水处理技术培训资料 40页

'化学培训资料绪论第一节水在热力发电厂中的作用在火力发电厂中，水进入锅炉以后，吸收燃料燃烧放出的热量，转变成蒸汽，导入汽轮机；在汽轮机中，蒸汽的热能转变成机械能；汽轮机带动发电机，将机械能抓变成电能。凝汽式发电厂中，水汽呈循环状运行：锅炉产生的蒸汽经汽轮机后进入凝汽器，被冷却呈凝结水，凝结水由泵送到低压加热器，加热后送入除氧器，再经给水泵将已除氧的水送到高压加热器进一步加热后送回锅炉，完成循环。根据水在水汽循环系统中所经历的过程不同，这些水有不同的名称：1.原水：未经过任何处理的天然水，它是热力发电厂中各种用水的来源。2.锅炉补给水：原水经过各种方法净化处理后，用来补充热力发电厂水汽损失的水。按净化处理方法的不同，可分为软化水、蒸馏水、除盐水等。3.凝结水：汽轮机中做功后的蒸汽经冷却凝结成的水。4.疏水：各种蒸汽管道和用汽设备中的蒸汽凝结成的水。5.返回水:热电厂向热用户供热后，回收的蒸汽凝结水。6.给水：送进锅炉的水成为给水，主要由凝结水、补给水和各种疏水组成。7.锅炉水：在锅炉本体的蒸发系统中流动着的水，习惯上也称炉水。8.冷却水：用作冷却介质的水，主要指通过凝汽器用以冷却汽轮机排汽的水。第二节热力发电厂中水处理的重要性热力系统中水的品质，是影响发电厂热力设备安全、经济运行的重要因素之一。没有经过净化处理的天然水含有许多杂质，这种水如进入水汽循环系统，将会造成严重危害。为了保证热力系统中有良好的水质，必须对水进行适当的净化处理和严格的监督水汽质量。水汽品质不良引起的危害1.热力设备结垢2.热力设备腐蚀3.过热器和汽轮机的积盐第一章水质概述第一节常用化学名词概述1.溶液：一种物质分散在另一种物质中的体系称作分散体系，均一的分散体系称为溶液。溶液中被分散的物质叫溶质，用以分散溶质的物质叫溶剂，发生这种分散的现象叫做溶解。2.质量分数和百分含量：用溶质的质量占全部溶液［溶质＋溶剂］质量的比值来表示溶液中溶质的含量叫做质量分数［无量纲］，如以百分数表示则称为百分含量。3.用单位体积或单位质量溶液中含有的溶质质量表示含量，如mg/L、ug/L、g/L、g/kg、ppm(10—6)、ppb［10—9］。4.物质的量［摩尔］：单位是摩尔，是表示物质多少的物理量，是七个SI基本单位之一，摩尔所表示的是原子、分子、离子和其他粒子或这些粒子的特定组合。5.浓度：用1L溶液中所含溶质的物质的量表示溶液中溶质的含量，叫做物质的量浓度或简称浓度。6.化学平衡常数：化学反应达到平衡时，各反应产物的浓度乘积和各反应物的浓度乘积的比值，在一定温度下是一个常数。7.电解质：一类物质在干燥状态下不能导电，而在水溶液中或在加热熔融状态下却能导电，此类物质叫做电解质。8.非电解质：在干燥的和溶液中都不能导电的物质。9.电离：1）强电解质：在溶液中几乎完全能电离成离子。 1）弱电解质：在溶液中只有部分电离，并具有可逆的过程，即既有分子电离成离子的过程，又有离子结合成分子的过程，如氨水、醋酸的电离反应。2）电离平衡：弱电解质达到电离的正向速度等于其逆向速度的状态，这种平衡称为电离平衡。2.水的电离，pH：H2O＝H＋+OH—K=［H＋］·［OH—］/［H2O］KSH=［H＋］·［OH—］pH的意义是氢离子浓度的负对数，即：pH＝－lg［H＋］3.溶度积：在难溶电解质的饱和溶液中，当温度一定时，其离子浓度的乘积是一个常数。1）溶液中组成某难溶电解质的离子浓度的乘积等于其溶度积时，此溶液叫做饱和溶液。2）当溶液中组成某难溶电解质的离子浓度的乘积小于其溶度积时，此溶液叫做未饱和溶液。这时如果再加入此难溶电解质，还可继续溶解，直到饱和为止。3）当溶液中组成某难溶电解质的离子浓度的乘积于大其溶度积时，则产生沉淀，但沉淀析出后，此溶液还是饱和溶液。4.活度：当电解质溶液的浓度较大时，用浓度来进行平衡计算会出现较大的偏差，这有许多原因，其中主要是电解质溶液中的正负离子间存在静电作用力。为了校正这种偏差，将C乘以一个系数，用α＝f·C，式中α为活度，f是活度系数。第一节天然水中的杂质1.水中杂质的分类：悬浮物、胶体和溶解物质2.悬浮物：颗粒直径在10mm—4以上的微粒［包括漂浮物、有机物、可沉物、砂子、粘土］3.胶体：粒径在10－6～10－4mm之间的微粒，是许多分子和离子的集合体，比表面积很大，有很强的表面活性，吸附有多量离子而带电，互相排斥，不易下沉。4.溶解物质：在水中呈真溶液状态的离子和分子，其颗粒直径不大于10－6mm。第二节水质指标1.悬浮物一般用浊度表示（FTU、JTU）。2.溶解盐类：1）含盐量和溶解固形物；2）蒸发残渣（100～105℃）；3）灼烧残渣（800℃）；4）电导率3.硬度：1）酸盐硬度；2）非碳酸盐硬度4.碱度和酸度：1）碱度：水中含有能与强酸反应其中和作用的物质的量。天然水中的碱度主要由OH－、CO2、HCO3－量以及其他一些弱酸盐类量的总和。2）酸度：水中含有能与强碱反应其中和作用的物质的量。5.有机物和耗氧量：1）化学耗氧量COD2）生化需氧量BOD3）其他估量有机物的方法（TOC）。第三节天然水中的几种主要化合物1.碳酸化合物，存在形态CO2、H2CO3、HCO3－、CO32－1）促使CO32－和HCO相互转化的重要因素是游离CO2，当CO2增多时，向HCO3－方向转化，会促使CaCO3溶解，当CO2消失时，向CO32－方向转化，生成CaCO3沉淀。2）水中CO2是否达到平衡的测试方法：将水通过粒状大理石过滤，然后将过滤前后的水样相比较，如PH升高或碱度增大，则表示水中CO2 大于此平衡值，因而使大理石的CaCO3成分溶解了；反之，如PH降低或碱度减小，则表示水中CO2小于平衡值，有CaCO3析出。1.硅酸化合物：1）硅酸通式XSiO2·YH2O，当X＝1，Y＝1，分子式为H2SiO3，称为偏硅酸；当X＝1，Y＝2，分子式为H4SiO4，称为正硅酸，当X大于1时，硅酸称聚合态，称多硅酸。2）当PH不是很高时，溶于水中的SiO2主要呈分子态的的简单硅酸，当水中SiO2的浓度增大，它会聚合成二聚体、三聚体、四聚体等，这些聚合体在水中很难溶解，随着其聚合度的增大，SiO2会由溶解态转变成胶态，以至于成为凝胶而从水中析出。当PH增大超过9时，由于H2SiO3电离成HSiO3－的量增加，其溶解度随之加大。3）活性硅：能够直接用比色法测定的SiO2水中分子量较低的硅酸化合物］2.水中铁的化合物1）天然水中铁离子有Fe2＋、Fe3＋两种形态。2）Fe2＋主要存在于溶解氧较小、PH较低的水中（深井水）3）当溶解氧较大时，Fe2＋－e　→Fe3＋，Fe3＋易水解形成酸性水在炉水中造成危害。4）PH大于8时，Fe2＋被水中溶解氧氧化速度很快，5）PH在7左右时，水中几乎只有溶胶状Fe（OH）3。6）在含有腐植酸的沼泽水中，其PH接近4，Fe2＋会和腐植酸结合成络合状态存在，这种络合物不易被溶解氧氧化。3.氮的化合物1）其来源为各种有机物，硝酸盐的溶解和工业排水混入铵离子。2）在有氧和细菌的参与下，可将氨类物质转化为亚硝酸盐或硝酸盐。第一节天然水的特点水质分类：1.按含盐量分：1）低含盐量水：含盐量小于200mg/L2）中等含盐量水：含盐量200～500mg/L3）较高含盐量水：含盐量500～1000mg/L4）高含盐量水：含盐量大于1000mg/L2.按硬度分：1）极软水：硬度在1.0mmol/L（1/2Me2＋）以下。2）软水：硬度在1.0～3.0mmol/L（1/2Me2＋）3）中等硬度水：硬度在3.0～6.0mmol/L（1/2Me2＋）4）硬水：硬度在6.0～9.0mmol/L（1/2Me2＋）5）极硬水：硬度在9.0mmol/L（1/2Me2＋)以上3.按水处理工艺分：1)碱性水：碱度大于硬度2)非碱性水：硬度大于碱度第一章水的沉淀处理沉淀处理：将水中杂质转化为沉淀物而析出的各种方法。沉淀处理的内容：悬浮物的自然沉降、混凝处理、沉淀软化等。第一节胶体化学基础1.胶体稳定性的原因：（1）胶体表面带电；（2）胶体表面有水化层；（3）胶体表面吸附有某些促使胶体稳定的物质； 1.