1、2023-1-24第二章锅炉补给水的化学除盐第二章锅炉补给水的化第二章锅炉补给水的化学除盐学除盐第二章锅炉补给水的化学除盐第二章 锅炉补给水的化学除盐 第一节第一节 离子交换基本理论离子交换基本理论一离子交换原理:通过离子交换树脂上的活性集团和水中的阴阳离子发生交换反应,从而达到去除水中阴阳离子的目的.二离子交换树脂的化学性能1.交换反应的可逆性:它是离子交换树脂可以反复使用的重要性质2.酸、碱性和中性盐分解能力3.中和反应和水解反应第二章锅炉补给水的化学除盐三离子交换过程三离子交换过程1.1.离子交换树脂的选择性离子交换树脂的选择性强酸型阳树脂：强酸型阳树脂：FeFe3+3+AlAl3+3+
2、CaCa2+2+MgMg2+2+K K+NHNH4 4+NaNa+H H+弱酸型阳树脂：弱酸型阳树脂：H H+FeFe3+3+AlAl3+3+CaCa2+2+MgMg2+2+K K+NHNH4 4+NaNa+强碱型阴树脂：强碱型阴树脂：SOSO4 42-2-NONO3 3-ClCl-OHOH-HCOHCO3 3-HSiOHSiO3 3-弱碱型阴树脂：弱碱型阴树脂：OHOH-SOSO4 42-2-NONO3 3-ClCl-HCOHCO3 3-HSiOHSiO3 3-第二章锅炉补给水的化学除盐2离子在树脂层中的分布规律以离子交换反应：Ca2+Ca2RH+Mg2+R2 Mg+2H+2Na+Na2为例
3、，离子在树脂层中的分布规律为：第二章锅炉补给水的化学除盐R2CaR2Ca+R2MgR2MgR2Mg+RNaRNaRNa+RHRH进水出水第二章锅炉补给水的化学除盐四四.工作层及影响因素工作层及影响因素1.1.离子交换层：可分为失效层、工作层、保护层离子交换层：可分为失效层、工作层、保护层三个区三个区.失效层工作层保护层出水进水第二章锅炉补给水的化学除盐交换床在运行过程中，随着运行时间延长，交换床在运行过程中，随着运行时间延长，失效层逐渐增加，保护层不断下降，工作层失效层逐渐增加，保护层不断下降，工作层不断向水流方向推移，当工作层下缘的某一不断向水流方向推移，当工作层下缘的某一处移到交换剂出水端
4、时，欲除去的离子便开处移到交换剂出水端时，欲除去的离子便开始泄漏于出水中，为保证出水水质，此时应始泄漏于出水中，为保证出水水质，此时应停止交换床运行，也就是失效工作层越厚，停止交换床运行，也就是失效工作层越厚，穿透点出现越早，树脂的交换容量利用率就穿透点出现越早，树脂的交换容量利用率就越低越低第二章锅炉补给水的化学除盐2.影响工作层厚度的因素：一是影响离子交换速影响工作层厚度的因素：一是影响离子交换速度的因素，二是影响水流沿交换柱过水断面均匀度的因素，二是影响水流沿交换柱过水断面均匀分布的因素。分布的因素。n树脂的选择性系数越大，工作层越薄树脂的选择性系数越大，工作层越薄n树脂的颗粒越大，工作
5、层越厚树脂的颗粒越大，工作层越厚n进水中离子浓度越高，工作层越厚进水中离子浓度越高，工作层越厚n水的流速越高，工作层越厚水的流速越高，工作层越厚n水温越高，工作层越薄水温越高，工作层越薄第二章锅炉补给水的化学除盐五五.失效树脂的再生失效树脂的再生运行制水是树脂交换容量的发挥过程，再生是交运行制水是树脂交换容量的发挥过程，再生是交换容量的恢复过程。换容量的恢复过程。1.强酸强酸H型交换器的再生：通常用型交换器的再生：通常用HCl和和H2SO4再再生，多用生，多用HCl再生，再生液浓度一般在再生，再生液浓度一般在24%比较适宜，流速比较适宜，流速5m/s左右。左右。n H2SO4再生容易在再生过程
