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去离子水相关知识

中小学试题|家庭教育题库|辅导习题「中国戏曲学院附属中等戏曲学校」来源: https://www.gxfz.org 2019-12-13 16:45中学 560 ℃
去离子水ph
1.水的理化性质概述
水的分子式为H2O,相对分子质量为18.015,常温下是无色、无味、无臭的透明液体,纯水几乎不导电。

(一) 溶液、饱和溶液、溶解度
由两种或两种以上物质组成的均匀而稳定的体系叫做溶液。在一定的条件下,物质的溶解和结晶达到平衡时的溶液叫做饱和溶液。在一定温度下,饱和溶液中所含饱和物质的量,称为该物质在该温度下的溶解度。


(二) 毫克/升、ppm
毫克/升是表示水中某种物质含量多少的单位。水的单位体积常用升表示,而水中含有的物质的量通常采用克来表示。
由于一升水的体积通常为1000克,故1毫克/升的杂质相当于水中含有百万分之一份杂质,故单位ppm在表示水中杂质时与此相当。

(三) 天然水的杂质
天然水中的杂质,按照其颗粒大小不同可以分为三类:颗粒最大的为悬浮物质,粒径约在10-4mm 以上,肉眼可见。
这些微粒主要是由泥沙、粘土、原生动物、藻类、细菌以及有机物等组成;其次为胶体物质,粒径在10-4 10-6 mm。胶体是许多离子和分子的集合物。
天然水中的无机矿物质胶体主要是铁、铝和硅的化合物,有机胶体物质主要是腐殖质;颗粒最小的是离子和分子,称为溶解物质,粒径 10-6mm,主要是溶解于水中的以低分子存在的溶解盐类的各种离子和气体。天然水在大自然的循环过程中,无时不与外界接触,在与地面、地层接触时,溶解了土壤和岩石,卷带了各种悬浮物质;水溶解了来自空气的和有机物分解出来的气体;水还经常受到工业废物、排出物、油状物及工艺加工的物料所污染,使水中杂质的成分变得非常复杂。


(四) 含盐量、电导率
水的含盐量(也称矿化度)是表示水中所含盐类的数量。由于溶解盐类在水中一般以离子的形式存在,也可以表示为水中各种阳离子和阴离子的量的和,其单位是mg/L。由于溶解盐类在水中多以阴离子和阳离子形态存在。
当水中插入一对通电电极时,在电场作用下,带电离子会产生定向移动,使水具有导电的性质,导电性能的强弱就用电导率来表示,其单位是μs/cm。水的含盐量越大,一般说来,电导率也越大,但由于不同的离子导电性能和质量均不同,故含盐量与电导率并无严格的对应关系。

(五) 水的浑浊度
水中存在的悬浮物及胶体状态的微粒使水产生浑浊,其浑浊的程
度称为浑浊度。
生活饮用水的浑浊度规定不可超过5度。

(六) 水的硬度
水中的钙离子与镁离子同一些阴离子结合在一些,在水加热或浓缩时会形成水垢。水中的钙与镁的含量和就是水的硬度,用mmol/L表示,通常也表示成等分子数量的CaCO3的质量浓度,单位为mg/L CaCO3。

(七) 水的碱度
水的碱度是指水中能够接受[H+]与强酸进行中和反应的物质含量。在天然水中,碱度主要由HCO3-的盐类组成。单位为mmol/L。
通常也表示成等分子数量的CaCO3的质量浓度,单位为mg/L CaCO3。

(八) 水的pH值
水的pH值是表示水中氢离子浓度的负对数值,表示为
pH= - Lg [H+]
氢离子的浓度是水的酸碱性的标志,当H+的浓度为10-7mol/L时,水呈中性。H+越多,水的酸性越强,反之水的碱性越强。对应pH表示即为当pH为7时,水呈中性。
当pH为0-7时,水呈酸性,为7-14时,水呈碱性。
2.天然水中的杂质对水质的影响


