华北理工水质工程学教案08苦咸水淡化与除盐.docx

课程名称：水质工程学I第_周，第24讲次摘要授课题目（章、节）第八章苦咸水淡化与除盐§8-1概述§8-2离子交换除盐方法与系统【目的要求】通过本讲课程的学习，学会建立的方法，特点。【重点】【难点】内容【本讲课程的引入】【本讲课程的内容】第八章苦咸水淡化与除盐§8-1概述软化是去除水中的硬度，去除Cf和Mg"淡化与除盐是去除水中的盐。一、水的纯度概念：常用，水中的含盐量和电阻率（电导率）来衡量。据水的纯度可分为四种：1、淡化水：一般指将高含盐量的水经局部除盐处理，成为生活及工业用淡水。海水、苦咸水的淡化。2、脱盐水：一般蒸僧水，水中强电解质已大部去除。含盐量15mgL,25°C时电阻率0.1-1.OXlOliQcm3、纯水：去离子水，水中强电解质绝大部已去除，弱电解质也去除到了一定程度，含盐量Lonlg/L以下，25电阻率为1.010X6Qcm4、高纯水：超纯水（电子工业用的较多）水中导电的电介质几乎全部去除，微生物，气体，有机物等去除到最低。含盐量在0.lmgL以下，25时电阻率IoXlo6Qcm以上。（理论值18.3×1O6cm）二.淡化与除盐的方法:1海水（苦咸水）淡化：蒸储法，反渗透法，电渗折法，冷冻法，多级闪蒸法。海*演化方建的唯俄化”£*(hVM1)»12、年纯加寤常用离子交换法*邮同方法，出水水质30-37或与电渗折，联合使用。下表为制,（纯度）一2。一（e*Rl*IJSV）2T2*it&V4,Qf>BttAA常为1*夙MIis)MC*Bo.l*i.0建水水质预处电RTtBXItIIdHt34SVltt±1某些谈化除盐工艺如：电渗折，离子交换，反渗透等。对进水有一定的水质要求，否则将损害这些工艺设备，所以对进水要求预处理：1、预处理内容：悬浮物，有机物，胶体物质，微生物，及有害物质铁，镒等。H4*于空H.UKU*rIT色食）-Vl«一2：漏染指数FI：FI一一在规定，施山肺的谢素率（是对水中聚质景£!9KJj<a.>,%4%的加的微孔滤、生VZ<$长力和时间的;2响反核透的一<.1降下初始st<.sI<>>J-JO条件卡，滤膜通过一定<.s<.s一种描述）<.<,MSOQN水需时眸，经过15min后再滤过50Oml水需时间t2,则Fl值计算:、15min3、各种杂质对膜和树脂的危害：（1）悬浮物和胶体物质容易粘附在膜面上或堵塞树脂微孔道，使脱盐效率降低；（2）微生物、细菌容易在膜和树脂表面生长繁殖，降低设备性能；（3）水中无机离子主要是高价离子（如铁、锌等）能与膜和树脂牢固结合，并使之中毒，从而降低其工作性能；钙、镁离子在某些情况下能在膜面上结垢沉淀，在反渗透法中应采取调整PH值措施；（4）水中游离氯能对膜进行氧化，使树脂降解，因而对其含量有严格要求。§8-2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、树脂结构：c固定部分骨架(母体)一一活性基团YI活动离子例：季钱型CH2N(CH3),0H即ROH阴离子交换树脂分为：强碱型阴离子交换树脂：季钱型R)11弱碱型阴离子交换树脂：伯、仲、寂较型R-NH3OH伯筱型R=NH2OH仲铉型RNHOH叔钱型强碱树脂又分为：I型一一碱性大除硅能力大，适用于制取纯水。型一一交换容量大于I型。2、不同结构类型树脂的特点：(1)凝胶型一一具有溶胀性，易破碎磨损，机械强度低，胶联度底，不均匀，容易被有机物堵塞孔道。(2)大孔型一一孔比较大，交换速度快，抗有机污染能力强，价高，再生剂用量高。