6、中形成再生容易在再生过程中形成CaSO4沉淀，沉淀，所以多采用分步再生，先用低浓度高流速再所以多采用分步再生，先用低浓度高流速再生，再用高浓度低流速再生。生，再用高浓度低流速再生。第二章锅炉补给水的化学除盐n再生树脂用的盐酸必须是合成盐酸，不能用再生树脂用的盐酸必须是合成盐酸，不能用副酸，判断最直接简便的方法就是用密度计副酸，判断最直接简便的方法就是用密度计测定密度，测定密度，合成盐酸合成盐酸 副酸。副酸。n阳床运行时出水的电导率比进水高，原因是阳床运行时出水的电导率比进水高，原因是H+是所有离子中导电能力最大的，阳床出水是所有离子中导电能力最大的，阳床出水的的PH值相对是稳定的，一般在值相对
7、是稳定的，一般在3.03.5之间，之间，所以阳床出水可通过监测所以阳床出水可通过监测PH值来判断出水水值来判断出水水质。质。第二章锅炉补给水的化学除盐3.强碱强碱OH型交换器的再生型交换器的再生通常采用通常采用NaOH再生，再生液的温度在再生，再生液的温度在3040比较适宜，浓度一般为比较适宜，浓度一般为13%，（浮床，（浮床0.52%），流速），流速 5m/s，（浮床，（浮床46 m/s）。）。4.弱酸树脂的再生：弱酸树脂再生剂可以是弱酸树脂的再生：弱酸树脂再生剂可以是HCl、H2SO4，也可以是，也可以是H2CO3，强酸再生时比耗一，强酸再生时比耗一般为般为1.051.1。5.弱碱树脂再生
8、剂可以是弱碱树脂再生剂可以是NaOH,也可以是也可以是NH3H2O、Na2CO3、或、或NaHCO3，强碱再生，强碱再生时比耗一般为时比耗一般为1.2。第二章锅炉补给水的化学除盐n常用的碱有隔膜法碱和离子膜碱，离子膜碱常用的碱有隔膜法碱和离子膜碱，离子膜碱的质量优于隔膜法碱，由于隔膜法碱一般用的质量优于隔膜法碱，由于隔膜法碱一般用地下水作为生产水，离子膜碱用软化水作为地下水作为生产水，离子膜碱用软化水作为生产水，所以隔膜法碱含有硬度，离子膜碱生产水，所以隔膜法碱含有硬度，离子膜碱一般不含硬度，最简单易行的判断方法就是一般不含硬度，最简单易行的判断方法就是测定硬度，测定硬度，H隔膜法碱隔膜法碱
9、H离子膜碱离子膜碱。n碱里有硬度很正常，对再生没有影响，离子碱里有硬度很正常，对再生没有影响，离子膜碱的硬度很小或监测不出来。膜碱的硬度很小或监测不出来。第二章锅炉补给水的化学除盐n运行中会遇到阳床出水正常，阴床出水有硬运行中会遇到阳床出水正常，阴床出水有硬度，一般可能有以下几方面的原因：度，一般可能有以下几方面的原因：有机物污染使阴床出水有硬度有机物污染使阴床出水有硬度阴树脂中混有阳树脂阴树脂中混有阳树脂中间水箱为混凝土内部涂环氧树脂防腐层的，中间水箱为混凝土内部涂环氧树脂防腐层的，如果防腐层脱落，由于阳床出水显微酸性对如果防腐层脱落，由于阳床出水显微酸性对混凝土造成腐蚀也会使阴床出水有硬度
10、。混凝土造成腐蚀也会使阴床出水有硬度。第二章锅炉补给水的化学除盐5.再生剂比耗：表示单位体积树脂所用再生剂的再生剂比耗：表示单位体积树脂所用再生剂的量（量（mol/m3）和该树脂的工作交换容量）和该树脂的工作交换容量（mol/m3）的比值，它反映了树脂的再生性）的比值，它反映了树脂的再生性能，是离子交换器运行经济性的一项重要指能，是离子交换器运行经济性的一项重要指标标。第二章锅炉补给水的化学除盐第二节第二节 离子交换树脂的有关性能离子交换树脂的有关性能1.物理性能物理性能:a.外观：形状、颜色、完整性、异样颗粒和杂质外观：形状、颜色、完整性、异样颗粒和杂质等。等。b.水溶性浸出物：阴树脂主要为