胶体的亲水性和憎水性胶体表面的水化层的形成是由于胶体对水的亲和力。所谓亲水胶体实际上是一些可溶性的大分子化合物。2.胶体的双电层结构（1）胶核：胶体中心通常是许多分子组成的集合体，称为胶核。（2）内层与外层离子：（3）吸附层和扩散层：吸附层：有吸附作用形成，包括内层离子和外层离子中活动性较差的这一部分离子。扩散层：离核较远，离子分布受热运动影响较大，较活泼，数量随离胶核表面距离增大而减小。（4）胶团：胶态物也是电中性，在双电层中正负电荷量必相等，此种包括双电层中全部离子在内的电中性颗粒称为胶团。（5）滑动界面与胶粒：a.当胶体运动时，在其扩散层中有一个滑动界面，在界面内的颗粒才是一个独立运动的单元，它是带电的，此种颗粒称为胶粒。b.用FeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体为例，以式子表示：｛mFe(OH)3.nFeO+.(n-p)Cl－｝p+pCl－胶核胶粒胶团c.胶粒可以带有正电荷，也可以带有负电荷。在天然水中，胶粒都带负电，例如胶体粘土和腐植质等。（阴树脂污染的原因）3.胶体的电位（1）在胶体颗粒和溶液之间有以下三种特征电位：胶和表面处的电位（ζφ0）即热力学电位；吸附层与扩散层分界处的电位（φd）;滑动界面处的电位（ζ）,此电位称为动电位。（2）φd是特征值无法测定，对于天然淡水来说，因水中电解质很少，可以设定φd和ζ两种电位大致相等。（3）ζ电位的大小不仅决定于胶体的本质，且与溶液中的离子组成有关，如pH，原因是胶体大都有两性化合物组成，它们的带电是由于两性集团的电荷，而pH的改变影响了两性集团的电离度。（4）一般而言，胶体的ζ电位都会随水溶液中盐类含量的增大而减小，此种影响主要是由于水中电解质数量增多时，它的渗透压增大，因而促使胶体扩散层中的水向溶液本体中渗透，结果使扩散层压缩，ζ电位下降，当扩散层压缩到一定层度时，ζ电位可以降到零，这一点称为该胶体的等电点，此时，胶体实质上以不带电性能。4.胶体颗粒间的作用力：在溶液中，两个同号胶体（即电荷符号相同的胶体）之间，有同性电荷间的静电斥力和分子间的范德华引力。5.胶体脱稳：要除去水中胶体，必须是胶体脱稳。胶体脱稳途径：（1）压缩双电层：投加电解质，压缩扩散层，降低ζ电位。投加电解质的反离子（与胶粒电荷符号相反的离子）价数愈高，聚集效果愈显著。（2）吸附与电中和：与胶体物质的吸附作用以及因此，而发生电中和（物质间相互聚集时，静电中和并不总是一个主要因素）。（3）网捕作用：混凝处理的沉淀物的网捕作用。（4）吸附与架桥：投加吸附胶体的链状大分子，通过架桥作用使胶体聚成大颗粒沉淀。 第二节水的混凝处理1.水中悬浮物的沉降：沉降速度与颗粒大小有关，胶体实际上不沉降，沉降应在静止和流速很慢的条件下完成。2.天然水中的悬浮物：大小不一的颗粒混合物，采用自然沉降法和普通过滤法无法彻底除掉较小的悬浮颗粒，更不能出去胶体。3.混凝原理：投加混凝剂，促使微小颗粒变成大颗粒下沉。混凝处理是一个复杂的过程，常常混有各种聚沉反应，如压缩双电层，吸附和电中和、网捕作用、吸附与架桥等。4.影响混凝效果的因素：（1）水的pH值：a.pH值对Al(OH)3溶解度的影响；b.pH值对胶粒电荷的影响；c.pH值对水中有机物的影响：水中的有机物如腐植质，当pH值低时为负电的腐植酸胶体，此时易于用混凝剂除去；当值高时，为溶解性的腐植酸盐，去除效果较差。（我厂重点，NaOH、HCl调pH）d.pH值对胶体凝聚速度的影响；（2）混凝剂的用量：当水中胶体含量很少时，需要投加大量混凝剂才能通过网捕作用达到良好效果。（3）水温：a.铝盐受水温影响大，低于5度，凝絮细而松，效果不佳。b.铁盐作混凝剂时，水温对混凝效果影响不大。（4）水和混凝剂的混合速度：搅拌速度最好是先快后慢（快速混合，防止凝絮破碎）（5）水中杂质：因离子量大不利，有机物不利（用加Cl2、O3破坏之）（6）接触介质：（水中保持一定数量的泥渣层）澄清池原理，起吸附、催化及泥渣颗粒作结晶核心等作用。5.混凝剂：常见混凝剂使一些在分子中有高价阳离子的无机盐类。（1）铝盐：硫酸铝、明矾、铝酸钠（或称偏铝酸钠）。（2）铁盐：铁盐的适用pH值范围很广，可为4－10。特点：a.生成凝絮的相对密度比Al(OH)3大。b.温度的影响不大。c.pH＞6.0时，Fe3＋会和腐植酸生成不沉淀的有机化合物，所以铁盐是不适于作为处理带有机物水的混凝剂。（3）铁、铝盐（二者1：1）时效果较好。（4）无机高分子混凝剂―――聚合铝和聚合铁。聚合铝碱化度在50％――80％最好。B=[OH]/[1/3Al]×100％（5）镁盐Mg(OH)2pH应高于10.5（6）电混凝：将金属铝或铁作为电极置于被处理水中，然后通以直流电，此时的阳电极进行电化学溶解，溶解下来的Al3+或Fe3+起的作用与化学混凝基本相同。影响电化学溶解的因素：水温、pH值、电流密度、水中离子的组成。（7）混凝辅助剂（助凝剂）活性SiO2、膨润土、沉淀池污泥都是好的助凝剂。助凝剂的作用：加快凝聚过程、增加凝絮牢固性，本身不起混凝作用。6.有机高分子絮凝剂（1）类别：应是线性或使带枝节的线性聚合物，链节1000－5000为宜，过多水溶性差，过少凝聚作用不佳。a.根据电离后粒子所带电荷不同可分为阳离子型、因离子型和非离子型三类。b.昂奥分子组成可分为聚乙烯、聚酰胺、聚胺和聚丙烯等型。（2）影响絮凝效果的因素，主要机理是吸附与架桥a.高分子在溶液中的形态b.絮凝剂在微粒表面的吸附作用c.官能团的作用。（3） 应用：在我国应用最多的是聚丙烯酰胺（三号絮凝剂），常作为助凝剂与其它混凝剂和用。如浊度效应在混凝剂后加，浊度高先加，搅拌速度不宜过快。第二节水的沉淀软化1.沉淀软化原理：把天然水中钙、镁离子转变成难溶于水的化合物，使其沉淀下来，降低水硬度的过程。2.沉淀软化种类：热力软化法（加热至100度以上）、化学软化法。3.石灰处理：CaO加水反应生成熟石灰。（1）反应顺序CO2Ca(HCO3)2Mg(HCO3)2（2）反应式：CO2＋Ca(OH)2CaCO3＋H2OCa(HCO3)2＋Ca(OH)22CaCO3＋H2OMg(HCO3)2＋Ca(OH)22CaCO3＋Mg(OH)2＋H2O石灰处理起到的作用，主要是消除水中钙镁的碳酸氢盐。4.石灰处理的沉淀过程：（1）一部分沉淀物当水中有有机物存在时，它们吸附在胶体颗粒上，起到保护胶体的作用，所以该现象不利，会造成水质不稳定，可能在管道、过滤器的滤层沉淀。（2）石灰处理与混凝剂联合处理效果较好，一般用铁盐，因为水中pH值较高。a.絮状沉淀物b.粒状沉淀物CaCO3含量大。5.石灰的用量（1）只要求CaCO3析出：DSH石灰加药量，mmol[1/2CaO]（2）只要求CaCO3、Mg(OH)2析出DSH＝［1/2CO2］+[1/2Ca(HCO3)2]＋2[1/2Mg(HCO3)2]+[NaHCO3]+αα－石灰过剩量，一般取0.2mmol[1/2CaO]NaHCO3－过剩碱度石灰的用量要适当，不能太多或太少，太少使反应不完全，太多残留Ca(OH)2。6.水温：提高水温对石灰处理有利。7.经石灰处理后的水质的评定标准。（1）悬浮物和不稳定度（2）游离CO2（应全部除去）（3）残余碱度（4）硬度（5）耗氧量（6）硅化物（7）铁（8）镁（与加入量有关大可形成Mg(OH)2沉淀。8.其它沉淀软化处理（1）石灰－纯碱处理（用纯碱消除永硬）CaSO4(CaCl2)+Na2CO3CaCO3+NaSO4(2NaCl)MgSO4(MgCl2)+Na2CO3CaCO3+Mg(OH)2+NaSO4(2NaCl)（2）石灰－氯化钙处理（除掉过剩碱度氯化钙可用硫酸钙代替）2NaHCO3(2KHCO3)+CaCl2+Ca(OH)22CaCO3＋2NaCl(2KCl)+2H2O（3）协调磷酸盐处理（130－150度进一步降低硬度，炉水磷酸盐处理原理）3CaCO3+2Na3PO4Ca（PO4）2＋3CO33Mg(OH)2+2Na3PO4Mg3（PO4）2＋6NaOH第三节沉淀原理1.