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纯水的制备_图



作者:万家博官网    发布时间:2020-07-22 10:38


  纯水的制备_化学_自然科学_专业资料。纯水流程及原理介绍 给水第四组 目录 导 视 一.除盐水概况 二.基本工艺流程 三.离子交换树脂介绍 四.故障处理 一.除盐水 ? 1.除盐水的定义:是指水中盐类(主要是溶 于水的强电解质)

  纯水流程及原理介绍 给水第四组 目录 导 视 一.除盐水概况 二.基本工艺流程 三.离子交换树脂介绍 四.故障处理 一.除盐水 ? 1.除盐水的定义:是指水中盐类(主要是溶 于水的强电解质)除去或降低到一定程度的水。 ? 2.不良水质对锅炉的危害: ? 3. 除盐水车间的进水和出水要求: 不良水质对锅炉的危害 形成水垢: 1.锅炉受热面金属 损坏2.降低热效率 3.增加化学清洗次 数 导致锅炉金属腐蚀 易使蒸汽品质恶化 因而,锅炉的补给水对水质的要求比较严格,同时 对锅炉的补给水水质要在pH、胶质硅酸、电导率等处 理达到要求标准。 3.纯水车间进水及出水水质指标 水质指标 进水指标 浊度≤1NTU 硬度≤50ppm 总铁≤0.1ppm 出水指标 电导率≤0.2us/cm PH=6.0-8.0 色度≤5ppm pH=6.0-7.0 余氯≤0.5ppm SiO2≤0.01ppm 二.基本工艺流程 ? 为满足锅炉补给水要求选用一级除盐加混床系统,其 水处理系统流程为:生水→活性炭过滤器→阳离子交换器 →除二氧化碳器→中间水箱→中间水泵→阴离子交换器→ 阴阳混合离子交换器→除盐水箱. ? 在纯水处理中主要是利用离子交换方式软化处理水以 达到锅炉等设备用水水质要求。我们的处理系统选用4套 250m3/h除盐水处理装置,包括Φ3200mm活性炭过滤器4 台,Φ3000mm阳离子交换器4台,Φ3000mm阴离子交换 器4台及Φ3000mm混床4台,树脂选用DOM AND HAAS AMBERLITE 凝胶型均一树脂。 纯水的基本工艺流程图 酸再 生液 进水 酸 再 生 系 统 再生流程 碱再 生液 碱 再 生 系 统 氮 气 炭床 阳 床 捕 捉 器 除 碳 器 阴床 中间水泵 捕 捉 器 碱废液 混床 捕 捉 器 酸碱 中和 废液 桶槽 采水流程 酸废液 中和 池 供 水 储存 合格 的除 盐水 吸附余氯, 过滤除去清 水中的杂质 小颗粒 捕捉 去除水中 Na+/Mg2+ 漏掉 / Ca2+ 等 的树 脂 阳离子 降低水中 碳酸根,减 少阴床交 换负荷 去除水中CL/ SO42-/ CO32-等阴 离子 进一步去除 通过前面阴 阳床中残留 的离子 三.离子交换树脂介绍 ? 离子交换树脂的定义和分类 ? 定义: ? 用化学合成法将高分子共聚物制成的有机物的有机单体颗粒的离子交 换剂 ? 分类: 按功能分: 强酸性强碱树脂 , 弱酸弱碱树脂 ,氧化还原树脂 ,两性树脂 , 螯合树脂 按结构分:凝胶型和大孔型树脂 按聚合物分:苯乙烯, 丙乙烯等 按用途分:工业级,食品级分析级. 离子交换反应是可逆反应,但是这种可逆反应并不是在均相溶液 中进行的,而是在固态的树脂和溶液接触的界面间发生的。 3.1离子交换反应 强型树脂的 交换反应 弱型树脂的 交换反应 RSO3H+NaOH=RSO3Na+H2O R(SO3Na)2+NaOH=RCOONa+H2O 中性盐 分解反应 中和反应 复分解反应 非中性盐的 分解反应 强酸或强碱 的中和反应 复分解反应 R-SO3H十NaCl=RSO3Na+HCL R(NCl)2+CaCl2=R(COO)2Ca+2NaCl 3.4树脂的使用 ? 3.4.1离子交换树脂的选用 ? 通过技术经济比较,合理的选用离子交换树脂.