(1)悬浮物质:
泥沙、粘土:使水浑浊、产生粘泥
藻类及原生动物:使水有色度、有臭味、浑浊并产生粘泥
细菌:致病、产生粘泥、产生腐蚀
其它不溶物质:产生沉积


(2)胶体物质
溶胶(如硅胶):致使结垢
高分子化合物(如腐殖酸胶体等):使水浑浊、产生吸附和沉积 


(3)溶解物质:
HCO3-、CO32-、OH-:使水具有形成碳酸盐垢的倾向,例如碳酸钙、碳酸镁。

SO42-:使水具有形成硫酸盐垢的倾向,例如硫酸钙、硫酸钡。
Cl-:产生金属腐蚀。
F-:过量可致病。

Ca2+、Mg2+:可能形成结垢。
Fe3+、Mn2+:产生气味,腐蚀金属,并可能形成氢氧化物沉淀。

CO
2:降低水的pH。

O
2:腐蚀金属。
3.预处理系统
全适的预处理对反渗透装置长期安全运行是十分重要的。有了满足反渗透进水水质要求的预处理,就可以确保产品水(渗透水)维持稳定;脱盐率维持在某一值上的时间长;产品水回收率可以不变;运行费用做到最低;膜使用寿命较长等。
具体来说,反渗预处理是为了做到:


(1) 防止膜表面上污染,即防止悬浮杂质、微生物、胶体物质等附着在膜表面上或污堵膜元件水流通道。


(2) 防止膜表面上结垢。反渗透装置运行中,由于水的浓缩,有一些难溶盐如CaCO

3、CaSO

4、BaSO

4、SrSO

4、CaF2等沉积在膜表面上,因此要防止这些难溶盐生成。



(3) 确保膜免受机械和化学损伤,以使膜有良好的性能和足够长的使用寿命。
3.1多介质过滤水处理技术
天然水,特别是地面水,常含有大量大颗粒悬浮物质,如泥沙、粘土、有机物等,这些杂质的存在,不仅增加后置的精处理设备的负担,而且对精处理设备也会造成危害。
例如反渗透、电渗析、离子交换床等都有可能被这些杂质污堵。

对于这部分杂质的去除,通常采用多介质过滤,对于原水胶体含量较高的原水,有时还要加絮凝剂。

在多介质过滤器里,不同粒径,不同材料的滤料(通常是石英砂、锰砂等)由上到下、由小而大依次排列。当水从上流经滤料时,水中部分的固体悬浮物进入上层滤料形成的微小孔眼,受到吸附和机械阻留作用被滤料的表层所截留。
同时,这些被截留的悬浮物之间又发生重叠和架桥等作用,就好象在滤层的表面形成一层薄膜,继续过滤着水中的悬浮物质,这就是所谓滤料表面层的薄膜过滤。这种过滤作用不仅滤层表面有,而当水进入中间滤层也有这种截留作用,为区别于表面层的过滤,称为渗透过滤作用。此外,由于滤料彼此之间紧密地排列,水中的悬浮物颗粒流经滤料层中那些曲曲弯弯的孔道时,就有着更多的机会及时间与滤料表面相互碰撞和接触,于是,水中的悬浮物就在滤料表面粘附,即接触过滤 。
通过多介质过滤,将水中细小颗粒杂质截留下来,从而使水得到进一步的澄清和净化,把水的浊度降低。过滤还可使水中的有机物质、细菌、病毒等随着浊度的降低而被大量去除,并为滤后的消毒创造了良好的条件。
在多介质过滤器运行一段时间后,由于表层截留了大量悬浮杂质,流经的水的压力损失将增大,并且部分截留物质可能透过滤层,污染出水水质。
因此,多介质过滤器需定期反冲洗,以除去截留物。
反冲洗的周期随入水浊度的增加而缩短,要在运行中根据实践经验制定。
反冲洗流速一般要高于运行流速,该值需要通过观察反冲效果调速。
多介质过滤器运行较长时间时,会有部分滤料被反冲水冲洗掉,因此需定期(一般1年)检查,必要时补充或更换滤料。