悬浮颗粒的絮凝性：（1） 絮凝体：颗粒在沉降过程发生粘结现象，这种性能称为絮凝性，这类物质称为絮凝体。（1）离散颗粒：沉降时不会结合的颗粒。（2）絮凝体包含着大量水分，密度与水接近。2.离散沉降：离散沉降是指离散颗粒在悬浮液中的沉降过程，此时，由于颗粒不会相互干扰和粘结，它们的沉降特性只与颗粒料本身和水的特性有关。u=1/18×(PK－P)/μ×gd2u－沉降速度PK、P－分别为颗粒与水的密度g/cm3d－颗粒直径cmg－重力加速度cm/s2μ－水的动力粘度g/cm.s3.絮凝沉降：应通过试验来测定水中颗粒在某一流程中的沉降特征。层桩沉降：上层为等浓度区，此层为过渡区或变浓度区，最下层为压实区。第五节沉淀处理设备1.沉淀处理设备分为沉淀池和澄清器两类。2.沉淀池分为间歇式和连续式两类。3.澄清器有泥渣层（沉淀池无），是连续运行的。4.平流式沉淀池：水按水平方向流动。结构有四部分：进水区、沉淀区、出水区、存泥区。5.斜管和斜板沉淀池：1）原理：沉淀区中设置斜管或斜板，沉降过程在这些装置中进行，可以使水中悬浮物的分离速度加快，从而缩短沉降时间和减小设备体积。2）结构：斜管（板）、集水器、集水槽、排泥管、集泥斗。3）沉淀池进水流向以与斜管（板）中水的流向成钝角为宜。6.泥渣悬浮式澄清池：澄清池是利用悬浮泥渣层与水中杂质颗粒相碰撞、吸附、粘合，从而提高澄清效果的一种沉淀设备。1）цнии型澄清器2）脉冲澄清池：水通过一层悬浮泥渣进行澄清，泥渣层不是悬浮在一定的部位，而是进行着周期性的下沉和上升运动，即呈脉冲状态。7.泥渣循环式澄清器：特征是设备中有若干泥渣做循环运行，即泥渣区中有部分泥渣回流到进水区，与进水混合后共同流动，待流至泥渣分离区，进行澄清分离后，这些泥渣返回原处。1）机械搅拌澄清池8.澄清池的运行：1）运行前的准备工作①打扫干净，检查本体设备、阀门、管道等②估算好各种加药量③配制好各种药液④加药器的加药量调整⑤池外配好泥渣加速活性泥渣层生成2）启动3）运行注意事项①排泥量②泥渣循环量③间歇运行④水温变动⑤空气混入4）监督①清水层高度②悬浮泥渣量③进水流量 ①加药量②水温③排泥时间④排泥间隔⑤排泥门开度2）调整①最优加药量②最优运行条件（排泥量的控制调整、负荷的大小、负荷调整的变化速度、水温的变化）2.澄清池的改进：1）斜管、斜板在澄清池中的应用2）双向流斜管澄清池3）加砂澄清池4）高速脉冲澄清池第一节沉淀处理系统和附属设备1.沉淀处理系统（沉淀池）澄清池加药设备澄清池反应器混合器加药设备2.加药设备3.混合器4.反应器第二章水的过滤处理第一节水的过滤过程1.过滤原理：1）筛分作用：悬浮颗粒不能通过滤层中的微小孔眼而被机械的阻挡下来。2）吸附：滤料颗粒表面吸附了水中微小的颗粒。3）架桥：截留下来的悬浮物在滤料颗粒表面发生彼此重叠和架桥的过程，因此形成了一层附加的滤膜。4）混凝：在凝絮、悬浮物和砂粒表面之间发生了与混凝作用相同的颗粒凝集过程。2.过滤过程中的水头损失：1）影响因素①温度：温度升高，水的粘度下降，水头损失下降。②滤速：水头损失与滤速成正比。③滤料颗粒粒径：粒径减小，水头损失急剧增大。④滤层污染程度2）水头损失的控制①提高压差②进行反洗3）滤层中负压的形成：滤层中压力下降，某些部位形成真空防止方法①增高进出口两端的水位②限制运行时间3.滤料：常用的有石英砂、无烟煤、大理石等。主要技术指标有：1）化学稳定性 1）机械强度2）粒度2.过滤工艺1）过滤运行：由过滤、反洗、正洗等步骤组成。2）过滤效果：由出水水质和截污能力两部分组成。3）滤速4）反洗强度5）水流的均匀性及配水系统5.滤池的维护（1）反洗强度和膨胀率（2）化学清洗第二节过滤器1.普通过滤器(单层滤料,下向流式)组成:主要是有进水装置,配水系统,压缩空气装置,仪表,阀门和管道等。2.双流式过滤器(两头进水,中间出水,配水装置在中间)特点:出力较大,但对滤料粒度的要求较高,运行操作和维护等较复杂。3.多层滤料过滤器(改变上细下粗的不利排列)（1）双层:上层为无烟煤,下层为石英砂,双层滤料能否良好运行,煤砂粒度选择是关键问题（2）三层:下层一般为石榴石,磁铁矿,钛铁矿等矿石第三节滤池1.无阀滤池无阀滤池是因其没有阀门而得名,无阀滤池的种类很多:有压力式的,有重力式的。截面可以是圆形的末叶可以是方形的，压力式无阀滤池和重力式无阀滤池的结构原理是相同的。2.单阀和双阀滤池单阀滤池的工作原理和无阀滤池无阀滤池的基本相同,不同点仅仅在于:单阀滤池虹吸管的高度比无阀滤池的低很多。单阀滤池和无阀滤池相比,它的优点是虹吸管高度降低有利于安装和维修;缺点是操作较繁。3.虹吸滤池虹吸滤池是一种重力式快速滤池,它的特征是革除了普通快速滤池上的阀门、仪表等配件,而是用抽真空沟通虹吸管的办法,以通水流,用进空气来破坏虹吸作用,以切断水流。第四节其他过滤方式1.混凝过滤(直接加药.适合低浊度的水)(1)直流混凝过滤(2)接触混凝过滤(水有下而上,先进大颗粒滤料)(3)高速双流过滤2.边孔径过滤(大小粒径混合在一起过滤)3纤维过滤4.吸附过滤（1）吸附原理化学吸附(形成化学键和氢键)物理吸附(范德华力和静电引力)（2）活性炭:活性炭是非极性吸附剂,所以它对于某些有机物有较强的吸附力,活性炭吸附力以物理吸附为主。A.活性炭除Cl2效果较好。Cl2+H2O≒HCl+HClOHClO→HCl＋[O]2[O]＋C→CO2B．活性炭再生方法：①蒸汽吹灰；②高温灼烧；③ 用适当的溶液将吸附的杂质解吸下来（如NaOH和NaCl）;④用有机溶剂萃取;5.循环清洗高速过滤:用粒度均一,机械强度大,合成树脂滤料与滤砂组成双滤料过滤器.清洗时利用循环水泵将过滤器的上部水打入砂层中间,是其中水流变为上升流,相对密度小的合成滤料和水一起循环,这样滤层中的泥球被分散,被截留在滤层中的悬浮物就会从合成滤料上剥落下来。第四章离子交换的基本知识第一节离子交换剂的结构1离子交换剂的结构:分两部分,一部分具有高分子的结构形式;称为;离子交换剂的骨架,另一部分是带有可交换离子基团(称为活性基团),它们化合在高分子骨架上。2.磺化煤:一种半合成的离子交换剂,以煤质本身空间结构作为高分子骨架,用浓硫酸磺化,引入活性基团—SO3H,此外煤质本身还有－COOH,－OH,以及硫酸氧化生成－COOH,所以它实质上是一种混合离子交换剂。3.离子交换树脂:分类:根据其单体的种类,可分为苯乙烯系,酚醛系和丙烯酸系。（1）苯乙烯系离子交换树脂（2）苯乙烯系磺酸型阳离子交换树脂（3）苯乙烯系阴离子交换树脂（4）丙烯酸系离子交换树脂基体是丙烯酸甲脂(甲基丙烯酸甲脂)和二乙烯苯共聚而成,结构如下:A.丙烯酸系羧酸树脂(弱阳)RCOOCH3→RCOOH(在浓ROH和H2O条件下)B．丙烯酸系阴离子交换树脂（弱碱）RCOOCH3+H2N-(CH2)2-NH-(CH2)2-NH2→RCONH-(CH2)2-NH-(CH2)2-NH2（5）树脂的结构类型:A.凝胶型(特点:抗氧化性和机械性强度较差,易受有机物污染)B.大孔型树脂(缺点:交换容量低,售价贵,酸碱耗高)C.第二代大孔型树脂(空隙率较第一代小,交换容量和凝胶相近,反应快)D.超凝胶型树脂(控制苯乙烯和二乙烯苯之间反应速度,制得机械强度好的凝胶树脂)E.均孔型强碱性阴树脂(交联均匀,孔眼大小相近,防有机物中毒)第二节离子交换树脂的命名1.全称:由分类名称,骨架名称,基本名称三部分组成.(1)分类名称:凝胶型,大孔型(2)骨架名称:苯乙烯系,丙烯酸系,酚醛系,环阳系等(3)基本名称:离子交换树脂(酸性冠阳,碱性冠阴)2.型号:大孔前加D第三节离子交换原理1.交换作用(主要在扩散层进行,但由于扩散关系也将与固定层交换)2.压缩作用(再生液浓度太大时,不能提高再生效果,反使再生效果降低)第四节离子交换树脂的性能1.物理性能:(1)外观:A颜色;B形状(圆球率>90%)(2)粒度(0.3～1.2mm)(3)密度:A.干真密度=干树脂质量∕树脂的真体积g∕ml A.湿真密度=湿树脂的质量∕湿树脂的真体积g∕mlB.