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1、原水离子交换法制取脱盐水的研究 第 25 页摘要由于工业的迅速发展，导致对水的用量加大，而且对水质的要求越来越高，从而各种各样的净水技术相继而出。本文通过对不同方法制取脱盐水的比较,再结合惠生（南京）化工有限公司的实际情况进而选择了原水离子净化技术。再通过实验数据和实际运行情况来优化操作,进而提高离子交换树脂的制水量,主要从原水水质,床子运行速度,水温,树脂充填度,树脂失效点控制，树脂再生等方面来优化. 从而节约成本，提高经济效益。关键词：离子交换法, 原水水质，运行速度，运行水温, 树脂再生AbstractDue to the rapid development of the industr
2、y, leading to increased usage of water, and water quality have become increasingly demanding, so a wide range of water purification technology out one after another. Through different methods of preparation compared with the desalination of water, combined with Hui-sheng (Nanjing) Chemical Co., Ltd.
3、 has chosen the actual situation of raw water purification ion technology.Then run through experiments or actual data and the actual performance to optimize the operation, thereby increasing the ion-exchange resins water system, mainly from the raw water quality , Chuangzi speed, temperature, resin
4、filling, Failure resin control points ，resin regeneration areas to optimizeKeywords：ion exchange，raw water quality，Chuangzi speed，temperature, resin filling目录1引言-1-1.1水质基本知识-1-1.2水处理必要性-1-1.3 水处理目的-2-1.4 水处理常用方法-3-1.5水除盐方法-3-1.6 各种除盐方法适用范围-4-1.7结合惠生公司原水水质选择除盐方法-4-2离子交换法-5-2.1离子交换法除盐原理-5-2.2离子交换法除盐的示
5、意图-6-2.3离子交换法除盐逆流再生的原理-6-3影响离子交换工交的因素-7-3.1水质-7-3.2运行流速-8-3.3运行水温-9-3.4树脂层高度对离子交换工交的影响-9-3.5反洗流速与分层率对离子交换工交的影响-11-3.6再生对离子交换工交的影响-12-3.7失效点控制-15-4 实验-16-4.1实验条件-16-4.2 调整试验-17-4.3 结论-21-5 参考文献-23-6 致谢-24-1引言水是工业生产中重要原料之一，没有合格的水源，任何工业都不能维持下去，作为工业用水的淡水水源主要来自地表的江河水，湖泊和水库以及地下水。水分子是由两个氢原子和一个氧分子构成的。可是自然界中
6、很纯的水是没有的，因为水是一种溶解能力很强的溶剂，能溶解大气中、地表面和地下岩层的许多物质，此外还有一些不溶解于水的物质和水混杂在一起。水处理已有很久的历史，除盐的方法现有四种，即蒸馏法，离子交换法，电渗析法和反渗透法。它们有的单独使用于水处理，有的联合处理水。但以离子交换法使用最广泛。1.1水的基本知识水是一种无色，无味，无臭透明的液体。常压下，冰点为0；沸点为100；密度（4）为1g/cm3,因其会溶解一些离子和掺杂一些杂质而在工业生产中不能直接使用，需要经过处理才能使用。水中杂质主要分三类：悬浮物，胶体，溶解物质。（1）悬浮物：是颗粒粒径约在10-4mm以上的颗粒，这类杂质在水中是不稳定
7、的，很容易除去，水发生混浊现象，都是由此类物质所造成的。当水静置时，浮在上面的是漂浮物，较重下沉的为可沉物。可沉物主要是砂子和粘土类无机物，漂浮物是动植物生存过程中产生的物质或死亡后的腐败产物，是一些有机化合物；（2）胶体：是颗粒约在10-610-4mm之间的微粒，是许多分子和离子的集合体。由于这些微粒的比表面积很大，显示出明显的表面活性，表面因吸附有大量离子而带电，同类胶体互相排斥不易粘合，稳定在微小胶体颗粒状态不易下沉。天然水中的有机胶体多是由于水中植物或动物肢体的腐烂和分解而生成的，工业区水源由于受排水污染，有机胶体也很多，天然水中的矿物质胶体，主要是铁、铝和硅的化合物；（3）溶解物质：
