m/h； 双层床优缺点 优点： 适用于含盐量较高的水质，原水可以在500mg/l以上； 树脂平均工作容量大，交换周期制水量大； 再生剂利用率高，制水成本低； 排放废酸碱量很低，废液处理容易，环境污染小； 缺点： 强型和弱型混杂树脂容易粘结，影响交换能力； 双室双层床阻力大，树脂反洗困难。 膜分离技术除盐 化学除盐需要大量树脂，排出酸碱废液，不仅运行费用高，含有污染。 膜分离技术：适用于特殊水质下除盐。 种类：反渗透、电渗透。 反渗透除盐（RO） 渗透现象及渗透压：半透膜隔离 推动力因素 渗透：浓度差为推动力； 反渗透：压力差为推动力； 关键部件：反渗透膜 反渗透膜 透过机理： 氢键理论：水分子与醋酸纤维素膜的活化点结合，不断结合和断开。 优先吸附-毛细孔流理论：膜优先吸附水分子，排斥盐溶质，使水分子可以透过膜，必须有相应大小的毛细孔。 溶解扩散理论：溶解和扩散速度决定膜分离。 选择吸附-毛细管流动机理：水最容易被吸附。 筛分理论：孔径大的膜不能成为反渗透膜，只能是超滤膜，它们之间完全不同。 反渗透膜要求 单位面积透水量大，脱盐率高； 机械强度好，多孔支持层的压实作用小； 化学性质稳定，耐酸碱和微生物侵袭； 结构均匀，使用寿命长； 制膜容易，价格便宜，原料易得。 反渗透膜种类 醋酸纤维素膜（CA膜）： CA膜性能 表层厚度0.25μm；膜总厚度100 μm； 孔径：表层孔径几百纳米；支持层孔径几万纳米； 新型复合超薄膜：表层厚度0.04 μm，在100个大气压下，一次可以反渗透出饮用水，透水性能长期稳定在1m3/(m2.d)，脱盐率99.5％，水回收率大于50％； 芳香聚酰胺膜 反渗透膜特性 较高的选择性：对不同的溶质排出率不同。 有机物比无机物好分离； 电解质比非电解质好分离； 电荷高的电解质比电荷低的电解质好分离； 无机离子水合半径越大越易分离； 非电解质分子量越大越易分离； 气体容易透过膜； 影响反渗透膜性能的因素 pH：影响化学稳定性，CA膜Ph大于7时容易水解，不同Ph下要防止沉淀物在膜上聚集；CA膜适应范围3～7，芳香聚酰胺膜适应5～9； 操作压力：提高压力，透水量增大，但是膜受到压实，又会影响透水量； 温度：温度高，透水量大；但是温度过高，加速膜水解，一般20～30℃； 浓差极化：盐浓度升高，向外扩散。提高水的流速，防止浓差极化。 反渗透膜的保护和清洗 必须经过预处理：混凝、澄清、过滤、活性过滤、精密过滤等。调节Ph值在5.5～6.5。 清洗：采用稀盐酸（Ph2～3）冲洗，或用络合剂，如：柠檬酸。过硼酸钠、亚硫酸氢钠、六偏磷酸钠等。 反渗透膜装置 反渗透系统故障分析 反渗透系统举例 电渗