文档介绍：第二章工业用水的预处理
1、天然水中的杂质
2、工业用水的预处理
第二章工业用水的预处理
第一节天然水中的杂质
各中天然水都是由水和杂质组成的。它们决定了不同水系的特性。故水质是水和其中杂质共同表现的综合特性。
按其性质可分为无机物、有机物和微生物;
按其颗粒大小分为悬浮物、胶体、离子和分子(即溶解物质)。
一、悬浮物
密度较小的主要是腐殖质等一些有机化合物,易上浮;密度较大是砂子和粘土类无机化合物,易下沉。
二、胶体物
胶体微粒是许多分子和离子的集合体。这些微粒由于其表面积很大,有很强的吸附作用,在其表面常吸附很多离子而带电。结果使同类胶体因带有同性电荷而相互排斥,在水中不能相互结合形成更大的颗粒,而稳定在微小的胶体颗粒状态下,使这些颗粒不能依靠重力而沉降。在天然水中,这些胶体主要是腐殖质以及铁、铝、硅等的化合物和菌藻微生物等。
三、溶解物质
多数是离子和一些可溶性气体。
常溶解在天然水中的各中离子有:
第Ⅰ类,Na+、K+、Ca2+、Mg2+、HCO3- 、Cl-、SO42-、H3PO4-,最常见,浓度从几mg/L到几万mg/L不等。
第Ⅱ类,NH4+、Fe2+、Mn2+、F-、NO3-、CO32-,。
第Ⅲ类,Cu2+、Zn2+、Ni2+、HS-、BO2-、NO2-、Br-、I-、HPO42-、H2PO4-。
可溶性气体主要是:
CO2,地表水中一般20~30mg/L,地下水中15~40mg/L;
O2,常温下水中溶解氧大约8~14mg/L;
H2S,天然地表水中很少,受污染是含量增加。对混凝土和金属都产生侵蚀破坏作用。
含盐量:∑阳+∑阴
软化:降低硬度
除碱:HCO3-(锅炉给水、碱度太高,会汽水共沸)
除盐:降低含盐量
水的纯度
以含盐量或水的电阻率表示。
淡化水:高含盐量水经局部处理
脱盐水:相当于普通蒸馏水,含盐量1~5mg/L
纯水:亦称去离子水,含盐量<1mg/L
高纯水:含盐量<
第二节工业用水的预处理
地表天然水中混入悬浮物和胶体构成水的浊度,不除去不能作为锅炉用水和冷却水用。通常用混凝沉淀、过滤等方法。
溶解盐类,特别是硬度、铁等不除去不适用锅炉水。常用离子交换、软化、除铁等方法。
以自来水作锅炉水,还要除氯,否则会影响离子交换树脂的性能。
一、混凝
定义:投加混凝剂以破坏溶胶的稳定性,使细小胶体颗粒凝聚再絮凝成较大的颗粒而沉淀,该过程称混凝。
作用:可去除的颗粒是胶体及部分细小的悬浮物。范围在:1nm~m,而且还能去除色度、油分、微生物、氮和磷等富营养物质、重金属以及有机物等。
区分:
在水处理中,“混凝”工艺实际分为“凝聚”和“絮凝”两个过程,对应工艺与设备称为“混合”与“反应”。
凝聚:coagulation,指投加混凝剂后使胶体脱稳并发生初步凝聚的反应,属于化学反应。
絮凝:ulation,是指细小絮体相互碰撞聚合长大的过程,属于物理过程。
1、胶体与双电层结构
天然水中除含有泥沙外,还含有尘土、腐殖质、淀粉、,不溶于周围的水而构成水溶胶粒子的核心,称胶核。胶核表面上拥有一层离子,称为电位离子?。它有时是胶核表层部分电离而成的,有时是胶核从水中吸附来的,胶核因电位离子而带有电荷(黏土、细菌带负电荷) 。同类胶核带有同的电荷,由于同性相斥,使胶体微粒相互不能凝聚而保持沉降稳定性。
电位离子层通过静电作用将水中电荷符号相反的离子吸引到胶核周围,该类离称反离子,二者电量相等。这样在胶核与周围水溶液的相间界面区域形成了双电层。电位离子同胶核结合紧密,很难分开;而反离子只是由静电引力与胶核相结合,在热运动等影响下,会脱离胶核向溶液中扩散,达到平衡时,形成的是疏松分布的反离子层。其中能同胶核一起运动的部分反离子由于靠近胶核,(又称为紧密层)。而另一部分距胶核稍远,不随胶核—起运动,称为反离子扩散层。如图2-1所示。
胶核与电位离子层和反离子吸
附层构成一体称为胶粒,如把反
离子扩散层也包括在内,则称为
胶团。
溶胶微粒在溶液中运动时,
反离子吸附层随胶核一起运动,
而扩散层部分则留在原处。因此
二者之间的界面形成了滑动的分
界面,称滑动表面。在胶核表面
上的电位称为热力学电位E;而
在滑动表面处的电位称电动电位
或ζ电位。电动电位通常可用来
代表溶胶体系的电学特性。
2、混凝机理
很复杂,与水溶液的组成、药剂的性能等有关。
1)压缩双电层
胶团中反离子扩散层的厚度与水中的离子强度有关,离子强度越大,厚度愈小。
向溶液中投加电解质,即离子强度增加时,则加入的反离子与