(3)均孔型(等孔)一一孔道均匀，交换容量高，对有机物的吸附与洗脱效果好。3、强碱、弱碱树脂的工艺特点与区别比较：强碱树脂：（1）与强、弱酸均能进行反应，可去除水中的硅，出水呈中性。（2）交换选择顺序：S021>N03>C>F>HCO3>HSiO3（3）不易再生，用HaoH再生，用量高，一般是理论值的2倍。（4）交换运行曲线：以硅开始泄漏为失效点。弱碱树脂：（1）只能与强酸性阴离子起交换反应（因为OH不易离解出来）不能除硅。（2）交换选择顺序:SO21>NO3>C>OH>F>HCO-3>HSiO-3（3）再生容易，再生剂用量少，浓度可低。（4）交换运行曲线：以C开始泄漏为失效点都在再生后进行两次靖洗22« lt I E4.4、强碱树脂除硅的工艺要求：（1）进水呈酸性，硅化物以HzSa形式存在，如呈碱性，贝ij：R0H+NaHSi03-*RHSi03+Na0HNaOH离解为OH使反应受抑制，会有NaHSa漏出。（2）阳床漏Na'要低。是为了提高除硅效果。（3）再生程度要高。二、复床除盐：什么叫复床:指阳床和阴床串联使用的方式。（一）强酸一脱气一强碱系统：由强酸阳床一除C器一强碱阴床，串联组成。1、各设备功能：(1)强酸阳离子交换：fCa(HCO3)21H2CO3IMgSO4"H9SO4RH+44RMgy+424NaCIHCIRNaNaHSiO3JH2SiO3(2)脱气：H2CO3-CO2f+H2O(3)强碱阴离子交换：H2CO3BlfRHCO3H2SO4RSO4Re)H+424'<4+HQHClRCI2H2SiO3rhs1o3.2、适用条件：原水含盐量不大于500mgl为宜。重碳酸盐占比例大时，制取脱盐水。3、出水水质：为脱盐水电阻率可达0.IX1（）6Q加以上；硅含量在0.lmg/1以下4、原水为什么先进阳床：（1）因先进阴床，形成碱性水，易形成CaCo3、Mg（OH）2沉淀结水垢。（2）阴床中强碱树脂在酸性条件下，容易交换反应，除硅效果好。（3）强酸树脂抗有机物污染能力强，并起过滤作用。（4）先进阳床，可去除COZ后，再进阴床，可减轻阴床负担。（二）强酸一弱碱一脱气系统：1、适用条件：（1）原水中强酸性阳离子含量大。（2）不要求除硅的情况下。2、优点：利用了弱碱树脂容易再生的优点，达到了节省再生剂的目的。再生剂可用NaOH、Na2CO3或NaHCo3。3、脱气塔的位置：若用NeCOs或NaHCo3再生，脱气在弱碱柱之后，柱中反应：RHCO2RCO2H2SO4HClRSO4RCl+H2CO3>C021+H2O若用NaoH再生，脱气在弱碱柱前后均可。（三）强酸一脱气一弱碱一强碱系统:N气区Im.2IUtI，,*-tc1、加双碱目的：弱碱柱去除强酸阴离子，强碱柱主要去除硅。再生采用串联再生方式，省再生剂。2、适用条件：碱度和强酸阴离子含量比较大的情况：有机物含量较高，要求除硅。三、混合床除盐：（一）基本原理与特点：1、什么叫混合床：阴阳离子交换树脂装在同一交换器内，再生时使之分层再生，使用时.，先将其均匀混合，就构成了混合床。2、基本原理：阴阳脂混在一起，就形成了无数多的复床，对水进行反复脱盐。RH+ROH+NaC1-RNa+RC1+H203、特点：（1）出水纯度高：选择性系数_RNalRClI%。_Na-ciRHlROHlNaClKofrKHWRMRCilpH-_H.O回RHfNa+rohJcK祟阳树脂的选择系数；K鲁阴树脂的选择系数；UnKHq水的离子积；K阴、阳混合树脂的选择系数。交联度为810%的H型强酸树脂对Na的选择系数为1.52.O0交联度为8%的OH型强碱树脂对Cr的选择系数为2.Oo22度水的离子积IX10”K=（34）XlO"（2）出水水质稳定：工作条件发生变化时，出水所达的最高纯度值并不变。