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1、精选优质文档-倾情为你奉上滨州魏桥热电二分公司特种作业培训教材系列读本培训科 编制 2010-08-01发布日期化学水处理培训教材目 录第一章 水质概述第一节 水在热力发电厂中的作用及水处理的重要性一、水是热力发电厂的工作介质在热力发电厂中，水进入锅炉后，吸收燃料燃烧释放出来的热能，变成水蒸汽，导入汽轮机；在汽轮机内，蒸汽的热能转变为动能冲动汽轮机转动继而变成机械能；汽轮机带动发电机，将机械能转变为电能。二、水处理的重要性在热力发电厂中，由于汽水品质不良，容易造成以下危害：1.热力设备的结垢。如果进入锅炉或其他热交换器的水质不良，则运行一段时间后，在和水接触的受热面上，会生成一些固体附着物，这
2、种现象称为结垢，这些附着物称为水垢。形成水垢后，容易造成结垢部位的金属管壁温度过高，造成超温爆管；降低发电厂的热经济性，增加燃料消耗。2.热力设备的腐蚀。发电厂热力设备的金属经常和水接触，如水质不良，则会引起金属腐蚀，缩短设备使用期限。3.过热器和汽轮机的积盐。水质不良会使锅炉不能产生高纯度的蒸汽，随蒸汽带出的杂志就会沉积在蒸汽通过的各个部位，形成积盐。积盐容易造成汽轮机效率过低增加蒸汽流通阻力，自动主气门及调门卡涩，造成过热器爆管等。第二节 常用化学名词概述一、溶液一种物质分散在另一种物质中的体系称为分散体系，均一的分散体系叫做溶液。溶液中被分散的物质叫做溶质，用以分散溶质的物质叫做溶剂。若
3、将少量NaCl放入水中，稍加搅拌，NaCl就很快地溶于水中，其中NaCl就叫溶质，水就叫做溶剂。二、溶液中溶质的含量1.质量分数和百分含量用溶液的质量占全部溶液（溶质于溶剂）质量的比值来表示溶液中溶质的含量，叫做质量分数，如以百分数表示，则称为百分含量。2.用单位体积或单位质量溶液中含有的溶质质量表示含量在工业上有时用1L溶液中含有溶质的质量（g/L、mg/L、g/L）。对以水为溶剂的稀释液，1L水的质量近似地等于1kg，在这种情况下，上述含量单位与g/kg、mg/kg、g/kg可看作相等的。3.物质的量物质的量的单位为摩尔，符号为mol。摩尔所表示的是参与化学反应的基本单元。4.浓度用1L溶
4、液中所含溶质的物质的量表示溶液中溶质的含量，叫做物质的量浓度或简称浓度。三、电离电解质：物质在干燥时不能导电，而在水溶液中或在加热熔融状态下却能导电，此类物质叫做电解质，如食盐、氢氧化钠等。非电解质：物质在干燥时和其溶液都不能导电，此类物质叫做非电解质，如酒精、石蜡等。电解质溶解于水后所以能导电，是因为在水分子作用下，电解质离解为带正电和带负电的离子，它们能在水中自由移动，这种过程叫做电离。四、水的电离，pH值水是一种极弱的电解质，它只能微弱地电离出H+和OH-：H2O=H+OH-因为水分子能电离成一个H+和一个OH-，所以纯水中的H+和OH-的离子浓度是相等的。在22时，纯水中H+和OH-离
5、子浓度各等于110-7mol/L。若水溶液中的H+和OH-相等，则此水溶液叫做中性溶液；若H+OH-，则叫做酸性溶液；若OH-H+，则叫做碱性溶液。一般溶液中的H+和OH-的值很小，而在不同条件下它们的大小又常常有很大的差别，就是说它们的变动范围很大，用mol/L的浓度表示法在实用上不方便，所以现在广泛地采用pH值来表示。pH值的意义是H+浓度的负对数，如式（1-1）所示pH=-lgH+=lg （1-1）中性溶液中的H+=10-7mol/L,则它的pH值为7，酸性溶液的H+10-7mol/L，则它的pH值7，溶液的酸性越强，pH值越小。碱性溶液的H+10-7mol/L，则它的pH值7，溶液的碱