湿视密度=湿树脂的质量∕湿树脂的堆积体积g∕ml(1)含水率:含水率大则空隙率大,交联度小(2)溶胀性：溶于水中树脂体积变大。影响因素：溶剂、交联度、活性基团、交换容量、溶液浓度、可交换离子本质。对强性树脂：H+＞Na+＞NH4+＞K+＞Ag+OH_＞HCO3_≈CO32_＞SO42_＞Cl_，由此看出树脂再生后体积膨胀。(3)耐磨性(4)溶解性(影响因素:交联度小,电离能力大,离子水合半径大,受高温氧化影响)(5)耐热性(阳树脂≦100℃,强阴≦60℃,弱≦80℃阴)(6)抗冻性(7)耐辐射性能(8)导电性2.化学性能（1）离子交换反应的可逆性。离子交换反应是可逆的，例如当含有硬度的水通过H型离子交换树脂时其反应为：2RH＋Ca2+R2Ca＋2H+当树脂失效后为了恢复树脂的交换能力，就可以利用离子交换反应的可逆性，用硫酸或盐酸通过此失效的树脂：R2Ca＋2H+2RH＋Ca2+这两种反应，实质上是可逆反应似的化学平衡移动，当水中Ca2+和H型离子交换树脂多时，反应正向进行；反之则逆行进行。（2）酸、碱性。树脂的性能与电介质酸碱相同，在水中有电离出H+和OH_的能力。（3）中和与水解。离子交换树脂的中和与水解的性能和同城的电解质一样。H型树脂和碱溶液会进行中和反应，如RSO3H＋NaOHRSO3Na＋H2O。水解反应也和通常电解质的水解反应一样，当水解产物有弱酸或弱碱时，水解度就大，如RCOONa＋H2ORCOOH＋NaOHRNH3Cl＋H2ORNH3OH＋HCl所以，具有弱酸性基团和弱碱性基团的离子交换树脂的盐型，容易水解。（4）离子交换的选择性。离子交换树脂细琢各种粒子的能力不一，有些离子易被吸着，但吸着后要把它置换下来就比较困难；而另一些例子很难被吸着，但置换下来比较容易，这种性能称为离子交换的选择性。（5）交换容量：分为全交换容量、工作交换容量、平衡交换容量。单位mol/l或mol/m3第三节离子交换平衡在稀溶液中，强酸型阳树脂对常见阳离子的选择性顺序如下：Fe3+＞Al3+＞Ca2+＞Mg2+＞K+≈NH4+＞Na+＞这可以归纳两个规律：离子所带电荷愈大，愈易被吸收；当离子所带电荷相同时，离子水合半径较小的易被吸取。对弱阳树脂H+位置前移，例如羧酸型树脂H+位于Fe3+之前，所以弱酸树脂易再生。在浓溶液中，排列顺序发生改变，某些低价离子会居于高价离子之前。对稀溶液，强碱阴树脂对阴离子的选择性顺序为：SO42_＞Cl_＞HCO3_＞HSiO3_在浓溶液中交换顺序是:Cl_＞SO42_＞CO32_＞SiO32_强碱型树脂的选择性顺序，遵循以下三条规律：（1）在强弱酸混合的溶液中，易吸取强酸的阴离子。（2）浓溶液与稀溶液相比，前者利于低价离子被吸取，后者利于高价离子被吸取。（3）在浓度和价数等条件相同的情况下，选择性系数大的易被吸取。第四节离子交换速度离子交换的动力学过程一般可分为五步：（1）水中扩散通过膜（2）进入胶联网孔 （1）与交换基团接触，进行H+离子交换（2）H+向表面扩散（3）H+通过水膜进入水中影响离子交换速度的因素：（1）树脂交换基团（2）树脂的交联度（交联度大，网孔小，交换慢）（3）树脂的颗粒（颗粒小交换快）（4）溶液的浓度（5）温度（6）搅拌或提高流速（7）离子的本性第四章水的离子交换处理第一节固定床离子交换原理固定床是动态离子交换的一种形式，它是指运行中离子交换剂层固定在一个交换器中，一般不将交换剂转移到床体外部进行再生。固定床的运行方式，通常是使水由上向下不断地通过交换剂层。1.水中阳离子只有Ca2+时和Na离子交换剂的交换进水影响保护层厚度的因素：流速、生水质量、树脂粒度、交换剂孔隙率失效层和温度。工作层尚未工作层出水2.水中含有Ca2+、Mg2+、Na+时和H离子交换剂的交换进水Ca2+Mg2+Na+H+出水第二节离子交换软化和除盐1.软化如离子交换水处理的目的只是为了软化，即除去水中钙镁，则可采用钠离子交换法。其交换过程如下式：（1）运行：2RNa＋Ca2+（Mg2+）R2Ca(Mg)＋2Na＋（2）再生：R2Ca(Mg)＋2Na＋2RNa＋Ca2+（Mg2+）盐耗＝G/V(H－HC)g/molG－再生盐量gV－制水量m3H－HC－原水硬度和生水硬度差值mol/m2(1/2Me2+)2.软化和除碱：（1）加硫酸除碱：NaHCO3＋H2SO4Na2SO4＋CO2＋2H2OCO2用除碳器除去（2）采用强酸性H离子交换剂的H－Na离子交换 强酸性H离子交换剂可以将水中各种阴离子转变成相应的酸，固它的出水是酸性的。因此和加酸法相似，可以利用它的出水中和调另一部分水的碱度。由于它不是外加药剂到水中，所以不会增大水中的含盐量，而是降低。（3）采用强酸性H离子交换剂的H－Na离子交换用弱酸H离子交换剂来除去水中碱度是一种很好的方法，因为这种交换剂分解中盐的能力较弱，它仅与弱酸盐类（碱度）反应，交换后不产生强酸。弱酸H离子交换剂失效后，很容易再生，酸耗低，通常为理论的110％，因此比较经济，排废酸问题也较少。（4）H离子交换剂采用贫再生方式的H－Na离子交换是指H离子交换剂失效后，用理论量的酸进行再生，是交换剂再生不充分，上层为H型，下部还有钙镁型的树脂。（5）除碳器鼓风式除碳器：使水中的CO2随吹入的空气排入大气。因为空气中的CO2含量很少，即它的分压很小，所以当鼓入除碳器的空气流和经H交换处理的水接触时，水中CO2便会析出并被空气带走。真空式除碳器：利用真空泵或喷射器从除碳器的上部抽真空，使水达到沸点从而除去水中的气体。第一节固定床离子交换1.顺流式运行水流与再生液流动方向一致，通常是由上向下流动。运行：反洗、再生（剂量、浓度、再生流速、湿度、再生剂种类和纯度）、正洗、交换。2.逆流式运行水流与再生液流动方向相反。运行：小反洗、放水、顶压、进再生液、逆流冲洗（置换）、小反洗、正洗、投运。逆流再生注意事项：（1）实层厚度和空气压力应符合要求（2）再生水质好（3）中排应加固（4）采用白球作压实层其密度应小于树脂（5）再生剂质量要好（6）防止气泡混入3.分流再生分流再生是在床层表面下约400－600mm处装排水装置，使再生液自上下同时进入，废液自中间排水装置排出。4.浮动床（1）运行水由下至上，将树脂托起，再生由上至下优点：出水质量好，流速高。阻力小，酸耗低，操作方便。缺点：树脂絮体外清洗。（2）运行：落床、再生、置换和正洗、成床。第二节连续床离子交换1.移动床是指交换器中的交换剂层在运行中是不断移动的，即定期的排出一部分树脂和不仅等量再生好的新鲜树脂。被排除失效树脂的再生过程，是在另一专用设备中进行的。，所以供水基本上是连续的。2.流动床流动床分为无压力式和压力式两种类型。第五章水的离子除盐 第一节1.强碱性阴树脂工艺性能（1）在稀溶液中选择性：SO42_＞NO3_＞Cl_＞OH-＞F-＞HCO3_＞HSiO3_ROH＋NaHSiO3＝RHSiO3＋NaOH水中OH-含量大，交换不彻底，先进阳床使NaHSiO3则ROH＋H2SiO3＝RHSiO3＋H2O（2）再生：a.再生剂：用NaOH，因为强碱阴树脂除硅必须转化成OH型。b.再生液用量，提高碱耗对洗硅有利。c.再生液浓度:先浓(0.2%~0.3%后稀)洗硅效果好(浓压缩双电层)d:再生液温度和再生时间f:再生剂的纯度(3)交换(制水)1).进水中金属阳离子要低(有利于除硅)2).进水中碳酸会计师要低(树脂对HCO3-吸附性与HSiO3-的相似)2.弱碱性阴树脂的工艺性能对硫酸根.氯根.硝酸根等强酸根吸附,对HCO3-吸附弱,对HSiO3-不能吸附。吸附只能在酸性条件下进行,中性溶液中,弱碱性OH型树脂封锁交换能力。R(NH3OH)2+H2SO4→K(NH3)2SO4+2H2ORNH3OH+HCl→RNH3Cl+H2O弱酸树脂对离子的选择为OH-＞SO42-＞NO3-＞Cl-＞HCO3-(所以易再生)弱碱树脂吸附有机物可以在再生时被洗出来(因交联度低,孔隙大)第二节复床除盐HOH第三节混合床除盐1.原理:可看成许多阴阳树脂交错排列的多吸式复床(1000~2000级)(可消除反离子影响)2.