（3）间断运行影响小：混床投入23分钟可达出水要求，而复床要10分钟。（4）交换终点明显。4、缺点：（1）交换容量利用率低，大约有10%不能利用。（2）对有机物污染敏感。（3）再生操作复杂。（4）磨损较大。5、应用：常把混合床放在复床系统的最后，作为把关用，再生周期可达IOoO多小时。（二）装置及再生方式：1、再生方式：（1）体外再生：1)用专门的再生床进行再生。2)分别在不同的交换器内再生。(2)体内再生:D分别再生：A：碱液通过阴、阳树脂B：酸、碱分别通过阴、阳树脂2)同时再生：酸、碱分别通过阴、阳树脂再生。IW2，戏台皂承II-QT，-CK226混合床体内ILIt分踊再生示意下图为混合床体内酸碱分别再生示意图。M22 b Rmf交$及a东 1 1MKf. 12TM布骤：同时再生：很少见。2、装置：中间多了一个排水装置。()高纯水制备与终端处理：1系统：(1)强酸一脱气一强碱一混合床系统:出水电阻率可达IOXlO6。cm硅含量0.02mgl的水平(2)强酸一弱碱一脱气一混合床系统:出水电阻率可达IoXlO°Ccm硅含量0.005mgl的水平。（3）强酸一脱气一弱碱一强碱一混合床系统：出水同上。目的：节省再生液2、终端处理：（后处理）电子工业用高纯水使用前进行紫外线杀菌，精制混床，超滤。四、氢型精处理器：（HiPOI）1、目的：在复床后设置一高流速阳床，代替混合床，去掉混合床。可克服混合床的复杂的再生工艺。2、原理：复床出水不纯净，主要因阳床漏Na；和阴床再生液NaOH不净所致。再经一道阳床（氢型精处理器）RH+NaOHRNa+H2O3、特点：（1）流速高时，（100mh）出水水质好。（2）当阴床Si2泄漏时，氢型精处理器出水导电率上升，可代替硅表监视终点。4、使用条件：只有当复床出水水质达到规定要求，才能取代混合床提纯水质。五、离子交换双层床：特点：再生剂可充分利用。在同一个交换器内有同性不同型号的两种树脂所组成。（一）、阳离子交换双层床：在交换柱内装有强酸，弱酸两种树脂，因比重不同，而分层，湿真比重差大于0.09gml有利分层。1优点：（1）设备可简化，节省投资。（2）可降低再生剂用量。（3）在强酸树脂层不低于80CnI时，漏Na'量保持低值。（4）弱酸与强酸树脂体积保持恰当，弱酸树脂可全部发挥作用。2、弱、强酸和树脂体积的计算:%纥出二Hc-03%E叩强 - H +C(N优)+0.30.3出水剩余碱度mmol/1Hc一一进水碳酸盐硬度或碱度mmol/1c(Na4)进水Na.离子浓度mmol/1EOP为、EOP强弱、强酸树脂工作交换容量mmol/1C(ZK)=c(yCa2+%Mg2+Na)c(K)进水总阳离子浓度mmol/1。C(TCa2+gMg?+)=Hn+HcV_EopyHc-0.3瓦-Eop累C(EK)-HC+0.34、适用条件:硬度接近1或略大于1,并Na含量不大的水质。如比值小，弱酸性树脂用量少，但不能太少。（二）阴离子交换双层床：强碱、弱碱两种树脂分层组成。1、优点：（1）设备简化，节省投资。（2）提高交换容量，提高出水量。（3）再生剂用量减少，对低质再生液适应性强。（可用工业低质碱液）2、再生注意事项：（1）防止形成SiOz冻胶，树脂失效后，立即再生。（2）再生时加热，交换器内保持40C避免产生胶体硅，并可降低交换出水含硅量。（3）再生液浓度不能太高，先用1%浓度再生，后用3%液再生或用2%液先快后慢再生，碱液与树脂接触时间约lhr。表为外国某电站，系统水质情况。