6、性越强，pH值越大。五、溶度积水是一种很好的溶剂，许多物质在水中都能溶解。但是一些固体物质在水中的溶解度很小，这些物质通常叫做难溶物质。在水处理工作中经常利用这个特性，把某些物质转化为难溶物质，使它从水中沉淀出来。溶度积表达式的物理意义是：在难溶电解质的饱和溶液中，当温度一定时，其离子浓度的乘积为一个常数。第三节 天然水中的杂质天然水中的杂质是多种多样的，但在一般情况下，它们都是由一些常见元素所组成的酸、碱、盐之类的化合物。由于水处理方法与杂质颗粒的大小有关，在水处理工艺中，我们通常按这些杂质颗粒的大小，将其分为三类：悬浮物、胶体和溶解物质。一、悬浮物悬浮物是颗粒粒径约在10-4mm以上的微粒
7、，这些杂质在水中是不稳定的，很容易除去。水发生浑浊现象，都是由此类物质造成的。二、胶体胶体是颗粒粒径在10-610-4mm之间的微粒，是许多分子和离子的集合体。天然水中的有机胶体多半是由于水中植物或动物肢体的腐烂和分解而生成的，其中主要为腐植质。天然水中的矿物质胶体，主要是铁、铝和硅的化合物。三、溶解物质在水中呈真溶液状态的物质有离子和分子，其颗粒粒径不大于10-6mm。天然水中的溶解物质大都为离子和一些溶解气体。第四节 水质指标一、悬浮物悬浮物的量虽然可以用重量法表示，但操作麻烦，所以常用大致可以表征悬浮物多少的透明度或浑浊度来表示。二、溶解盐类1.含盐量含盐量表示水中所含盐类的总和，可以通
8、过水质的全分析，用计算法求得。2.蒸发残渣蒸发残渣是表示水中不挥发物质的量。蒸发残渣的测定方法是取一定体积的过滤水样蒸干，最后将残渣在105110下干燥至恒重，其单位用mg/L表示。3.电导率利用水中离子指示水导电能力的大小的指标称做电导率。电导率的大小除了和水中离子量有关外，还和离子的种类有关，故单凭电导率不能计算其含盐量。但当水中各种离子的相对量一定时，则离子总浓度愈大，其电导率也愈大，所以在实际应用中可直接以电导率反映水中含盐量。三、硬度硬度是用来表示水中某些容易形成的垢类以及洗涤时容易消耗肥皂的一类物质。对于天然水来说，这些物质主要是钙、镁离子，所以通常把硬度看作是这两种离子。因此，总
9、硬度（或简称硬度）就表示钙、镁离子含量之和。四、碱度和酸度1.碱度碱度表示水中含OH-、CO32-、HCO3-量及其他一些若酸盐类量的总和。因为这些盐类在水溶液中都呈碱性，可以用酸中和，所以归纳为碱度。在天然水中，碱度主要由HCO3-的盐类组成。因为碱度是用酸中和的办法来测定的，所以当采用的指示剂不同，也就是滴定终点不同时，所测得的物质也不同。常用的指示剂为甲基橙和酚酞。当用甲基橙为指示剂时，终点pH值为4.34.5。通常所称的碱度，如不加特殊说明，就是指总碱度，即甲基橙碱度。碱度的单位为mmol/L（H+），这里H+表示中和用酸的基本单元。2.酸度酸度是指水中含有能与强碱（如NaOH等）起中
10、和作用的物质的量。在天然水中，酸度有H2CO3和HCO3-的盐类。五、有机物和耗氧量1.耗氧量利用耗氧量来表征有机物多少的原理是基于有机物具有可氧化的共性。通常将重铬酸钾（K2Cr2O7）法测得的耗氧量称为化学需氧量（CODCR），其理由是此法测得的数据比较接近余有机物完全氧化的耗氧量。有人将符号COD笼统地代表耗氧量，此时必须标明所用氧化剂，否则，意义含糊。2.生化需氧量生化需氧量表示用微生物氧化水中有机物所消耗的氧量，通常用符号“BOD”表示，单位为mg/LO2。第二章 水的沉淀处理第一节 胶体化学基础将水中杂质转化为沉淀物而析出的各种方法，称为沉淀处理。沉淀处理的内容包括：悬浮物的自然沉