根据离子交换水处理要求, 一般从以下几方面考虑树脂的选用 树脂交换容量越大,表示其所能交换的离子量就越多,相应地处理的 水量亦越大 根据要祛除离子的性质来选用树脂。如:若原水中含有较多的有机物 时,则选用抗氧化性好,且强度亦高的大孔型树脂,若水的碳酸盐硬 度比较大时,则选择弱酸性阳树脂较为经济、合理。 交换容量 原水的水质 出水的水质 在除盐水处理中,一定选用强型树脂,或者与弱树脂组合使用 水处理设备的类 型 不同类型的设备要求选用不同性能的树脂。如:移动床类选用耐磨、 强度高的树脂,对于混床中两种树脂则选用其湿线离子交换树脂的保管 离子交换 树脂的保管 新树脂的保管 旧树脂的保管 保持树脂的水分 树脂变干,切忌 防止树脂劣化 避免被污染 或被氧化降解 树脂转型 通常转化成Cl型 或Na型长期贮存 直接置于水中侵泡 湿法存放 在交换器内将 停用的树脂侵 泡在水中保存 防止霉变 须换水和用水 反冲洗可1.5% 甲醛溶液消毒 3.4.3离子树脂的预处理 ? 阳树脂的预处理 NO.3 用水 漂洗 侵泡2~4小时 NO.4 2%~4%NaOH NO.5 5%HCl 侵泡 2~4小时 + + + ++ + + + + + + + + + + + + + + + + + ++ + + + + + + + + + 饱和食盐水 + 阴树脂的预处理 : 侵泡 18~20 小时 NO.2出盐水 第一步同阳床 第二步用5%HCl侵泡4~8小时 第三步用2%~4%NaOH侵泡4~8小时 3.2 离子交换树脂层的工作过程 (1)交换带的形成阶段 溶液一接触树脂,就 开始发生离子交换反应 (2)交换带的移动阶段 随着离子交换的 进行树脂层移动 (3)交换带的消失阶段 交换带沿水流方向 以一定速度向前推移, 致使失效层不断增大 有机物对树脂的污染 强酸性阳树脂污染后使树脂工作交换能力 降低,出水PH降低和电导率增大,出 水中SiO2含量增大,阴床清洗时间长, 清水用水量亦增加。 水中的溶解性有机物主要是依靠范德华 力吸附在阳离子交换树脂上 (处理方法可以采用10%的碱性食盐水泡) 通过观察食盐水颜色的深浅来判断树 脂受到有机物污染的程度。 树脂受有机物污染的判断 浸泡后食盐水的颜 色 无色 淡黄色 琥珀色 棕色 树脂被污染程度 没有污染 轻度污染 中度污染 严重污染 复苏:用碱性食盐水溶液(10%的NaCl中 加2%的NaOH)处理,难除去时建议 用专门化学药剂。 防止的方法有: (1)采用氯或臭氧氧 (2)采用混凝-沉清过滤 (3)采用活性炭过滤 深棕色或黑色 极严重污染 3.5离子交换树脂的污染与复苏 树脂的 污 染 树脂的 复 苏 硅 铁 Fe2+被氧 铝 铝化合物的 絮凝体覆盖 钙 CaSO4沉 淀覆盖树脂 铁 硅 出水中SiO2 含量增多 铝 采用反洗 用10% 钙 同铁铝 采用温度 为40-50度 的4%-8% 化为Fe3+. Fe(OH)3 或用亚硫酸 HCl溶液配 钠进行还原 合络合剂 协同反洗 苛性钠溶液 再生、清洗 四.故障现象及处理方法 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 炭床 故障现象:床体压力过高、炭床出水水质不良. 处理方法:反洗炭床 阳床 故障现象:出水钠度偏高 处理方法:再生床体 阴床 故障现象:在线仪表显示电导偏高、sio2偏高,PH过低. 处理方法:取样化验室检测,如化验结果正常,须通知仪 表维修人员对仪表进行校验;如化验结果还是异常,须对 床体进行再生。 ? 混床 ? 故障现象:在线含量超标、电导高于管制标 准0.02μm/cm2,PH检测数值低于管制标准6.0~8.0。 ? 处理方法:取样化验室检测,如化验结果正常,须通知仪 表维修人员对仪表进行校验;如化验结果还是异常,须对 床体进行再生。 ? 纯水桶槽 ? 故障现象:在线含量超标、电导高于管制标 准0.02μm/cm2,PH检测数值低于管制标准6.0~8.0; ? 处理方法:取样化验室检测,如化验结果正常,须通知仪 表维修人员对仪表进行校验;如化验结果还是异常,须排 掉桶槽部分纯水,同时加大纯水采水量,稀释桶槽超标之 纯水,直到出水达标 . Thank you ! 2.1活性炭成分及作用 一、 活性炭: 是用含有碳为主的物质作原料,如煤、木材、骨头、硬果 壳、石油残渣等,经过高温炭化而成。炭化温度约为300~400oC,将原料热解 成残渣,活化温度约为920~960oC,迫入水蒸汽造成炭内部十分发达的孔隙 二、活性炭的作用 原水经此设备,其所含之杂质、臭味、色度藉此过滤装置的活性炭滤除杂质、臭 味、色度。当杂质积存很多时,则利用逆洗水洗去滤材上之杂质并排除去,如此 重复操作即可得清洁之水质。 三、活性炭吸附原理: a物理吸附:是吸附质与吸附剂之间的分子引力产生的吸附:还包括孔隙大小的过滤 吸附。 b化学吸附:是吸附质与吸附剂之间电子化学键力发生化学作用使得化学性质变化引 起的吸附。 C离子交换吸附:是吸附质的静电引力聚集到吸附剂表面上的带电点上,同时吸附 剂也放出一个等当量离子。 活性炭工作过程可简单的总结为以下过程: ? ? ? ? ? Ⅰ采水:生水自活性炭塔槽上方流入,经活性炭过滤装置下方流出,而 得到去除杂质、臭味等水质。 Ⅱ逆洗:目的为逐出活性炭上方之沉积物。 经一段时间的过滤后,若干 杂质沉积在活性炭上方排出并除去。 Ⅲ沉整:在逆洗时活性炭会上浮,逆洗完成后将所有阀门关闭使活性炭 因重力而沉下。 Ⅳ洗净:在逆洗时恐有杂质附在活性炭下面,用正洗来洗净以免在采水 时候污染水质。 活性炭的工作方式就是以上面步骤循环操作的。但在各个步骤时间 上有一定的分别。 进 水 黑色的活 性炭 排 水 反 洗 方 向 采 水 方 向 出水 进水 2.3活性炭床的结构图 4.550 c b f 0.850 c c b b c 1.500 f 0.850 f 阳床 ? 采水过程:生水从床底进入里面装载有阳离子交换树脂,流经此设备,通 过阳离子交换树脂时,其所含之阳离子被阳床之强酸性阳离子交换树脂交 换成H+ ? 原理:其反应方程式为 R-SO3H + Na+;Mg+; Ca+ →R-SO3Na;Ca;Mg + H+ ? 上述反应是一个可逆反应,但由于不断流入的水将生成的H+ 带走,故反 应一直向右进行,直到R-SO3H的H全部被交换为止。 ? 同时原水中含有的碳酸藉H作用,分解成H2O与CO2进入脱气塔。 ? 再生过程:采用含一定化学物质的水溶液,使树脂层内失效(失去交换能力) 的树脂重新恢复交换能力,这种处理过程称为树脂的再生过程: ? 原理方程式:R-SO3 Na;Mg; Ca + H+ →R-SO3 H + Na+ ;Mg2+; Ca 2+ 阳 床 出水 酸 再 生 液 再生 + + ++ + + + + + + + + + + ++ + + + ++ + + 强酸性阳离子 交换树脂 R-SO3H 树脂类型 T42 H型 采水 Na+ ,Mg2+ Ca2+等阳离子 排 酸 废 液 进水 阳床结构图 基本参数: 阳床的截面积 7M2,上下排 水帽间距3.1M, 树脂层高度约 3M 树脂捕捉器结构图 脱气塔工作原理及过程 ? 脱气是使溶存气体放散于空气中,而又气液间物质 移动的操作,离子交换器出水中的碳酸,实际上是以游离 CO2 的形式存在于水中,当阳离子交换器出水通过除碳器 时,水被均匀的淋在除碳器的填料层上(塑料多孔多面球),由 于填料的阻挡作用,从上流下的水流被分散成许多小股水 或水滴,大量的空气从除碳器底部吹入,根据亨利定律,气体 在液体中的溶解度与其在液体表面的分压成正比,当水与 空气接触时,水中的 CO2 便被析出并被空气流带走排入大 气. 