工艺：阳双层床一脱气一阴双层床一混合床。Y支除雄统囹*水分新（EMM），BM«二七”出水M电星望士一3M一C(W)2.44一<<N().H。G4O.M.ee*.<lM0j)3M2MZ«09«()E.OM00C(IKXX).24一*ifM.W«<IM>,I2.M0.K0,sot).HM213,<,1471S0U若原水含盐量高于50OnIg/1。应用预处理：电渗折1A离子交换，应做技术经济比较。反渗透J六、树脂的污染与复苏处理：（一）树脂污染：1、常规污染物：悬浮物，微生物，无机的、有机的污染物。2、污染特征：交换容量下降，颜色变深，出水水质恶化。3、阳树脂污染：主要是无机物，Al3+,F/等重金属离子，静电力作用极强，化学键使活性基团变为Fe、AI型。4、强碱阴树脂污染：主要是有机物。主要范德华力作用，物理吸附胶体Si。？及Fe、AECU等形成的络合物，用NaOH清洗极为困难。(二)复苏处理：1、阳树脂：无机阳离子污染：用盐酸清洗，压缩空气辅助擦洗。有机物污染：用5%NaOH浓液处理，用提高再生液温度的方法可增大有机物的洗脱率。2、阴树脂：硅污染：用40过量碱再生液再生。铁、铝污染：在10%15%HCl的高浓溶液中浸泡12h,除铁效果好。有机污染强碱阴树脂：用(4%Na0H+10%NaCl)碱性氯化钠复苏液处理。【本讲课程的小结】【本讲课程的作业】P题课程名称：水质工程学I第一周，第25讲次摘要授课题目）章、节）§8-3电渗析法【目的要求】通过本讲课程的学习，学会建立的方法，特点。【重点】【难点】内容【本讲课程的引入】【本讲课程的内容】§8-3电渗析法膜分离法：反渗透，超滤和渗析法的统称。这几种方法的特点：都是利用物质的可选择透过性的胰。各种膜分离法的分离对象推动力。h0«母&&«*«*W4电gSi出力全医力干小Q予A分子.tt鼻子小分F渗透一一膜能使溶渗析一一膜能使溶一、离子交换膜及（一）离子交换膜分类：按选择透过性分剂（水）透过的现象称为渗透。质透过的现象称为渗析。其作用机理：.：阳膜：用阳离子交换树脂制成，只准阳离子通过。阴膜：用阴离子交换树脂制成，只准阴离子通过。口户分孑交主m*227<flLtf>CO)()乙历配OM0S乙O.M.S>1.8>»B-IS乙A*Kl.2S*.4S29>11乙应!碑2.S12-Mt-lJ2.0<3.J-*.2H-43T（异相膜：用粘合剂（或膜材料）与树脂粘合成膜并加入衬网面制成，两相不均匀。特点：价低，机械强度好，适水性大，但膜电阻大， 耐热性差。按结构分类均相膜：树脂与成膜材料均匀。I特点：与异相膜相反。半均相膜：按抗腐蚀分类普通膜：L抗氯膜：1、选择透过率：离子在溶液中与在交换膜中迁移数量不相同，在理想情况下，在膜中迁移比例应等于1,但实际上达不到1。阳膜对阳离子的选择透过率（P.）:"生二AXlOo%公式：通电时阳离子所迁移的电量（实测电量）与所有离子迁移总电量（理论量）之比值。t.阳离子在溶液中的迁移数。乙一一阳离子在膜内的迁移数（理想膜，乙应为1）分子为：实际膜条件下，阳离子在阳膜内与在溶液中的迁移数之差。分母为：理想条件下阳离子在阳膜内与在溶液中的迁移数之差。巴越大，越接近1,膜性能越好。2、膜电阻：电阻率X膜厚，单位：-cm?（测定）（二）离子交换膜的作用机理：膜的主要性能：离子的选择透过性，作用机理为道南（唐南Donnan）平衡理论。Z离子不可透过膜，Na；C可自由透过膜。