工业给水处理3章 离子交换.ppt

第3章 水的除盐与淡化第一节 概述 一、水的纯度概念（第1章已讲） 名称 TDS，mg/L 25℃，电阻率 MΩ.cm 电导率 μS/cm 海水： 6000～50000 苦咸水： 1500 ～6000 半苦咸水：1000 ～1500 淡水： ＜1000 可用于生活及生产 脱盐水： 1 ～5 0.1 ～1.0 1 ～10 纯水： ＜1 1.0 ～10 0.1 ～1.0 高纯水： ＜0.1 ＞10 ＜0.1 理论纯水： 18.3 二、淡化与除盐的方法 淡化是指将含盐量高的海水或苦咸水处理成含盐量小于1000的淡水过程，而除盐是指将淡水处理为含盐量更小的纯水或高纯水的过程，本质上没有区别。 1.蒸馏：传统蒸馏、多级闪蒸、多效蒸馏、压汽蒸馏 2.离子交换（ion-exchange，IE）：阳床、阴床、混床、双层床 3.电渗析（electrodialysis，ED）：发展为电去离子 4.反渗透（reverse osmosis，RO）：主流技术 本课程重点讲 2、3、4 5.冷冻法 6.电吸附 7.电去离子（electrodeionization，EDI） 8.膜蒸馏（Membrane Distillation，简称MD） 9.正渗透 10.联合使用：RO+IE/EDI 6、7、8、9在下学期新技术中讲 各种海水淡化方法的能耗（1994，2008） 三、离子交换法制取纯水的纯度 类型 出水电阻率（ MΩ.cm） 复床（阳床＋除碳器＋阴床） 0.1 ～1.0 混床 5.0 复床＋混床 ＞10 蒸馏 0.1 思考： （1）二战时，美国飞行员装备有海水淡化急救包，六块海水脱盐剂，可供一周使用，成分：溶胀土、氧化银、活性炭。 （2）海岛、海边渔民饮水问题 （3）江轮、海轮、军舰上的饮用水 （4）宇宙飞船上的饮水问题 第二节 离子交换除盐方法与系统 一、阴离子交换树脂的工艺特性 1.结构 阴离子交换树脂通常是在粒状高分子化合物母体的最后阶段导入伯胺、仲胺或叔胺基团而构成的。胺是氨 NH3中的氢原子被烃基取代的化合物。 氨分子中的一个、两个、三个氢原子被1、2、3个烃基取代的胺分别为伯胺 R-NH2、仲胺 R=NH 和叔胺 R三N。当它们中的四个氢原子被四个烃基所取代，则成为季铵碱，即得强碱性阴离子交换树脂，简写为 ROH 。 2.强碱性阴树脂的工艺特性 （1）在水的除盐过程中，经氢离子交换的出水有各种强酸、弱酸阴离子，有赖于强碱性阴树脂的去除，即除盐的第二步。其反应式如下： ROH+H2SO4→RHSO4+H2O　　　　　 ① 2ROH+ H2SO4→R2SO4+2 H2O　　　 　② ROH+HCl→RCl+ H2O ROH +H2CO3→RHCO3+ H2O ROH+H2SiO3→RHSiO3+ H2O 式①和式②一般同时进行,但当［H2SO4］＞［ROH］中OH-浓度时，①占优势，低浓度时②占优势。 从反应式看，阴离子交换出水应呈中性，但实际为弱碱性，原因是阳床出水总有微量钠泄漏，使得阴床出水含有微量氢氧化钠。 （2）强碱性阴树脂对水中各种阴离子的交换选泽性也是不同的，一般顺序为： PO43—＞SO42—＞NO3—＞Cl—＞OH—＞F—＞HCO3—＞HSIO3— 电荷愈多，选择性愈好； 相同电荷时，原子序数愈高，水合半径愈小，则选者性愈好； 还与离子交换基团的性质有关；