11、胺类和钠，强酸水溶性浸出物：阴树脂主要为胺类和钠，强酸性阳树脂主要为低分子磺酸盐。性阳树脂主要为低分子磺酸盐。c.含水率：指单位质量树脂所含的非游离水分的含水率：指单位质量树脂所含的非游离水分的多少，一般用百分数表示。多少，一般用百分数表示。d.密度：分为湿真密度、湿视密度、装载密度。密度：分为湿真密度、湿视密度、装载密度。第二章锅炉补给水的化学除盐e.粒度和粒度分布粒度和粒度分布f.机械性能：保持颗粒的完整性机械性能：保持颗粒的完整性g.不可逆膨胀和转型膨胀：树脂装入交换器使用几个周期不可逆膨胀和转型膨胀：树脂装入交换器使用几个周期后体积会增加，这种膨胀是不可逆的，称为不可逆膨后体积会增加，
12、这种膨胀是不可逆的，称为不可逆膨胀；当树脂从一种离子态变为另一种离子态时，树脂胀；当树脂从一种离子态变为另一种离子态时，树脂的体积发生变化，这种膨胀是一种可逆膨胀。的体积发生变化，这种膨胀是一种可逆膨胀。h.耐热性与抗氧化性：耐热性是表示其在受热时保持其耐热性与抗氧化性：耐热性是表示其在受热时保持其理化性能的能力；抗氧化性是指受氧化剂作用时保持理化性能的能力；抗氧化性是指受氧化剂作用时保持其理化性能的能力。其理化性能的能力。第二章锅炉补给水的化学除盐n强酸性阳树脂最高使用温度：强酸性阳树脂最高使用温度：100120，阴，阴树脂树脂ROH（型）为型）为40、ROH（型）型）为为60 ，RCl为为
13、80。n弱碱性阴树脂：聚苯乙烯类为弱碱性阴树脂：聚苯乙烯类为100，丙烯酰，丙烯酰胺类为胺类为60。n树脂的耐热稳定性顺序为：弱酸性树脂的耐热稳定性顺序为：弱酸性强酸性强酸性弱碱性弱碱性 型强碱性型强碱性 型强碱性。型强碱性。n在凝结水精处理中要注意凝结水的温度不要在凝结水精处理中要注意凝结水的温度不要超过超过40，否则对强碱性阴树脂威胁较大。，否则对强碱性阴树脂威胁较大。第二章锅炉补给水的化学除盐2.离子交换树脂的化学性能：离子交换树脂的化学性能：a.全交换容量：质量全交换容量、干基和湿基交全交换容量：质量全交换容量、干基和湿基交换容量、基团容量、平衡交换容量。换容量、基团容量、平衡交换容量
14、。n质量全交换容量：表示单位质量树脂所具有质量全交换容量：表示单位质量树脂所具有的全部交换基团的数量。的全部交换基团的数量。n平衡交换容量：表示达到平衡状态时单位质平衡交换容量：表示达到平衡状态时单位质量或单位体积的树脂中参与反应的交换基团量或单位体积的树脂中参与反应的交换基团的量，是在给定条件下该树脂可能发挥的最的量，是在给定条件下该树脂可能发挥的最大交换容量。大交换容量。第二章锅炉补给水的化学除盐b.离子交换树脂的选择性离子交换树脂的选择性c.离子交换树脂的工艺性能离子交换树脂的工艺性能n工作交换容量：指在一定条件下，一个交换周期中单工作交换容量：指在一定条件下，一个交换周期中单位体积树脂
15、实现的离子交换量，即从再生型离子交换位体积树脂实现的离子交换量，即从再生型离子交换基团变为失效型基团的量。基团变为失效型基团的量。n再生剂耗、比耗：再生每摩尔交换基团所耗用的再生再生剂耗、比耗：再生每摩尔交换基团所耗用的再生剂质量称为再生剂耗（单位为剂质量称为再生剂耗（单位为/mol）；再生每摩尔）；再生每摩尔交换基团所耗用再生剂的摩尔数称为比耗（单位为交换基团所耗用再生剂的摩尔数称为比耗（单位为molmol），通常以无量纲形式表示。），通常以无量纲形式表示。第二章锅炉补给水的化学除盐3.离子交换树脂的污染和复苏离子交换树脂的污染和复苏a.铁污染：一般有两种情况，最常见的是以胶态铁污染：一般有