NaZ膜NaCl(1)膜(2)Z-(C1)C(C2-)Z-(C1)CE(C2)Na+(C1)Na+(C2)Na(C1+x)C(x)Na+(C2-X)初始平衡状态当体系处平衡时，膜两侧的Na'和Cr浓度的乘积,即扩散速率必须相等：MMal=M21室2室据电中性法则：+J=c-÷z-JN+4=则：M=at将浓度代入：(Cl+x)x=(C2-xClx+x2=C；-IxC2+X2X=Cj+2C)平衡态膜两侧Cl比值：C卜/-C?XG+2C,G+C?cJ-X-C；C2Cl+2C,噌H当1室NaN浓度非常大时，X-O,2室中的CI几乎不能透过膜来。我们把交换膜的溶液界面看成半透膜，固定于离子交换膜的活动基团(如树脂上的-S0)相当于Z-可交换离子为N3,当膜含有相当多的活性基团时，溶液中的CI几乎不进入膜内，也即膜对离子具有选择透过性。若增大C2,进入膜的CI也随着增加，f膜的选择透过性相应降低。阴离子交换膜的原理也相同。二、电渗析原理及过程(一)原理：在电场力的作用下，使阴、阳离子作相反的一定向移动，利用阴阳离子交换膜对阴阳离子的选择透过性，使阴阳离子在浓室中浓度升高，淡室中浓度降低，来制取淡水。(二)电渗析的过程：通电后：水中的阴离子向阳极方向移动，阳离子向阴极方向移动。阴膜可选择适过阴离子而阳离子不能通过；阳膜可选择适过阳离子而阴离子不能通过。极室中的反应：(1)阴极室进行还原反应：2H4+2et形成了：Na(OH),NaCl碱性溶液。并形成：Mg（OH）2、CaCO§沉积于电极上。（水垢）（2）阳极室进行氧化反应：40H-4e->02t+202C-2eCl2t形成了：HC1；NaCl酸性溶液。（三）耗电：1、极室反应耗电。2、电流通过溶液和膜时的电阻耗能。三、电渗析的构造与组装：（一）构造：部件：压板，电极托板，电极，极框，阴、阳膜，浓、淡水隔板等,整个结构分为膜堆、极区，紧固装量三大部分。1、膜堆：一对阴、阳膜和一对浓、淡水隔板，交替排列，组成最基本的脱盐单元，称为膜对。由许多膜对叠到一起构成膜堆。隔板作用：隔开阴、阳膜，板上设有配水孔，布水槽，流水道及搅动水流的隔网等。由于隔板与进出水的不同，浓、淡水室相连接，其分别相应地分为淡室和浓室。隔板材料：聚氯乙烯、聚丙烯、合成橡胶。隔网形式：鱼鳞、编织、冲膜式网。流水道：有回路式：流程长，流速高，电流效率高，一次除盐效果好。适用：流量小，除盐率高场合。无回路式：流程短，流速低，要求隔网搅动（搅动，水流冲动网,网使水流紊动）作用强，及水流分布均匀。适用：流量大，除盐率低场合。<KUQ2、极区：接直流电流的电极板，设有原水进口，淡水，浓水出口及极室水的通路。组成：电极，极框，电极托板，橡胶垫板等。极框作用：防止膜贴到电极上，保证极室水流畅，及时排掉电极的反应产物。常用电极：石墨、钛涂钉、铅、不锈钢等。3、紧固装置：包括：两端压板和紧固螺栓，把膜堆均匀夹紧，使其不漏水。4、其它设备：整流器、水泵、转子流量计等。（二）、电渗析的组装：级对电极之间的膜堆为一级。段一一具有同向水流的并联膜堆为一段。（一级一段组装方式：（多级一段一级多段多级多段B一-«一一«2212电忻M加装方式四、电流效率与极限电流密度（一）电流效率：实际除盐量与理论除盐量之比：1、实际除盐量：h（克）叫=（c,-c2>m00（g）q个淡水室的出水量（ls）C1;C2（淡水室）进出水含盐量mmol/1t通电时间SMB物质的摩尔质量g/mol2、理论除盐量：m（g）ItMlim=2FI一一电流，AF法拉第常数，96500C（库仑）mol3、电流效率：叫q（C1-CJF77=l=-!×100%m1000/n与膜对数无关，膜对数与电压成正增长。4、电能效率：与电流效率不同，是衡量电能利用程度的指标。电能效率=营售需实际耗电量目前：电渗析的电能效率很低。