再生:先反洗分层,阴在上,阳在下(对方便分层,湿真密度差应大于15%~20%阴:阳=2:1)失效后行用氢氧化钠将阳树脂转变为钠离子,阴树脂转变为氢氧根,有利于分层[因为未失效阳(H型)与失效阴(SO4型)密度差很小.]再生分体外再生和体内再生,体内再生有两步法和下一步法.3.混床特点:优点:⑴.出水水质高⑵.出水水质稳定⑶.间断运行对出水水质影响小⑷.交换终点明显缺点:⑴交换容量利用率低(酸碱耗大)⑵.树脂易破损⑶.再生操作复杂.第四节各种离子交换除盐系统1.主系统:组成除盐系统的原则：1）第一个交换器通常是H型阳离子交换器 1）除硅必须用强碱性阴树脂2）混合床可制得水质高的水3）弱酸阳树脂的作用是除去与碱度相对应的阳离子4）弱碱阴树脂的作用是除去水中强酸阴离子5）除碳器应安置在强碱阴离子交换器之前阴、阳床、混床、除二氧化碳器常用离子交换除盐系统氢离子交换净化技术2.再生系统：用来储存、输送、计量和投加酸、碱。常用酸碱输送方法有压力法、真空法、输送泵法、喷射器等。第五节提高离子交换除盐经济性的措施1.碱液加热2.应用强碱性浮动床对改进操作条件(洗硅需要)3.增设弱酸.弱碱性离子交换器和采用双层床交换器双层床注意事项:阳用盐酸再生,防止硫酸再生形成硫酸钙沉淀阴防止胶硅沉积4.采用对流式再生式和前置式交换器5.提高淡化高含盐水的经济性措施6.回收废再生液和清洗水及其处理第六节新离子交换树脂的处理和储存1.新树脂处理⑴.脱水树脂的食盐处理⑵.阳树脂预处理:2%～4%氢氧化钠浸泡(4～8小时),冲先后用5%盐酸浸泡4～8小时⑶.联树脂预处理:5%盐酸(4～8小时)→4%氢氧化钠(4～8小时)2.树脂贮存:转成盐型,浸泡水中(0～40℃)3.树脂的鉴别和分离第二节树脂的变质和污染1.变质:⑴.阳树脂:水中氧化剂,如游离氯.硝酸根(重金属离子起催化作用)特点:颜色变淡,树脂体积变大,易碎,体积交换容量降低(质量交换容量变化不大)除去游离氯方法:活性炭,加亚硫酸钠(用大孔树脂)⑵.阴树脂:抗氧化能力不如阳,但布置在阳后得到保护2.污染:⑴.阳树脂:悬浮物.铁.铝.硫酸钙.油脂类物质污染处理方法:a空气擦洗b酸洗法c碱洗法⑵.阴树脂:受有机物.胶体硅.铁的化合物等物质污染第八节设备的防腐处理1.橡胶衬里(天然与合成两类,用天然橡胶)2.环氧树脂涂料3.玻璃钢(耐温性差)4.聚氯乙烯塑料(易老化,怕光)5.工程塑料6.不锈钢第四章水的其它除盐方法第一节:蒸馏 1.加热软水,冷凝制水,进水应为软水，水质要求H＜20μmol/LO2＜50μg/L2.蒸发器相当于一个低压锅炉第二节闪蒸原理：将水在一定压力下加热到一定温度，然后将其注入到一个压力较低的容器中，由于注入水的温度高于此容器压力下的沸腾温度，一部分水就汽化为蒸汽并使温度降低，一直到水和蒸汽都达到该压力下的沸腾温度为止，如果不断的将蒸汽取出，同时不断地注入经预热的水，就可以连续制取蒸馏水。第三节电渗析1.电渗析原理:将离子交换树脂作成膜状,阳膜只允许阳离子通过,也可以将膜上阳离子排代下来,而其不可移动的内层电子为负离子产生负电场,溶液中负离子受到排斥.同样孙膜内层电子为正电场,对正离子排斥.如果将这些膜做成电解槽的隔膜,即在膜的两侧加两个电极,通以直流电,则离子会发生有规则迁移,这就是电渗析.双膜电渗析:OH-H+H2Cl-//Na+O2Na+/Na+Cl-/Cl-Na+//Cl-电解液以氯化钠为主示意图2.离子交换膜:有异相膜均相模半均相膜离子树脂粉和粘和剂调合直接把树脂制成薄膜树脂和粘合剂混合很均匀一种制成为增加强度有时盖有产品尼龙布第四节反渗透1.反渗透原理:2.市场常用半透膜⑴.醋酸纤维素膜,pH适用范围3-7(不耐氧化性好)⑵.聚酰胺膜⑶.复合膜第八章凝结水的处理第一节凝结水的污染1.凝汽器的漏水2.污染金属腐蚀产物(凝结水管道腐蚀产物)第二节凝结水处理系统1.处理流程分混床设置前置过滤器和无前置过滤器两类2.前置过滤器有⑴覆盖过滤器⑵树脂粉覆盖过滤器⑶电磁过滤器⑷管式微孔过滤器⑸氢型过滤器3.凝结水处理设备的连接⑴.低压凝结水处理系统:凝结水处理设备连接在凝结水泵与凝结水升压泵之间(王一般为1~1.3MPa),缺点:系统中安设在二级凝结水泵.⑵ .中压凝结水处理设备:凝结水处理设备在凝结水泵与凝结水升压泵之间.这种连接方式取消了凝结水升压泵,经凝结水处理设备净化后的凝结水直接进入低压加热系统.(设计压力一般3.5~3.9MPa)4.注意:⑴.在阳离子交换方面.从离子交换的选择性次序可知NH4型树脂对钠离子的吸附能力比强酸型较小,所以钠离子较容易穿透.⑵.在阳离子交换方面,由于此种混合床内不发生中和反应,反应产物中有氢氧化铵,因而其出水保持有一定的碱性,所以氯离子及硅酸根离子较容易穿透.⑶.保证NH4-OH混床运行良好措施a.合适的树脂及配比b.良好的体外再生分离技术及再生方法c.高纯度的盐酸和氢氧化钠d.阳先转氢型,再转氨型(用0.5~1%氨水对阴.阳树脂冲洗,或用凝结水氨转型)e.凝汽器应严密,进水含盐量应严格控制,启动时应采用H-OH型工艺第三节凝结水的过滤作用:除去凝结水中悬浮物,胶态金属腐蚀产物(对于刚建成和长期停用启动的机组更有必要)1.覆盖过滤器:将粉状滤料覆盖在一种特制的多孔管件(称为滤元)上,使它形成一个薄层,作为滤膜,水由管外通过滤膜和孔进入管内进行过滤(凝结水杂质少)运行:辅膜,过滤和去膜三个步骤2.离子交换树脂粉覆盖过滤器:树脂粉覆盖过滤器的结构基本上与纤维素覆盖过滤器的相同,不过它是颗粒很细(50μm以下)的阴.阳离子交换树脂粉,以一定的配比混合后作为助滤剂的,因此它同时可以起过滤和除盐的作用.(用强阳.阴树脂)优点:设备简单(不用再生),出水水质好,适用温度高(只用一次)缺点:树脂粉用量小(凝汽器泄漏和机组启动时不适应),树脂粉价格较贵.1.磁力过滤器永磁过滤器2.用磁力来除去水中铁的腐蚀产物铁球型电磁过滤器高梯度电磁过滤器4.管式微孔过滤器微孔过滤法是利用过滤介质的微孔把水中悬浮物截留下来的水处理工艺.选此过滤介质有的作为管状,有的由多个蜂房式管状滤芯组成滤元.绕线滤元分类塑料烧结管(聚氯乙烯粉和糊状聚乙烯等原料调匀后,经高温烧结成的管子)过氯乙烯超细纤维滤布3.氢型阳床第四节凝结水除盐混床1.高速混床所用的树脂:物理性能:树脂的机械强度必须较高,与补给水除盐系统中的树脂相比,其粒度应该大而且均匀,有良好的水力分层性能.化学性能:交换速度快,交换容大.2.高速混床的结构特点:⑴.体外再生(无中排装置,高度可以除低,无酸.碱管道)⑵.内部结构要求:进水和排水装置应能保证水的分配均匀,排脂装置应能排尽筒体仙的树脂,安装.检修都比效方便.3.高速混床的运行特性:用H-OH型混床处理凝结水,可以使出水的电导率在0.1μs/cm以下,通常可达到0.6~0.8μs/cm,正常运行出水Fe3+＜5μg/L(除去率＞50%)启动(除铁＞90%,除Cu＞60%)H-OH型混床缺点:把不该除去的氨也除去了.4.高速混床的体外再生工艺第一步空气擦洗(无前置过滤器,本身交换过滤同时完成)通空气→正洗→通空气→正洗通空气1分钟,正洗2分钟(6~30次) 第二步再生前使阳.阴树脂完全分离分离方法:⑴.用氢氧化钠溶液将阳转成钠型,阴树脂转换成氢氧型⑵.用浓氢氧化钠(16%)溶液浸泡,使阴树脂上浮,阳树脂下沉⑶.把中间不易分清的树脂层留在另外设备中,以便与下次再生的树脂一起再进行分离.⑷.在床层中增添密度在阴阳树脂之间的惰性树脂第三步再生工艺过程⑸.三塔式体外再生法(由阳再生分离塔,阴再生分离塔,贮存塔组成)⑹.混脂塔(T塔)将反洗分层后中间混脂层取出至混脂塔⑺.体外再生工艺操作:树脂输送→树脂分离→空气擦洗.再生.清洗→树脂的混合和正洗→树脂再输送2.NH4和OH型混合床反应式:RSO3NH4+NaCl=RSO3Na+NH4ClR==NOH+NH4Cl=R==NCl+NH4OH第五节凝结水除盐的新工艺1.高塔分离2.锥体分离3.单床系统：管式过滤器→阳浮床→阴浮床→后置阳床4.