16、两种情况，最常见的是以胶态或悬浮铁化合物形式进入交换器，由于树脂或悬浮铁化合物形式进入交换器，由于树脂的吸附作用，在其表面形成一层铁化物的覆的吸附作用，在其表面形成一层铁化物的覆盖层，而阻止水中的离子与树脂进行有效的盖层，而阻止水中的离子与树脂进行有效的接触；另一种情况是以亚铁离子进入交换器，接触；另一种情况是以亚铁离子进入交换器，与树脂进行交换反应，使与树脂进行交换反应，使Fe2+占据在交换位置占据在交换位置上，因上，因Fe2+离子容易被氧化成高价铁化合物，离子容易被氧化成高价铁化合物，沉积在树脂内部，堵塞了交换孔道。沉积在树脂内部，堵塞了交换孔道。第二章锅炉补给水的化学除盐n鉴别方法：从外
17、观看，颜色明显变深，污染鉴别方法：从外观看，颜色明显变深，污染较重时颜色变黑；较重时颜色变黑；n准确的鉴定方法是：测定水中的含铁量，具准确的鉴定方法是：测定水中的含铁量，具体的操作方法是将污染树脂用清水洗净，浸体的操作方法是将污染树脂用清水洗净，浸泡在食盐水中再生半小时左右，倾去盐水再泡在食盐水中再生半小时左右，倾去盐水再用除盐水洗涤用除盐水洗涤23次，从中取出一部分树脂放次，从中取出一部分树脂放入试管或玻璃瓶中，加入入试管或玻璃瓶中，加入2倍树脂体积的倍树脂体积的6mol/L的盐酸，盖严振荡的盐酸，盖严振荡15分钟，取出酸液分钟，取出酸液注入另一试管中，滴入饱和的亚铁氰化钾溶注入另一试管中，
18、滴入饱和的亚铁氰化钾溶液，从树脂生成液，从树脂生成第二章锅炉补给水的化学除盐普鲁士蓝的颜色深浅（由淡蓝至棕黑色），可以普鲁士蓝的颜色深浅（由淡蓝至棕黑色），可以判断树脂被铁污染的程度。判断树脂被铁污染的程度。n复苏方法：树脂表面附着的铁化物，可采用复苏方法：树脂表面附着的铁化物，可采用连二亚硫酸钠连二亚硫酸钠Na2S2O4还原法，即用还原法，即用4%的的Na2S2O4溶液浸泡溶液浸泡412小时，也可配合小时，也可配合EDTA、三乙酸铵和酒石酸等络合剂进行综合处理。三乙酸铵和酒石酸等络合剂进行综合处理。树脂内部积结的铁可用树脂内部积结的铁可用10%的盐酸浸泡的盐酸浸泡512小时，或配合其他络合剂
19、协同处理。小时，或配合其他络合剂协同处理。第二章锅炉补给水的化学除盐n强碱性阴树脂用酸复苏前必须转变成氯型，强碱性阴树脂用酸复苏前必须转变成氯型，这不仅是避免浪费酸量，更重要的是防止在这不仅是避免浪费酸量，更重要的是防止在交换器内发生中和反应时放热而损坏树脂。交换器内发生中和反应时放热而损坏树脂。但弱碱性树脂无此问题。但弱碱性树脂无此问题。n铁对阴阳树脂均会发生污染。铁对阴阳树脂均会发生污染。b.有机物污染：水中的有机物是由生物肢体腐败有机物污染：水中的有机物是由生物肢体腐败后产生的富里酸、腐植酸和丹宁酸等带负电后产生的富里酸、腐植酸和丹宁酸等带负电基团的线性大分子，它们和水中的阴离子一基团的
20、线性大分子，它们和水中的阴离子一样，能与强碱性阴树脂发生交换反应。所不样，能与强碱性阴树脂发生交换反应。所不同的是这些线型的大分子一旦进入树脂内部，同的是这些线型的大分子一旦进入树脂内部，其带负其带负第二章锅炉补给水的化学除盐电的基团与阴树脂带正电的固定基团发生电性复电的基团与阴树脂带正电的固定基团发生电性复合作用，紧紧地吸附在交换位置上，另外这合作用，紧紧地吸附在交换位置上，另外这些线型有机物上通常带有多个基团，与树脂些线型有机物上通常带有多个基团，与树脂的多处交换位置复合，致使它们卷曲在树脂的多处交换位置复合，致使它们卷曲在树脂内骨架的空间，采用一般的再生方法是难以内骨架的空间，采用一般的