（二）极限电流密度：1、电流密度：单位膜面积通过的电流强度称为电流密度九2、膜界面极化现象：以阳膜淡水室一侧为例：过大的电流密度会导致阳膜淡室侧膜表面的离子浓度低到接近于零。要保持电流通过，则在界面层中由水离解为H'和OH,使之传递电流，这种现象称为极化现象，它主要发生在阳膜的淡室一侧。同时产生的另一种膜界面现象是水离解出的0万在电场力的作用下迁移过阴膜，造成阴膜浓室一侧PH上升。产生沉淀反应。Mg2+2OH-=Mg(OH)2JCa2+OH-+HCO；=CaCO3J+也。(1)膜内迁移量：-GFi电流密度，F法拉第常数。r÷一一阳离子进膜内迁移数。膜内迁移量，相当于单位时间，单位面积所迁移的物质的量。1£2213法卷帔此示(2)溶液中的迁移量：-t+Ft,一一阳离子进溶液中的迁移数，由于上乙上，+造成C浓度差。FF据菲克扩散定律：扩散物质的通量为：Oj(CY)un°l/加s1OOOD扩散系数c2sC；C界面层两侧物质的量浓度mmol/1边界层厚Cm(3)当处于稳定状态时：即上卜7+)=。F'fIOOOJi电流密度，mA./cm2当了增大时，C'下降，i达某一值时，C,=O当/继续增大时，水达0产生电离，HOH-传递电流。这种现象一一水的极化现象，也称浓差极化。(4)极限电流密度：九(C=O时的。,_FDC%=ET而而一一界面膜厚度与水流有关。ckO=V"V水的流速，厘米/sn是变量与温度有关，n-0.30.9与隔网形成的水紊动有关。k系数，与隔板形式及厚度等因素有关。代入原式中：_F。l,in,1000(r+>C浓度，水在流道中流动，C逐渐降低，变化规律：沿流向按指数关系分布，C采用对数平均值。C_G23gJQC1SC2淡室进出水浓度mmol/1令：KyDxx)(r+X“m=K8K称为水力特性系数，主要与膜的性能，隔板形式与厚度、隔网形式，水的离子组成，水温等有关。K和n可由实验确定。(5)极限电流密度的测定:/电压一一电流法，电压流速法，<PH电流法，极谱法，J激光干涉法等。常用：电压电流法。步骤:1）在进水浓度稳定的条件下，固定浓、淡水的水流和进口压力。2）测定电压一一电流，相关数据组。3）建立膜对电压电流密度曲线。4）求极限电流强度：ili.由曲线两端等实验点作两直线交于P点，过P点引垂线，即得到九0和相应膜对电压Vp。许多流速下重复上述实验，可得许多九、和相应的淡室对数平均离子浓度C值，再用图解法可确定K值和n值。nn-r电就密度的这五、极化和沉淀我们谈到了极化，当电流超过九时，1、水极化产生H'和OH（阳膜淡室侧）而在阴膜的浓室侧则出现沉淀。Mg2+2OH-=Mg（OH）2ICa2+O”+HCQ-=CaCO3>L+H2O2、危害：增加膜电阻，增加消耗电能，使膜的有效面积缩小。9*CACACAC+-：«i»*1*H-按电Ncaccacac-4LMLmlaV+田2215倒建也做府除结垢情况水毫c-urilA-表二3、防除垢措施：(1)控制操作电流，防极化，减缓生成水垢。(2)定期倒换电极，但浓淡室也相应倒换。(3)定期酸洗：用1L5%盐酸溶液清洗，酸洗周期1周1月一次。六、电渗析工艺设计与计算(一)电渗析的总流程长度的计算：(进出口长度)隔板厚度d(cm),流道宽b(cm),流道长1(cm)膜有效面积为blcm2平均电流密度2：Z=!。叩(tnAcm2)blI电表所示电流量，一个淡室的流量：qq=胆出S)IOOOv'V流速cm/s电流效率公式：(己学).