三层混床(中间加惰性树脂)反洗分层为:阴树脂→惰性树脂→阳树脂(将树脂做成不同颜色)5.氢层混床:在混床成床后,再在上部加一层阳树脂(相当于前置阳床的作用)6.单层和三室床阳阴阳第九章给水系统金属的腐蚀及其防止第一节金属的电化学腐蚀1.腐蚀:金属表面和周围介质发生化学或电化学作用而遭到破坏的现象称为腐蚀.2.化学腐蚀和电化学腐蚀的区别:电化学腐蚀有电流产生(潮湿和有水的地方).化学腐蚀过程中没有电流产生而是金属表面和其周围介质直接发生化学反应.给水系统中发生的腐蚀都属于电化学腐蚀.3.电极电位:由于金属表面和溶液间存在双电层,所以有电位差,这种电位差称为该金属在此溶液中的电极电位.RT能斯特公式:φ=φ0+LnCnF4.标准电极电位:把它浸在含有该金属离子浓度(活度)等1mol/L溶液中的电极电位.5. 气体电极:某些贵金属的化学性能很稳定，当把这类金属浸入不含有自己阳离子的溶液中时，不能建立起表示这种金属的电极电位，但是这些金属的表面能够吸附一些分子、原子或离子，如果被吸附的物质是气体，而且这种气体能进行氧化还原过程，那么就有可能建立起一个表征此气体的电极电位，这种电极称为气体电极。1.平衡电位和非平衡电位：当某金属与溶液中该金属离子建立起如下的平衡时：Me＝Me++e这个电极就产生一个稳定的电极电位，该电位称为平衡电位或可逆电位，这种电极称为可逆电极。假如在浸有金属的溶液中，除了该金属离子外还有别的离子或原子也参加电极过程，那么就有可能产生下述情况：在电极上失去电子是靠某一过程，而获得电子则靠另一过程，例如Me＋·e＝Me++e和H+·H2O＋e--→1/2H2+H2O这样，在电极上得失电子的两种过程是不可逆的，这种电极称为不可逆电极，不可逆电极所表现出来的电位称为非平衡电位或不可逆电位。2.原电池和腐蚀电池：当金属在溶液中形成双电层后，就会阻止金属的继续溶解，但如果将金属上的电子引出，则金属的溶解过程又将继续，这是一种化学能转变为电能的装置，称为原电池；金属发生电化学腐蚀的过程正和原电池发生的反应一样，当某些金属和水溶液相接触时，由于金属的组织以及和金属表面相接触的介质不可能是完全均匀的，因此在金属的某两个部分会形成不同的电极电位，所以也会组成原电池，这是金属发生电化学腐蚀的根源，称为腐蚀电池。3.阳极和阴极：腐蚀电池中遭到腐蚀的电极称为此电池的阳极，在另一个电极上发生的是某种物质得到电子的过程，产生还原反应，该电极称为阴极。4.极化和去极化：腐蚀电池中当电池形成闭合回路时，即使时间非常短，其两极是电位差也互比原先的数值小得多，这种现象称为极化；在发生电化学腐蚀的情况下，溶液中必定有易于接受电子的物质，它在阳极上接受电子，起消除阴极极化作用，这种作用称为去极化，起去极化作用的物质称为去极化剂。5.保护膜：在金属表面起抑制腐蚀作用的膜。它必须具有下列性质才能起到保护作用：必须是致密的，没有微孔，腐蚀介质不能透过；能将整个金属表面全部完整的遮盖住；不易从金属上脱落。6.腐蚀程度的表示方法：a)按重量减少：g/m2·hb)按腐蚀深度:mm/a7.影响金属腐蚀的内在因素：a)金属的种类、结构b)金属中含有杂质的种类、数量c)金属内部的应力8.影响金属腐蚀的外在因素：a)水的溶解氧量b)水的pH值c)温度d)盐类的含量和成分e)水的流速f)振动g)压力h)细菌9.防止金属电化学腐蚀的方法：a)选用合适的金属材料b)对于金属接触的介质进行处理第一节给水系统金属的腐蚀给水中含有的氧和二氧化碳，常常是引起给水系统中金属腐蚀的主要因素1.溶解氧腐蚀1）原理：铁受水中溶解氧的腐蚀是一种电化学腐蚀，铁和氧形成两个电极，组成腐蚀电池： 铁是阳极，遭到腐蚀：Fe=Fe2++2e氧是阳极，进行还原：O2+2H2O+4e=4OH—1）腐蚀特征：表面形成许多小型鼓包，直径字1mm至20mm、30mm不等，称为溃疡腐蚀，鼓包表面的颜色有黄褐色到砖红色不等，次层是黑色粉末状物，当将这些腐蚀产物全部清除后，会出现腐蚀造成的陷坑。2）腐蚀部位：通常最易发生的部位是给水管道和省煤器，在各给水组成部分中，补给水的输送管道以及疏水的储存设备和输送管道都会发生严重的氧腐蚀。2.游离二氧化碳的腐蚀1）原理：当水中有游离二氧化碳存在时，水呈酸性：CO2+H2O=H++HCO3—由于水中H＋的量增多，就会产生氢去极化腐蚀：阳极反应，铁遭到腐蚀：Fe=Fe2++2e阴极反应：2H＋+2e=H22）腐蚀特征：腐蚀部位金属均匀变薄。3）腐蚀部位：热力系统中最易发生的部位是凝结水系统。3.同时有溶解氧和游离二氧化碳的腐蚀1）水系统中如果同时存在氧和游离二氧化碳，那么钢的腐蚀更加严重。这是因为氧的电极电位高，易形成阴极，侵蚀性强；而二氧化碳使水呈微酸性，破坏保护膜。这种腐蚀的特征是金属表面没有腐蚀产物，而是随着氧含量的多少，呈现或大或小的溃疡状态，且腐蚀速度很快。第三节给水系统金属腐蚀的防止1.给水热力除氧给水除氧的方法，在高压以上的机组中，与同时采用热力除氧和化学除氧两种方法。热力法可以将给水中绝大部分溶解氧除掉，化学法可以除热力法所难以完全除尽的残留溶解氧。1.除氧器的运行要点：（1）水应加热至沸点。（2）解吸出来的气体应能通畅的排走。（3）送入的不给水量应稳定。（4）并列运行的各台除氧器负荷应均匀。2.除氧器调整试验通常所要求取的运行条件有：（1）除氧器内的温度和压力。（2）负荷。（3）进水温度（4）排气量。（5）补给水率。2.给水化学除氧用来进行给水化学除氧的药品，必须具备能迅速地和氧完全反应，反应产物和药品本身对锅炉的运行无害等条件。对高压及更高参数的锅炉进行化学除氧所常用的药品为联氨。近年来还有采用催化联氨和有机除氧剂的，对中低压锅炉也有用亚硫酸钠的。1.联氨联氨是一种还原剂，特别是在碱性水溶液中，它是一种和强的还原剂。它可以将水中的溶解氧还原，如下式：N2H4＋O2N2＋2H2O反应产物N2和H2O对热力系统的运行没有任何害处，用联氨除去给水中溶解氧就是利用它的这种性质。在高温（t＞200℃）水中N2H4可以将Fe2O3还原成Fe3O4以致Fe，反应式：6Fe2O3＋N2H44Fe3O4＋N2＋2H2O2Fe3O4＋N2H46FeO＋N2＋2H2O2FeO＋N2H42Fe＋N2＋2H2ON2H4还能将CuO还原成Cu2O或Cu，反应式如下：4CuO＋N2H42Cu2O＋N2＋2H2O 2Cu2O＋N2H44Cu＋N2＋2H2O联氨的这些性质可以用来防止锅内结铁垢和铜垢。1.联氨除氧的条件（1）必须使水有足够的温度，超过150℃。（2）必须使水维持一定的pH值，9－11。（3）必须使水中联氨有足够的过剩量。如在300℃和pH值约为9时，N2H4完全溶解需要10分钟，而它和氧的反映在几秒钟内便可完成。所以，实际上是剩余的N2H4在进入锅炉内部以后，在温度超过300℃的条件下，才发生迅速的分解。2.注意事项联氨具有挥发性、有毒、易燃烧，所以在保存、输送和化验等方面，应特别注意。（1）保存。联氨保存在露天仓库或可燃物仓库中，不允许有明火。（2）输送。工作人员应配备胶皮手套和护目镜等防护用品，操作地点应有良好的通风和水源。（3）化验。对联氨进行化验时，不允许用嘴吸移液管来吸取含有联氨的溶液。｀1.给水pH值的调节为了防止给水对金属的侵蚀性，除了消除其含盐量外，还必须调节水的pH值。因为随着水的pH值增大，钢铁的腐蚀明显减少。调节给水pH值的方法是在给水中加氨或胺。1.给水氨处理在相同的温度下，因为NH3的分配系数比CO2小，所以当水蒸汽冷凝成凝结水时,最初形成的凝结水中NH3和CO2的比值要比蒸汽中的大。同理，当水蒸发成蒸气时，在最初形成的蒸汽中NH3和CO2的比值要比在水中的小。这样，当采用氨处理给水时，在热力系统各部位中NH3和CO2的分布就大不相同，其分布情况比较复杂，难以精确估算，大致情况如下：（1）在热力除氧器中，被除去的NH3量和CO2量的比值，必进水中NH3量和CO2量的比值小，也就是说，出水的pH值比进水的高。（2）在凝汽器中，凝结水的pH值要比过热蒸汽的高，因为抽气抽走的CO2比NH3多。