21、再生方法是难以将它们从树脂的孔道中退出来，这种现象称将它们从树脂的孔道中退出来，这种现象称为为“瓶颈效应瓶颈效应”。因此产生不可逆转的有机。因此产生不可逆转的有机物污染。物污染。n污染现象：树脂颜色变暗，有点光泽；运行污染现象：树脂颜色变暗，有点光泽；运行时出水电导率增加，时出水电导率增加，PH值降低至值降低至5.45.7，提，提早早第二章锅炉补给水的化学除盐漏硅，交换容量急剧下降。漏硅，交换容量急剧下降。n鉴别方法：将阴树脂装入带塞而留有气孔的鉴别方法：将阴树脂装入带塞而留有气孔的小玻璃瓶中，加入除盐水振荡，连续洗涤小玻璃瓶中，加入除盐水振荡，连续洗涤34次，以除去表面的附着物，最后倒尽洗涤
22、水，次，以除去表面的附着物，最后倒尽洗涤水，换装换装10%食盐水，振荡食盐水，振荡510分钟后，观察盐分钟后，观察盐水的颜色，按色泽判别污染程度见下表：水的颜色，按色泽判别污染程度见下表：第二章锅炉补给水的化学除盐阴树脂有机物污染程度判别阴树脂有机物污染程度判别第二章锅炉补给水的化学除盐n复苏方法：用氯化钠和氢氧化钠混合溶液处复苏方法：用氯化钠和氢氧化钠混合溶液处理效果较好，复苏液最好用除盐水配制。理效果较好，复苏液最好用除盐水配制。n用次氯酸钠处理，对恢复树脂的颜色和交换用次氯酸钠处理，对恢复树脂的颜色和交换容量有显著的效果，但对树脂有较强的氧化容量有显著的效果，但对树脂有较强的氧化作用，所
23、以一种树脂只能处理作用，所以一种树脂只能处理12次。并且在次。并且在处理过程中要对浓度（处理过程中要对浓度（0.51.0%）、温度）、温度（常温）及处理时间要严加控制，一般在严（常温）及处理时间要严加控制，一般在严重污染时采用。重污染时采用。n有机物对阳树脂不会发生污染。有机物对阳树脂不会发生污染。第二章锅炉补给水的化学除盐n阴树脂同时被铁和有机物污染，首先除铁，阴树脂同时被铁和有机物污染，首先除铁，再除有机物，除铁再除有机物，除铁HCl浓度必须要大于浓度必须要大于8%，时间要保证在时间要保证在12小时以上，除铁和除有机物小时以上，除铁和除有机物交替处理，交替处理，HCl最好用分析纯。最好用分
24、析纯。第二章锅炉补给水的化学除盐3.离子交换树脂的商品型号a.凝胶型树脂分类代号骨架代号顺序号联结符号交联度数值第二章锅炉补给水的化学除盐n分类代号：强酸性弱酸性强碱性弱碱性螯合型两性型氧化还原型n骨架代号：苯乙烯系丙烯酸系酚醛系环氧系乙烯吡啶系脲醛系氧乙烯系n如：0017为“强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂”b.大孔型树脂在前面加，没有联结符号和交联度数值，如：113。第二章锅炉补给水的化学除盐第三节 水的化学除盐.水的化学除盐：水中所含各种离子和离子交水的化学除盐：水中所含各种离子和离子交换树脂进行化学反应而被除去的过程。换树脂进行化学反应而被除去的过程。.化学除盐设备的设置原则化学除盐设备的
25、设置原则.阳床设在除盐系统的前边，其原因是：阳床设在除盐系统的前边，其原因是：n强型阳树脂的交换容量几乎是强型阴树脂的强型阳树脂的交换容量几乎是强型阴树脂的倍，在离子交换平衡过程中，反离子干扰倍，在离子交换平衡过程中，反离子干扰作用加强，阳树脂的交换容量大，抗反离子作用加强，阳树脂的交换容量大，抗反离子干扰能力强。干扰能力强。第二章锅炉补给水的化学除盐n如果阴床在前边，在离子交换过程中，有可如果阴床在前边，在离子交换过程中，有可能生成能生成CaCO3、Mg(OH)2和和Fe(OH)3等沉淀，等沉淀，附着在树脂的表面上，使其受污染。附着在树脂的表面上，使其受污染。b.阴床要设在阳床后面，其原因是