="Cf)F1000/将q、I代入-（C1-C2）FLIOOoI2ibl1000×1000极化时电流强度ic代入得：极限电流密度工况下的脱盐流程长度：Ilia3黑g陪加）IOOOz/aC2电渗析并联膜对数:小%=278名（对）abvQ一淡水产量m3h278换算系数实际工程中：可据淡水产量，及处理要求选用定型产品并确定台数，及串并联组合方式。串联提高水质，并联一一增加产水量。（二）设计参数的初步确定：1、脱盐率：取决于隔板厚度，流程长度，流速及电流密度，某一类隔板，均有多种规格。隔板主要规格单段脱盐率（%）400×800X0.9mm400X1600×0.9mm800×1600×0.9mm25-3040-5040-45400×800X0.5mm40-454(X)×1600×0.5mm60-70800X1600*0.Srmn55-65表介绍了无回路网式聚丙烯隔板，在流速6cms,进水盐量2000mglNaCl<,25C时的单段除盐率。手册上还有许多，供设计者初选。2、操作压力：均可由说明书取得（试验确定）无回路网式操作压力一般选用0.2MPa,不超过0.3MPao3、流速：取410cms（无回路网式）4、每段膜对数：每段膜对数不超200对，每台电渗析器的膜总对数适宜在400对以下。5、电渗析适宜水质：原水：含盐量5004000mgl。当含盐量大于4000mgl应与反渗透法进行技术经济比较。电渗析法：难去除胶体硅和有机物。出水含盐量不低于1015mgl°段析H0时净值2244361*9IOancx*OR*04)41X.件0力O0(Mn«OoM6«»911UU20UM»”Sr分电“新11震4与技术布22S*t(*,)(%)ACMAIW尺寸（0»）)*)*414«S7»33及400*IMOSNJSJB400“MoS414«MVtxIMC«00、IMQS400*1(00tW4<4t400«ecoIORW4d>>1M0IOM3星400KHC(IU70及400*IMQ七、电渗析技术的新发展1、频繁倒极：每小时34次，目的：清除，防止结垢，有争议。2、浓水加盐酸（少量）循环，以提高水的利用率。3、高温电渗析：7075C热水，电渗折电耗下降对膜要求耐高温。4、不解体清洗：用化学清洗液除膜附着物（软垢）5、与其它技术联合组成除盐工艺。【本讲课程的小结】【本讲课程的作业】P题课程名称：水质工程学I第一周，第3讲次摘要§84反渗透与超滤§8-5蒸储法授课题目（章、节）【口的要求】通过本讲课程的学习，学会建立的方法，特点。【重点】【难点】内容【本讲课程的引入】【本讲课程的内容】§8-4反渗透与超滤一、反渗透：（一）渗透现象与渗透压（物理化学已学过）1、半透膜：只能让水分子透过，而阻止溶质透过的膜一一称为半透膜。2、渗透过程：实验ffl22-17 0马与反选现H（1）有渗透现象；（2）平衡时压差为nPa；（3）反渗透。称为渗透压。这个渗透现象是一个自发的过程。纯水的化学势（位）为H°咸水的化学势（位）为U贝h=o+RTlnxX咸水中水的摩尔分数，T热力学温度KoR理想气体常数，R=8.314JmolKx<lInX为负值。,0>即纯水的化学位高于咸水的化学位，所以纯水向化学位低的咸水一侧渗透。水的化学位的大小决定着水的传质方向。3、渗透压：平衡态，膜两侧的水的压力差，即为在指定温度下，溶液（咸水）渗透压：=icRT（Pa）c溶液物质的量浓度，molm3i系数，海水8（二）反渗透：在咸水侧施加压力P>,迫使咸水中的水向纯水一侧渗透的过程称为反渗透。1、理论：反向加压大于兀，克服渗透压。迫使渗透反向。加压一咸水化学位>纯水化学位2、理论耗能：（25C）海水的盐度34.3%。（计算仅用34.3）叱丽二三上（仙俨/苏）A系数，A=O.00537T绝对温度，KoS海水盐度。