脱气塔 基本参数: 脱气塔 Φ2600 多面空心球 填料高度 1.6M 出水CO2< 5PPM 阴床 出水 再生 进水 采水反应式: R-NOH + CL-; SO42-; CO32-; SiO2 - → R-N CL; - SO4; CO3; SiO2OH- + - - - 强碱性阴离 子交换树脂 R-NOH - - - - 再由H+与OH-离子 结合成水 带CL- SO42-等阴子进水 再 生 排 水 阴床结构图 +5.780 基本参数: +4.300 +4.350 阳床的截面积 7M2,上下排 水帽间距3.1M, 树脂层高度约 3M +2.400 300 300 +1.900 +1.600 300 500 +1.650 1.350 +0.800 +0.225 ±0.000 500 300 阴阳浮动床的优点 ? ? ? ? ? ? ? ? :运行流速高 出水水质好 再生剂比耗小 本体设备结构简单,与对流再生离子交换器相比,无需中 间排液装置 自用水率低 要求进水浊度要小 需要增设专用的体外反洗装置,严格控制运行终点 运行周期的最后阶段,如中断运行,将造成树脂乱层 ? 混合床(以下简称混床)是将阳、阴两种树脂(通常为强型树脂)按一定 比例装入同一个交换器中,在两种树脂混合状态下,同时进行阳、阴 离子交换反应的设备。 ? 混床的作用:除了原水水质中含盐量很低(小于200mg/L)及设备出力 非常小的情况,很少用混床单独处理原水,因为这样做不经济(酸、 碱耗高)。当原水含盐量达一定单用混床不能制出合格的除盐水。 ? 混床的作用主要有以下 ①进一步提高出水水质。经一级除盐系统处理过的水,往往不能满足 高压以上锅炉对补给水质的要求,所以将混床串联在一级除盐后,进 一步提高出水水质。此时出水电导率可达0.1-0.2μS/cm,Si02 含量小 于2Oμg/L,pH值接近中性。 ②在一级除盐设备监督不及时的情况下,瞬间会造成水质恶化,影 响 锅炉给水水质。一级除盐后串接混床,作为一个再净化设备, 可以保证除盐设备的出水水质一直稳定。 在混床运行中,由于阴、阳树脂互相渗入,接触紧密,所以阴、 阳离子的交换反应几乎是同时进行的。或者说水中阳离子交换和阴 离子交换是多次反复进行的。因此,阳离子交换产生的H+离子和阴 离子交换产生的OH-,都不会累积起来,而是互相中和生成H20,这 就使交换反应进行得十分完全,出水水质极好。 混床中的树脂失效后,应先将两种树脂分离,然后分别进行再生 和清洗,再生、清洗后,再将两种树脂用压缩空气混合均匀,重新 投入运行 混床结构图 +6.080 基本参数 阳床Φ3000, 截面积7M2。 阴树脂床层高 1M,阳树脂床 层高0.5M(分 层时)。 +2.050 +3.450 +0.000 2.7 混床 混床中阴阳树脂混合在一起,形成无数个串联的阴阳床,进一 步去除通过前面阴阳水中残留的离子,制造出高纯度的水。 进水 进再生碱液 强酸性阳树脂 和强碱性阴树 脂 比例:1:2 + + + - - -+ + + + + + - +++ ++ + + ++ - -+ + + + + ++ - - + + + - + - - 进再生酸液 排 酸 碱 中 和 废 液 出水 2.8桶槽 氮气系统: ? 目的:用氮气密封水箱对水质进行保护,防止空气中的二 氧化碳、氧气等进入桶槽污染除盐水水质。 ? 原理:氮气是惰性气体,化学性质不活泼,且难溶于水, 其以氮气流的方式大量进入桶槽,从而阻止空气和除盐水 的接触,保护了除盐水的水质。

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