26、：阴床要设在阳床后面，其原因是：n使进入阴床的水呈酸性，可使阴树脂交换出使进入阴床的水呈酸性，可使阴树脂交换出来的来的OH-能立即被中和成水，减少了反离子的能立即被中和成水，减少了反离子的干扰作用，使阴离子交换反应能够较彻底的干扰作用，使阴离子交换反应能够较彻底的进行进行。第二章锅炉补给水的化学除盐n对除去水中的碳酸、硅酸等弱酸十分有利。对除去水中的碳酸、硅酸等弱酸十分有利。c.混床设在一级复床的后边，其作用是：混床设在一级复床的后边，其作用是：n提高制水纯度提高制水纯度n如果阴阳床失效监督不及时，容易发生短时如果阴阳床失效监督不及时，容易发生短时间出水恶化现象，混床设置对出水水质可起间出水恶
27、化现象，混床设置对出水水质可起到保护作用。到保护作用。d.除碳器设在强碱性阴床之前，是因为除去了除碳器设在强碱性阴床之前，是因为除去了CO2即是除去了即是除去了HCO3-，可以减轻阴床的负，可以减轻阴床的负担担。第二章锅炉补给水的化学除盐第四节常用化学除盐水处理设备n顺流再生离子交换器顺流再生离子交换器n逆流再生离子交换器逆流再生离子交换器n分流再生离子交换器分流再生离子交换器n浮床浮床n运行过程为：制水落床进再生液运行过程为：制水落床进再生液置换下流清洗成床、上流清洗，再置换下流清洗成床、上流清洗，再转入制水。转入制水。第二章锅炉补给水的化学除盐n体外清洗、制水周期中不宜停床，尤其是后体外清
28、洗、制水周期中不宜停床，尤其是后半期，否则会导致交换器提前失效。半期，否则会导致交换器提前失效。.双层床双室床：都属于强弱型树脂联合应双层床双室床：都属于强弱型树脂联合应用的离子交换床，强弱树脂装在同一交换器用的离子交换床，强弱树脂装在同一交换器内。内。n双层床：利用弱型树脂比重比相应的强型树双层床：利用弱型树脂比重比相应的强型树脂小的特点，弱在上层，强在下层。脂小的特点，弱在上层，强在下层。第二章锅炉补给水的化学除盐n双室床：克服了双层床强弱树脂混脂的缺点，双室床：克服了双层床强弱树脂混脂的缺点，在交换器中加了一块多孔板将交换器分隔成在交换器中加了一块多孔板将交换器分隔成上下两室，弱在上层，
29、强在下层。上下两室，弱在上层，强在下层。.满室床：每次只对下部约满室床：每次只对下部约400mm高度的树脂高度的树脂抽出进行体外清洗，清洗工作量小，树脂层抽出进行体外清洗，清洗工作量小，树脂层基本未打乱，有利于再生，具有对流再生工基本未打乱，有利于再生，具有对流再生工艺的优点。艺的优点。.混床混床.除碳器除碳器第二章锅炉补给水的化学除盐n连续电去离子（连续电去离子（EDIEDI）nEDIEDI（ElectrodeionizationElectrodeionization）是一种不耗酸、）是一种不耗酸、碱而制取纯水的新技术，又称碱而制取纯水的新技术，又称“填充床电渗填充床电渗析析”。它是将传统的