R理想气体常数，R=2.31×106kwh/molKV 水的偏摩尔体积，V =0.018×103m3molWlim=0.7kWhm31kWh=3.6XlO6Pam即为海水的极限渗透压。实际工程应用要大该值。（三）反渗透膜及透过机理:醋酸纤维素（CA）Ite芳香族聚酰胺膜1、机理：选择性吸附一一毛细管流机理«2219匹棒性及着生管/他理膜表面具有亲水性，选择吸附水分子（两个水分子厚Innl的纯水层）。并排斥盐分，在施加压力的作用下，纯水由毛细孔不断流过反渗透膜。毛细孔孔径应为纯水层厚Innl的2倍以下（2nm）o实际23nm以下。称为临界孔径。若孔径大于临界孔径，透水性增大，盐分也可透过。2、反渗透应用范围：（1）CA膜适用于含盐量小于IOOOOmg/L以下的苦咸水淡化。（2）含盐量大于IooOOngL可用复合膜反渗透。复合膜:两种半透膜复合成一张膜。（3）可构成联合除盐系统：如反渗透一一离子交换。反渗透一一先除胶体微粒，二氧化硅，高分子有机物，及大部分溶解盐。目的：减轻后续离子交换工艺的负荷。离子交换脱盐，出水为纯水。（四）反渗透淡化装置，工艺流程与布置系统。1、分类：四种形式：（1）板框式：装置类似电渗析，许多膜层叠在框板架中。（2）管式：分串联和并联毛细管（类似中空纤维式）82220大宣示量(4)中空纤维*,1.中空孵曜鼠作各类形式性能:*B<MitattVs<».10(,*l，住X(MM6vis/(*'rf>E3J1.12)01K1I.2Vob)Wt9.5Ett)MXM*>>IB1310.EMt4n*2F.2、反渗透工艺流程：(1)预处理：反渗透进水水质。0.¥9内东京!«农V»4一*J*-'H"-。"“E，«2CW，,Q<sW»iA一s->O41*TIl«<V)4.IS-N<TV、<IS<1.1，TL><.1<e.，10e<iu<>)<.)<M“y,V。IPH=5.56.2目的：防止某些溶解固体沉积于膜面，影响产水。(2)膜分离：区海透稿（3）后处理：PH调整，终端离子交换床；还有：杀菌，微孔过滤超滤。原因：膜孔不均匀，加压力后，膜孔放大，有的孔道变大，使出水水质不是理想状态。有来自树脂本身的溶解物，碎粒以及细菌的繁殖，终端超滤装置使出水纯度有保障。3、反渗透系统布置：（1）单程式：水的回收率低。(J)ffi1221反透布女羸悦（2）（部分）循环式：提高了水的回收率，但淡水水质有所降低。为什么部分循环：要求浓室内有一定的流速，防止膜面产生浓差极化（结垢）。（3）多段式：（串联式）水的回收率高，产水量大时用，膜组件逐段减少。原因：维持一定流速防止膜表面浓差极化。（五）反渗透装置的参数确定：（理想时）1、水的通量：JW即水透过膜的通量cm3（cS）Jw=Wp（P-）水通量与作用压力差成正比。实际：Jw=WP(ZP)一一膜对溶质的排垢系数。式中：Wp水的透过系数，cm3/(cm2SPa)实验测得。P膜两侧压力差，Pa一一膜的渗透压，Pa2、溶质通量：JS溶质透过膜的通量nig/cm?sJs=KpCKp溶质的透过系数。cm/sC一一膜两侧的浓度差。mgcm3溶质通量与浓度差成正增长。P/-J,/fC-JsZ增大产水量不一定引起淡水水质变差，因工变大了3、脱盐率：R溶质去除率。膜两侧含盐浓度差，与进水含盐浓度的比值。R=CbCfX100%CbCb进水含盐量；mg/1Cf出水含盐量；mg/1(淡室)由物料平衡关系：Q进水量，QfL淡化水量，则：QC6=(Q-Qr)C+ QC(1)Cc浓盐水浓度。若由以表示膜进水侧含盐量的平均浓度，c=QC-)C(2)+(