活性炭过滤技术
活性炭过滤的做用是脱除水中的微量污染物和对反渗透膜产生损害的游离氯。
活性炭是一种非极性吸附剂,外观为暗黑色,粒状。
主要成分炭、氧、硫、氢,具有良好的吸附性能和稳定的化学性质,可以耐强酸、强碱,能经受水浸、高温、高压作用,不易破碎。
运行较长时间时,会有部分滤料形成的粉末被反冲水冲洗掉,因此需定期(一般1年)检查,必要时补充滤料。
软化技术简介
原水经多介质过滤、活性炭过滤后,大部分颗粒较大的物质已被除去,但却无法去除水中溶解态的物质,比如说钙镁。天然水中的钙镁含量是比较高的。
这样的水使用在反渗透时,会在反渗透膜表面形成水垢,严重影响设备出水的水质和水量,严重时可能造成运行事故。
针对这样的水有多种处理方法,常用的是药剂法和软化法,由于软化法的效果比较理想同时效果容易监控和测量所以我们选择软化作为反渗透预处理。
钠离子软化是利用离子交换树脂上的阳离子将水中的钙镁及其它可交换离子交换,降低水的硬度。离子交换树脂是一种带有活性基团的高分子化合物,当它与水中的钙镁离子接触后,高分子链上的活性基团就会置换水中的钙镁离子,链上的钠离子就会进入水中。
从而达到软化的效果。阳离子交换树脂在工作一定时间后会吸附饱和,即不再吸附水中的钙镁离子。此时,离子交换树脂需要再生。再生是使用高浓度的含有Na+的溶液(食盐溶液即可)清洗失效树脂,使交换反应逆转,将Ca2+、Mg2+等重新洗脱下来随水排放掉。

树脂的再生周期取决于树脂的工作交换容量和原水硬度等可交换离子的浓度,实际生产要在根据经验估算的基础进行运行实验。
离子交换树脂运行过程中要防止氧化及污染对树脂寿命的影响。对于强酸性阳离子交换树脂,主要的污染有游离氯等氧化性物质的氧化,铁、铝对树脂有难逆转的污染。避免的方法是在污染物含量高时采取相应的处理方法去除。如果树脂被污染,可采用特定的方法复苏,但不可能完全恢复。
精密过滤器
精密过滤器过滤精度为5微米,它作为RO入水进一步去除浊度的精密过滤装置。
这台精密过滤器装有一支0.5米长的纤维滤芯。
精密过滤器在使用前应先打开顶部的红色排气阀,使精密过滤器中的气体全部排出。
运行时观察在通过定量水时过滤器前后的压力差,当过滤器前后的压力差比运行初期增加0.05MPa时,应考虑更换。此    时将过滤器的进水阀门关闭,将过滤器上封盖打开
检查滤芯,观
察污染情况并记录,然后更换滤芯。
渗透是一种物理现象,当两种含有不同盐类浓度的溶液用一张半透膜隔开时会发现,含盐量少的一边的溶剂会自发地向含盐量高的一侧流动,这个过程叫做渗透。渗透直到两侧的液位差(即压力差)达到一个定值时,渗透停止,此时的压力差叫渗透压。
渗透压只与溶液的种类、盐浓度和温度有关,而与半透膜无关。
一般说来,盐浓度越高,渗透压越高。渗透平衡时,如果在浓溶液侧施加一个压力,那么浓侧的溶剂会在压力作用下向淡水一侧渗透,这个渗透由于与自然渗透相反,故叫反渗透(Reverse Osmosis)(参见渗透净水过程示意图)。利用反渗透技术,我们可以用压力使溶质与溶剂分离。。

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