（3）在射汽式抽气器中，蒸汽凝结水的NH3量和CO2量要比汽轮机凝结水的低，因为抽气器内的蒸汽中NH3量与CO2量的比值要比汽轮机凝结水的小。（4）在加热器中，因为疏水中NH3，蒸汽中CO2含量多，故汽项pH值和疏水的pH值都与进汽的不一样，汽相的pH值比进汽的低，疏水的pH值比进汽的高。2.注意事项。加氨处理常使人担心的问题时会不会引起黄铜的腐蚀？因为当水中有氨存在时，它可以和铜、锌形成铜氨、锌氨络离子，这样会使原来不溶于水的氢氧化铜保护膜转换化成易溶于水的络离子，破坏了它们的保护作用就可能是黄铜遭受腐蚀。实践证明，当水中除了有氨以外，还含有氧化性物质时，却有可能发生这种腐蚀。2.给水氧化性水化学工况在通常的条件下，水中的氧是一种对钢铁有腐蚀性的物质。但是研究证明，当水中电解质浓度非常小，一至水的电导率低于0.15uS/cm时，水中溶解氧就不再对钢铁具有腐蚀性，相反，溶解氧能够促使钢铁表面形成保护膜，从而抑制腐蚀。氧化性水工况的给水处理方法，并不是着眼于消除水中溶解氧与使水呈碱性，而是在水质极纯且呈中性或弱碱性的条件下，向水中加入适量的气态氧或过氧化氢，从而使钢铁表面生成保护膜，以防止给水系统的腐蚀。第八章汽包锅炉水汽系统的腐蚀、结垢及其防止第一节水汽系统的腐蚀及其防止一、氧腐蚀1.除氧器运行不正常 1.锅炉在基建和停用期间无防护二、沉积物下腐蚀1.原理在正常的运行条件下，锅炉内金属表面上覆盖着一层Fe3O4膜，这是金属表面在高温下形成的，这样的膜是致密的，具有良好的保护性能，锅炉可以不遭到腐蚀。促使膜破坏的一个最重要因素，使炉水的pH值不合适。当pH值为10～12使腐蚀的速度最小，pH值过高过低都会使腐蚀速度加快。在低pH值（pH＜8下，腐蚀加快的原因是Ｈ＋起了去极化作用，而且此时腐蚀产物都是可溶的，不易形成保护膜。在高（pH＞13）下，腐蚀加快的原因是金属表面的Fe3O4保护膜溶于溶液中而遭到破坏，所以随着pH值的增高，腐蚀速度迅速增大。沉积物下腐蚀可以分为以下两种情况：（1）酸性腐蚀。由于阴极反应发生在沉积物下，生成的Ｈ2受到沉积物的阻碍不能很快扩散到汽水混合物区域，因此促使金属管壁和沉积物之间积累其多量氢。这些氢有一部分可能扩散到金属内部，和碳钢中的碳化铁发生反应因而造成碳钢脱碳，进行组织受到破坏。并且反应产物ＣＨ4会在金属内部产生压力，使金属组织逐渐产生裂纹。（2）碱腐蚀。如锅炉水中有游离ＮａＯＨ，那么在沉积物下会因炉水浓缩形成很高浓度的ＯＨ—，发生碱腐蚀。2.腐蚀类型（1）延性腐蚀。这种腐蚀常发生在多孔沉积物下面，是由于沉积物下面的碱性增强而产生的。腐蚀特征是腐蚀坑凹凸不平，坑上覆盖有腐蚀产物，坑下金属的金相组织和机械性能都没有变化，金属仍保留它的延性，所以称为延性腐蚀。当腐蚀坑达到一定的深度后，管壁变薄，这是便会因为过热而鼓包或爆管。（2）脆性腐蚀。这种腐蚀常发生在多孔沉积物下面，是由于沉积物下面的酸性增强而产生的。发生这种腐蚀特征时，腐蚀部位的金相组织发生了变化，有明显的脱碳现象，生成细小的裂纹，使金属变脆。严重时管壁未变薄，就会爆管。这种腐蚀是由于腐蚀反应中产生的氢深入到金属内部引起的，因此又称氢脆。3.引起沉积物下腐蚀的运行条件（1）结垢物质带入炉内（2）凝汽器泄漏（3）补给水水质不良。4.防止（1）新装锅炉投运前，应进行化学清洗；（2）提高给水水质，防止给水系统腐蚀而使给水的铜铁含量增大；（3）尽量防止凝汽器泄漏；（4）调节锅炉炉水水质；（5）做好锅炉的停用保护工作，防止停用腐蚀。三、水蒸汽腐蚀当过热蒸汽温度高达4500Ｃ时，它就要和碳钢发生反应；在450－之间时，他们的反应生成物为Fe3O4当温度达5700Ｃ以上时反应生成物为Fe2O3这两种反应都是化学反应，所引起的腐蚀都是属于化学腐蚀。发生期水腐蚀的部位：（1）汽水停滞部分。（2）蒸汽过热器中。四、应力腐蚀当金属除了受某些侵蚀性介质的作用外，同时还哦受机械应力的作用时，它会发生裂纹损坏，这是一种特殊的腐蚀现象，称为应力腐蚀。锅炉金属的应力腐蚀有应力腐蚀疲劳、应力腐蚀开裂及苛性脆化等几种不同类型。1.腐蚀疲劳：使金属在交变应力作用下发生的一种应力腐蚀。在锅炉汽包的管道结合处，会发生疲劳腐蚀。2.应力腐蚀开裂：是奥氏体钢在应力和侵蚀性介质作用下发生的腐蚀损坏。3.苛性脆化：使锅炉金属的一种特殊的腐蚀形式，引起这种腐蚀的主要因素是水中的苛性钠是受腐蚀的金属发生脆化，故称苛性脆化。其必需的三个条件： （1）炉水中含有一定量的游离碱而具有侵蚀性。（2）锅炉是铆接或胀接的，而且在这些部位有不严密的地方，因而发生水质局部浓缩的过程；（3）金属中有很大的应力第二节水垢与水渣郭内水质不良，经过一段时间运行后，受热面与水接触的管壁上就会生成一些固体附着物，这种现象常称为结垢，这些固体附着物叫水垢。在炉水中析出的固体物质，有的还会呈悬浮状态存在于锅炉水中，也有沉积在汽包和下联箱底部等水流缓慢处，形成沉渣的，这些呈悬浮状态和沉渣状态的物质叫水渣。一、水垢的特性1.分类：按其化学成分分成以下几类：钙镁水垢、硅酸盐水垢、氧化铁垢和铜垢等。2.物理性质：（1）坚硬度（2）孔隙率（3）导热性3.危害：锅炉炉管结垢后，往往因传热不良导致管壁温度升高，当其温度超过了金属所能承受的允许温度时，就会引起鼓包和爆管。二、水渣的特性1.组成：形成水渣的主要物质通常为：碳酸钙、氢氧化镁、碱式碳酸镁、磷酸镁、碱式磷酸钙、蛇纹石、镁橄榄石以及金属的腐蚀产物。2.分类：按其性质的不同，可分为以下两类：（1）不会粘附在受热面上的水渣。（2）易粘附在受热面上转化成水垢的水渣。3.危害：锅炉水中水渣太多，水影响锅炉的蒸汽的品质，而且还有可能堵塞炉管，威胁锅炉的安全运行，所以应采用锅炉排污的办法及时将锅炉水中的水渣排除掉。第三节水垢的形成及防止一、钙镁水垢1.防治方法：（1）彻底除掉补给水中的硬度。（2）保证凝汽器严密。（3）对给水的组成中有生产返回水的热电厂，其返回水的硬度不应超过允许值。二、硅酸盐水垢1.成分：硅酸盐水垢的化学成分，绝大部分是铝、铁的硅酸化合物。2.形成原因：有两种说法一种认为，在水中析出并附坐在受热面上的一些物质，在高热负荷的作用下，相互发生化学反应，就形成这种水垢。另一种说法认为，某些复杂的硅酸盐水垢，是在高热负荷的管壁上从高度浓缩的炉水中直接结晶出来的。3.防止方法一方面要求对补给水进行除硅处理并保证优良的补给水质；另一方面要严格防止凝汽器泄漏。三、氧化铁垢1.成分、部位氧化铁垢的主要成分是铁的氧化物，其含量可达70－90％。这种铁垢的生成部位，主要在热负荷很高的炉管管壁上。2.形成原因（1）锅炉水中铁的化合物沉积在管壁上形成氧化铁垢。（2）炉管上的金属腐蚀产物转化成为氧化铁垢。3.防止方法防止锅炉内产生氧化铁垢的基本办法，是减少锅炉水中的含铁量。四、铜垢1.成分如水垢中金属铜的含量很大，当达到20％－30％或更高时，这种水垢叫铜垢。在水垢的上层，及受锅炉水冲刷的表层，越是接近金属管壁处含铜百分率越小。 1.形成原因热力系统中铜合金制件遭到腐蚀后，铜的腐蚀产物随给水进入锅内。2.防止方法为了防止锅炉中生成铜垢，在锅炉运行方面，应尽可能避免炉管局部热负荷过高；在水质方面，应尽量减少给水的含铜量，应防止给水和凝结水系统中铜制件被腐蚀。第二节易溶盐隐藏现象一、发生的原因1.与易溶盐的特性有关：在高温水中，某些钠化合物在水中的溶解度是随着水温升高而下降的。2.与炉管的热负荷有关1）锅炉出力增大。2）锅炉出力减小或停炉。二、危害在炉管上形成的易溶盐附着物，其危害和水垢相似，其危害性有以下几种：1）能与炉管上的其他沉积物，如金属腐蚀产物、硅化合物等发生反应，变成难溶的水垢2）因其传热不良，在某些情况下也能直接导致炉管金属严重超温，以至烧坏。3）能引起沉积物下的金属腐蚀。第三节锅炉水的磷酸盐处理一、磷酸盐防垢处理1．原理磷酸盐防垢处理就是用加磷酸盐溶液的方法，使锅炉水中经常保持一定的磷酸根。由于锅炉水处在沸腾条件下，而且它的碱性较强（锅炉水的PH一般在9～11的范围内），因此，炉水中钙离子与磷酸根会发生下列反应：10Ca2++6PO43-+→Ca10(OH)2(PO4)6生成的碱式磷酸钙是一种松软的水渣，易随锅炉排污排除，且不会粘附在锅内转变成水垢。