8、在水中呈真溶液状态的物质，颗粒粒径不大于10-6mm。天然水中的溶解物质大都为离子和一些溶解气体。1.2 水处理的必要性天然水中的杂质及其危害，分别见表1-1，表1-2，表1-3表1-1 水中溶有的主要离子对水质的影响离子名称对水质的影响CL-是腐蚀性离子,对不锈钢产生点蚀使水中含盐量增加SO42-增加水中含盐量与CA2+结合生成硫酸钙水垢HCO3-在锅炉内分解,产生碱性腐蚀在蒸汽系统中产生CO2腐蚀易使炉水起沫,从而影响蒸汽品质Ca,Mg在锅炉,热交换器内结垢Na增加水中含盐量增加水的腐蚀倾向Fe,Mn污染离子交换树脂,并不易被再生下来在锅炉内产生结垢产生垢下腐蚀表1-2悬浮物对水质的影响杂
9、质名称对水质的影响泥沙,黏土使水浑浊,沉积于各配管装置系统的锅炉,热交换器中产生黏泥沉积在离子交换树脂上,影响离子交换,使其工作交换容量下降藻类,微生物使水产生色度,并有不愉快的臭味产生黏泥某些有机物产生沉淀污染离子交换树进入锅炉后,易使炉水起泡,从而产生汽水共沸现象,影响锅炉蒸汽品质表1-3胶体对水质的影响杂质名称对水质的影响胶体硅在锅炉内产生沉积易使炉水起泡,从而产生汽水共沸现象,影响锅炉蒸汽品质高压锅炉会因为选择性携带而在蒸汽通路中产生硅沉积铁,铝化合物锅炉内结垢产生垢下腐蚀高分子有机物污染离子交换树,使其工作交换容量下降易使炉水起泡,从而使蒸汽品质变坏1.3水处理的目的水中含有悬浮物和
10、胶体的危害易管道堵塞，泵，配件及测量装置磨损；有铁，铝胶体进入锅炉，引起内部结垢；有机物胶体使炉水起泡影响蒸汽品质等等，所以水必须经过一定方式的处理，以达到工艺需求，延长设备使用寿命，并严格控制指标，保证设备安全稳定运行。1.4水处理的常用方法61.4.1水的沉淀处理 将水中杂质转化为沉淀物而析出的各种方法，统称为沉淀处理。包括：悬浮物的自然沉降、混凝处理、沉淀软化等。目的主要是去除水中的悬浮物和胶体，为离子交换处理创造条件。1.4.2水的过滤处理天然水经过预处理后，其中大部分悬浮物除掉，外观清澈透明，但实际免不了残留少量细小的悬浮颗粒，需要进一步对悬浮物进行处理。否则进行离子交换时，会污染交
11、换剂妨碍运行，进一步除去水中悬浮物的常用方法是过滤。有粒状滤料过滤（如无阀滤池），纤维过滤，吸附过滤（如活性炭过滤）等。1.5水的除盐处理除盐的方法现有四种，即蒸馏法，离子交换法，电渗析法和反渗透法。1.5.1蒸馏法蒸馏法的基本原理是使含盐的水蒸发，然后将蒸汽冷凝而成蒸馏水。溶解水中的盐类则被留在蒸馏器中。对水的纯度要求较高时，可以经过多次蒸馏，取得纯度更高的“脱盐水”。经石英容器的三级蒸馏出水，其电导率小于1s/cm. 此外，为了去掉一些特出的杂质，还需采取动特殊的措施。例如预先加入一些高锰酸钾可除去易氧化物;加入少许磷酸可除去三价铁；加入少许不挥发酸可制取无氨水；由于很难排除二氧化碳的溶入
12、，所以水的电阻率是很低的，达不到M级等。用蒸馏法制取除盐水存在下述问题：一是成本较贵；二是由于蒸发过程，易带走挥发性离子杂质；在冷却过程中易带入二氧化碳，所以蒸馏水水质不是很高；三是出力小。蒸馏法多用于实验室用来洗刷容器或制备溶液，适用于量不多纯度要求较高场所，所以蒸馏水只能满足普通分析实验用水要求。1.5.2电渗析法电渗析法是利用离子交换膜对水中离子的选择透过性，在直流电场的作用下，由水中离子定向迁移而获得除盐水的方法。电渗析法，产生于1950年，由于其能耗低，常作为离子交换法的前处理步骤。电渗析是常用的脱盐技术之一。产出水的纯度能满足一些工业用水的需要。例如,用电阻率为1.6Kcm(25C
13、)的原水可以获得1.03Mcm(25C)的产出水。换言之，原水的总硬度为77mg/L时产出水的总硬度则为10mg/L.1.5.3反渗透法反渗透法是 利用渗透膜对水分子有优先透过的原理，以大于渗透压的 “盐”水压力，使盐水中的水分子透过半透膜，而获得除盐水的方法。目前它是一种应用最广的脱盐技术。反渗透膜虽在1977年 就有了，但其规模化生产和广泛用于脱盐却是近几年的事情。反渗透膜能去除无机盐、有机物（分子量500）、细菌、热源、病毒、悬浊物（粒径0.1m）等。产出水的电阻率能较原水的电阻率升高近10倍。常作为离子交换法的前一级预处理。1.5.4离子交换法离子交换法又称化学水处理法。是利用离子交换
14、树脂是的H型阳离子，和OH型阴离子去分别交换水中的杂质离子，以达到用水水质的要求。离子交换法出水纯度高，操作技术较易掌握，在除盐水制取中得到广泛应用。1.6各种除盐方法的适用范围各种除盐方法的适用范围见表1-4表1-4 常用除盐方法的适用范围除盐方法含盐量/（mg/L）蒸馏法膜分离离子交换法0.1350001000350000.11000（注：含盐量0.1mg/L为超纯水；0.1mg/L含盐量0.1mg/L为纯水； 1mg/L含盐量500mg/L为淡水；500mg/L含盐量35000mg/L为海水。）1.7结合惠生公司原水水质选择除盐方法惠生公司原水水质见表1-51.5水质分析报告工业园提供2005年4月5月7日2003年3月水厂夏天（01）水厂冬天（01）温度：34 16 2014 28.0013.00pH值：88.27.37.97.58.007.80浊度mg/L20.530.3070.890.910.89甲基橙碱度(以CaCO3计)mmol/L1.72总固体mg/L146溶解固体mg/L132139156168182.00208.00总硬度mmol/L21.962.372.4690.00100.