11、降，混凝处理，沉淀软化等。混凝处理是一种应用广泛的水的沉淀处理方法。因为水的混凝处理关系到许多胶体化学问题，所以这里先介绍胶体的一般知识。一、胶体的稳定性胶体颗粒较小，在水溶液中受到来自各个方向水分子撞击的次数相对来说较少，各撞击力相互抵消的可能性也较少，因此它们在水中有不规则的运行，这称为布朗运动。胶体微粒有布朗运动，它们在水溶液中不会发生明显的沉降现象。有些胶体在水溶液中不易相互聚集成较大的颗粒，而是呈稳定的分散状态。促使水中胶体具有聚集稳定性的原因有以下三种：（1） 胶体表面带电；（2） 胶体表面有水化层；（3） 胶体表面吸附有某些促使胶体稳定的物质。二、胶体的亲水性与憎水性胶体表面水化
12、层的形成是由于胶体对水的亲和力。根据此种性能，胶体大致可分为亲水和憎水两类。亲水胶体的颗粒对水有很强的亲和力，而憎水胶体对水的亲和力很小。三、胶体的脱稳在水处理过程中，为了要除去水中胶体，必须使胶体脱稳。有以下途径：1.压缩双电层如在水溶液中投加某种电解质，则即使它是无关电解质，当加药量达到一定的数量时，也会发生胶体聚集的现象。2.网捕作用在进行水的混凝处理时，有些胶体的去除，是因为混凝所产生的沉淀物像一个滤网，它们沉降时将胶体夹带着一起沉淀。3.吸附与架桥如在水中投加可以吸附胶体的链状大分子，则因在一个大分子可以吸附多个胶体，大分子在胶体之间起了架桥作用。第二节 水的混凝处理一、混凝原理混凝
13、处理就是在水中投加一种名叫混凝剂的化学药品，这种药品在水中会促使微小的颗粒变成大颗粒而下沉。以混凝剂硫酸铝Al2(SO4)3为例，当它投入水中时，首先发生的是它的电离和水解，因而生成氢氧化铝：Al2(SO4)32Al3+3SO42-Al3+H2OAl(HO)2+H+Al(HO)2+H2OAl(HO)2+H+Al(HO)2+H2OAl(HO)3+H+这个过程很快，通常在30s内完成了。氢氧化铝是溶解度很小的化合物，它从水中析出时形成胶体。这些胶体在近乎中性的天然水中带正电荷。随后，它们在反离子（如SO42-）的作用力下渐渐凝聚成粗大的絮状物，然后在重力的作用下沉降。如凝絮过程如图所示：二、影响混
14、凝效果的因素混凝处理的目的是除去水中的胶体和悬浮物，所以，水的混凝效果，常以生成絮凝体的大小，沉降速度的快慢以及水中胶体和悬浮物残留量的多好来评价。影响混凝效果的因素很多，因为它包括有电离、水解、形成胶体、吸附和聚沉等许多过程，任何一种干扰这些过程的工作条件都会反映到混凝效果上。1.水的pH值用铝盐作混凝剂时，最优pH值一般介于6.57.5之间。2.混凝剂的用量最优加药量与水中胶体的量有关，在不同的具体情况下应试验求得最优加药量，然后，在运行中再根据实际处理效果加以调整。天然水的最优加药量一般为0.10.5mmol/L（Al3+）3.水温用铝盐作为混凝剂时，水温对混凝效果有很大影响。当水温很低（如低于5）时，产生的凝絮细而松、含水分多，沉降很慢，所以效果差。4.水和混凝剂的混合速度水和混凝剂的混合速度关系到混凝剂在水中分布的均匀性和胶体颗粒间碰撞的机会，故它是影响混凝过程的一个重要因素。搅拌速度最好由快转慢。水中刚加入混凝剂时，需要快速搅拌，因为混凝剂在水中的水解和形成胶体的速度非常快，所以要用快速搅拌方能生成大量小粒的氢氧化物胶体，并使它迅速地扩散到水的各个部分，及时地和水中杂质起作用。5.水中杂质当天然水中含有大量分子较大的有机物时，它们会吸附在胶体的表面上，起到保护胶体的作用，使胶粒之间不容易聚集。6.