30、电渗析技术和离子交换。它是将传统的电渗析技术和离子交换技术有机地结合起来，既克服了电渗析不能技术有机地结合起来，既克服了电渗析不能深度除盐的缺点，又弥补了离子交换不能连深度除盐的缺点，又弥补了离子交换不能连续制水、需要用酸碱再生等不足。续制水、需要用酸碱再生等不足。EDIEDI适用于适用于处理反渗透出水等低含盐量水，其产水水质处理反渗透出水等低含盐量水，其产水水质满足锅炉用水对电导率、硬度和硅等要求。满足锅炉用水对电导率、硬度和硅等要求。第二章锅炉补给水的化学除盐EDIEDI除盐机理除盐机理一种说法是利用离子交换原理除去水中离子，利一种说法是利用离子交换原理除去水中离子，利用水在直流电能的作用
31、下分解产生用水在直流电能的作用下分解产生H H+和和OHOH-去去再生混合离子交换树脂，从而实现在通电状再生混合离子交换树脂，从而实现在通电状态下，连续制水、再生；态下，连续制水、再生；一种理论是在电场作用下，纯水里离子在树脂相一种理论是在电场作用下，纯水里离子在树脂相的迁移速率要比水中高的迁移速率要比水中高2 23 3个数量级，阴、个数量级，阴、阳离子会与树脂颗粒不断发生交换过程而构阳离子会与树脂颗粒不断发生交换过程而构成成“离子迁移通道离子迁移通道”，即阴、阳离子主要通，即阴、阳离子主要通过树脂相迁移至阳膜和阴膜而进入浓水室。过树脂相迁移至阳膜和阴膜而进入浓水室。第二章锅炉补给水的化学除盐
32、 EDI产品的应用 EDIEDI装置通常用于处理反渗透出水，用于制备装置通常用于处理反渗透出水，用于制备超纯水。超纯水。EDIEDI对进水含盐量、弱电解质含量要求对进水含盐量、弱电解质含量要求比较严格，主要是因为比较严格，主要是因为EDIEDI对弱电解质的脱除能对弱电解质的脱除能力受限于这些物质在水中电离度的大小。力受限于这些物质在水中电离度的大小。EDIEDI要要求进水硬度小于求进水硬度小于1.0mg/L(CaCO1.0mg/L(CaCO3 3)，当原水硬度不，当原水硬度不能满足该要求时，可以使用钠离子软化器等工艺能满足该要求时，可以使用钠离子软化器等工艺去除硬度。去除硬度。为满足上述条件，
33、为满足上述条件，EDIEDI前处理通常为二级反渗前处理通常为二级反渗透透 +除碳器或在二级反渗透前加碱处理。除碳器或在二级反渗透前加碱处理。（单级反渗透出水硬度、（单级反渗透出水硬度、COCO2 2 、SiOSiO2 2含量高难以含量高难以满足满足EDIEDI进水要求。）进水要求。）第二章锅炉补给水的化学除盐 目前世界上主要由美国目前世界上主要由美国IonpureIonpure、GEGE、OmexellOmexell等大公司占领市场。等大公司占领市场。GEGE的膜堆在淡水室中填充了阴、阳离子交换树脂，的膜堆在淡水室中填充了阴、阳离子交换树脂，并在浓水室中设置了浓水循环系统，一方面可并在浓水室中
34、设置了浓水循环系统，一方面可通过增加浓水室的电导率以减小浓水室电阻，通过增加浓水室的电导率以减小浓水室电阻，另一方面浓水室保持较高的流速增强混合效果另一方面浓水室保持较高的流速增强混合效果以减少结垢的可能，浓水中的离子通过从循环以减少结垢的可能，浓水中的离子通过从循环回路排出一部分以达到盐量平衡。回路排出一部分以达到盐量平衡。IonpureIonpure公司的膜堆与其他公司不同之处在于将浓公司的膜堆与其他公司不同之处在于将浓水室中也填充了离子交换树脂，通过树脂的导水室中也填充了离子交换树脂，通过树脂的导电能力维持装置电流，系统较为简化，不需要电能力维持装置电流，系统较为简化，不需要加入加入Na
35、ClNaCl维持浓水室的电导率，也不需要使用维持浓水室的电导率，也不需要使用浓水循环泵。浓水循环泵。第二章锅炉补给水的化学除盐 第二章锅炉补给水的化学除盐EDI 工艺过程回顾n离子交换从水中除去污染离子。n污染离子以及 H+和 OH-在电场作用下通过树脂和离子交换膜迁移到浓水室。n离子集中到浓水室。n如果超过设计极限，会发生结垢现象。n极水(E)含有氢气和氯气，因此需排弃。n主要的能量最终转化为热量，所以要注意最小流量。第二章锅炉补给水的化学除盐阴极化学反应_Cathode2H2O+2e-=2OH-+H2生成氢气pH值高易产生结垢水从阴极得到电子第二章锅炉补给水的化学除盐阳极化学反应+Anod
36、e2H2O=4H+O2+4e-2Cl-=Cl2+2e-生成氧气 生成氯气 pH值低 阳极从水中得到电子 Oxygen gas formation 3.5 mL(STP)/Amp/minute Trace Chlorine formation 1-2 ppm in Eout(400 uS/cm NaCl)Low pH第二章锅炉补给水的化学除盐浓水电导率浓水电导率浓水电导率n主要用来控制E-CELL模块的“电阻”n典型范围在 150-600 uS/cm 加盐水加盐水n在浓水回路中加入高品质的盐水n盐水加入点在浓水排放以后以减少加盐量n盐加入量很小-典型加入量为每天0.1 到 10 磅 （0.045
37、 到 4.54 kg/day）第二章锅炉补给水的化学除盐浓水进口进水口浓水出口出水口极水排放口n流动方向流动方向:1）淡水从模块下方进入2）浓水从模块下方进入3）产水从模块上方导出4）循环浓水从模块上方导出5）极水从模块上方排出第二章锅炉补给水的化学除盐流体接地流体接地第二章锅炉补给水的化学除盐直流柜直流柜第二章锅炉补给水的化学除盐第二章锅炉补给水的化学除盐控制原理运行状态运行状态E-Cell 系统启动:n确认淡水进水5秒钟n启动浓水循环泵和加盐泵n确认浓水循环泵运行n确认进水流量、浓水流量、浓水排放流量和极水排放流量 5 秒钟n启动整流器n确认整流器工作第二章锅炉补给水的化学除盐E-Cell
38、TM 操作影响影响E-Cell性能的四个参数：性能的四个参数：1.进水水质2.电流3.压力4.流量第二章锅炉补给水的化学除盐E-CellTM Operation1)1)进水水质进水水质nCO2 会造成进水水质差nTEA 25 ppm 以 CaCO3 计 (16 for Pharm)n硬度超过 1.0 ppm 会导致结垢n超出允许的最大回收率会造成结垢n硅含量超过 500 ppb 也会引起结垢第二章锅炉补给水的化学除盐E-CellTM Operation2)2)电流电流n每个模块的平均电流必须足够负担进水中的离子含量 n1.5-2.0 Amp/stack 的电流对绝大多数进水已经足够第二章锅炉补
39、给水的化学除盐E-CellTM 操作3)3)操作压力操作压力n淡水压力通常比浓水压力大 5-10 psi(0.3-0.7 bar)n新的 MK-2E 模块的压差n15 gpm 下 30-35 psi n3.4 m3/h 下 2.0-2.4 bar第二章锅炉补给水的化学除盐E-CellTM Operation4)4)流量流量n低于允许的最小流量n由于冷却水不足，部分成分可能会融化n浓水室更容易结垢n确保不超过回收率要求 第二章锅炉补给水的化学除盐关于进水的注意事项进水必须符合反渗透直接透过水的水质n需要避免物理、化学和生物污染n物理污染:PVC 碎片;金属碎屑;污垢;尘土;花粉;焊渣;树脂颗粒等n化学污染:氧化剂，如氯气;多价阳离子，如铁、锰等;环氧树脂及玻璃钢容器制作过程中所用的硬化剂n污染物的来源:敞开式储罐,脱气塔,没有在EDI前配过滤器的软化器等2023-1-24第二章锅炉补给水的化学除盐