2．锅炉水中的磷酸根含量标准根据以上的叙述可知，为了达到防止在锅炉中产生钙垢的目的，在锅炉水要维持足够的磷酸根离子含量。，这个含量和炉水中硫酸根硅酸根含量有关，从理论上讲可以根据容度积推算的，但是实际上因为没有得出钙化合物在高温锅炉水中的容度积的数据，而且锅内生成水渣的实际反应过程也很复杂，所以锅炉水中的磷酸根含量究竟应维持多大合适，还估算不出，主要凭实际经验来定。锅炉水中的磷酸根不应太多，太多了不仅随排污水排掉的药量增多，使药品的消耗增加，而且还会引起下述许多不良后果。1）增加锅炉水的含盐量，影响蒸汽品质2）有生成Mg3(PO4)2的可能。3）容易在高压和超高压锅炉中发生Na3PO4的“隐藏”现象。发生这种现象时，在热负荷很大的炉管内有磷酸氢盐的附着物生成。对于高压分段锅炉，当盐段锅炉水中磷酸根含量超过100mg/L时，更容易发生这种现象。3．加药方式4．加药量的估算5．注意事项二．协调PH-磷酸盐处理第十一章汽包炉蒸汽污染、积盐及其防止蒸汽污染通常是指蒸汽中含有硅酸、钠盐等五质的现象。这些物质会沉积在蒸汽通过的各个部位（积盐），如过热器和汽轮机内积盐会影响机组的安全、经济运行。 第一节一、过热蒸汽的污染过热蒸汽的汽质取决于由汽包送出的饱和蒸汽。防止过热蒸汽的污染：保证减温水水质或者防止减温器泄漏为主，还应防止过热器安装检修期间残留在过热器中的杂质所污染。二、饱和蒸汽的污染原因主要有两个：1.蒸汽带水2.蒸汽溶解杂质蒸汽由溶解某些物质扥恩管理，这是蒸汽被污染的另一个原因。蒸汽压力愈高，蒸汽的溶解能力愈大，例如压力为2.94－3.92Mpa的饱和蒸汽，有明显溶解硅的能力，压力更高的饱和蒸汽对硅的溶解能力更大；当饱和蒸汽的压力大于12.74Mpa时，还能溶解各种钠化合物。亚临界压力锅炉出口压力大于16.7Mpa。这种锅炉的饱和蒸汽压力一般都大于17.64Mpa，饱和蒸汽溶解硅的能力非常大，蒸汽的含硅量主要决定于溶解携带。这种锅炉的饱和蒸汽对各种钠化合物都有要大的溶解能力，蒸汽中的含钠量为其溶解携带与水滴携带之和。三、饱和蒸汽带水的影响因素1.汽包中水滴的形成与带出汽包内水滴形成的过程，有两种情况：1）当蒸汽泡通过水汽分界面进入汽空间时，蒸汽泡水膜的破裂会见出一些大小不等的水滴。2）当水汽混合物直接引入汽空间时，由于气流冲击水面，喷溅锅炉水，或者由于汽水混合物撞击汽包壁和其他内部装置，或者由于气流的相互冲击，都会形成许多水滴。2.锅炉压力对蒸汽带水的影响压力愈高，蒸汽愈容易带水。其原因有以下两个方面：1）锅炉压力的提高，会时的汽包的汽空间中小水滴数目增多。因为随着压力的提高，锅炉水的表面张力会下降，小水滴容易形成。2）锅炉压力的提高，会时蒸汽中的水滴更难以分离出来。因为随着压力的提高，蒸汽的密度增大，汽和水两者的密度差减小。3.锅炉结构特点对蒸汽带水的影响汽包扽诶经、汽水混合物引入汽包的方式、蒸汽从汽包引出的方式、汽包内汽水分离装置的结构等，对蒸汽带水量都有较大的影响。4.锅炉的运行工况对蒸汽带水的影响锅炉的负荷、负荷变化的速度和汽包水位等运行工况，对饱和蒸汽的带水量有很大影响。锅炉负荷的增加会时蒸汽带水量增大，其原因如下：1）负荷增加时，来自上升管的蒸汽量增多。2）负荷增加时，蒸汽引出汽包的流量增大，所以蒸气运载水滴的能力也就增大。3）负荷增加时。因水室中蒸汽泡的增多，会加剧水位膨胀现象，使汽空间的实际高度减小，不利于自然分离。5.锅炉水含盐量对蒸汽带水的影响锅炉水含盐量增加，但未超过某一数值时，蒸汽的带水量基本不变；当锅炉水含盐量超过某一数值时，蒸汽的带水量就增加。这种现象有以下两种解释：1）随着锅里流露水含盐量的增加，其粘度变大，使的水层中便充满着小气泡，而小汽包在水中上升速度较慢，其结果是水位膨胀加剧和汽空间高度减小，不利于汽水分离。另一方面锅炉水含盐量的增加，还会使蒸汽泡水膜的强度提高，汽泡穿出蒸发面以后，当其水膜变得很薄时才会破裂，这样形成的水滴就更小，所以更容易被蒸汽带走。2）当炉水中杂质含量增高到一定程度时，在汽水分界面处形成泡沫层，它使蒸汽大量带水。四、饱和蒸汽溶解携带的基本规律1.饱和蒸汽溶解物质的能力 饱和蒸汽的压力愈高，它的性能愈接近水的性能，高参数水蒸气的分子结构接近于液态水，所以高参数蒸汽也向水那样能溶解某些物质。1.饱和蒸汽溶解携带的特点：（1）选择性。当饱和蒸汽压力一定时，由于各种物质的n值不相同，所以各种物质的分配系数是不一样的，也就是说，饱和蒸汽对各种物质的溶解能力不相同。因溶解携带有选择性，故这种携带也称选择性携带。炉水中常见物质按其在饱和蒸汽中的溶解能力的大小，可划分为三类：第一类为硅酸其分配系数最大，第二类为氯化钠、氢氧化等它们的分配系数较硅酸低得多；第三类为Na2SO4、Na3PO4和Na2SiO3等，在饱和蒸汽中很难溶解，它们的分配系数很小。（2）溶解携带量随压力的提高而增大。饱和蒸汽的压力愈高，各种物质在其中的溶解量愈大。2.饱和蒸汽对硅酸的溶解携带（1）饱和蒸汽中硅酸的溶解特性（2）锅炉水pH制对硅酸溶解携带系数的影响。锅炉水中硅化合物的形态决定于此锅炉水的pH值，所以pH值对硅酸溶解携带系数有影响。随着炉水pH值的上升，饱和蒸汽中硅酸的溶解携带系数将减小。反之降低炉水的pH值，锅炉水中的硅酸增多，饱和蒸汽中硅酸的溶解携带系数将增大。（3）硅酸溶解携带系数与蒸汽压力有关系。当锅炉水pH值一定时，随着饱和蒸汽压力的提高，硅酸的溶解携带系数迅速增大。第二节蒸汽流程中的盐类沉积物饱和蒸汽中的钠化合物主要沉积在过热器内，硅化合物主要沉积在汽轮机内。饱和蒸汽中的各种盐类物质，除Na2SO4能部分沉积在过热器内以外，都沉积在汽轮机中。一、过热器中的盐类沉积物1.盐类沉积物形成的原因当饱和蒸汽被加热成过热蒸汽时，它所含的小水滴会发生下述两种过程：1）蒸发、浓缩直至被蒸干，水滴中的某些物质结晶析出；2）因为过热蒸汽比饱和蒸汽具有更大的溶解能力，小水滴中的某些物质会溶解在过热蒸汽中，使蒸汽中溶解物的含量增大。所以由饱和蒸汽带出的的各种盐类物质，在过热器中会发生两种情况：当饱和蒸汽中某种物质的携带量大于该物质在过热蒸汽中的溶解度时，该物质就会沉积在过热器中，因为沉积物大都是盐类，故常称为过热器积盐；反之，如果饱和蒸汽中某物资的携带量小于该物质在过热器中的溶解度，那么该物质就会完全溶解于过热蒸汽而带往汽轮机中。2.盐类物质的沉积情况饱和蒸汽中所携带的各种物质，在过热器中的沉积情况是不一样的。（1）硫酸钠和磷酸钠。硫酸钠和磷酸钠在饱和蒸汽中，只有水滴携带的形态。这两种盐类在高温水中的溶解度较小。（2）氢氧化钠。在过热器内，蒸汽携带的水滴被蒸发时，水滴中的氢氧化钠逐渐被浓缩。因为氢氧化钠在水中的溶解度非常高，而且各种不同水温的氢氧化钠饱和溶液的蒸汽压力都很低，所以在过热器内，氢氧化钠不可能从溶液中以固相析出，只能形成浓度很高的液滴。在高压炉中，由于过热蒸汽的压力和温度较高，NaOH在过热蒸汽中的溶解度较大，它远远超过了饱和蒸汽中所携带的量，所以NaOH全部被过热蒸汽溶解，带往汽轮机中，不沉积在过热器中。对于中低压锅炉，因为NaOH在过热蒸汽中的溶解度很小，饱和蒸汽所携带的NaOH量远远大于NaOH在过热蒸汽中的溶解度，所以他们在过热器内形成NaOH的浓缩液滴，这种液滴虽然有的能被过热蒸汽带往汽轮机，但大部分会粘附在过热器管壁上。（3）氯化钠。在高压炉内，饱和蒸汽所携带的NaCL总量，常常小于它在过热蒸汽中的溶解度，所以一般不会沉积在过热器中，而是溶解在过热器中，带往汽轮机。（4）硅酸。饱和蒸汽携带的硅酸，在过热蒸汽中会失水变成SiO2。因为SiO2在过热蒸汽中的溶解度很大饱和蒸汽所携带的硅酸总量，中是远远小于它在过热蒸汽中的溶解度，所以饱和蒸汽中的水滴在过热蒸汽内蒸发时，水滴中的硅酸全部转入过热蒸汽溶液，不会沉积在过热器中。 综上所述，可将汽包锅炉过热器中的盐类沉积情况叙述如下：超高压及亚临界的锅炉。这类锅炉的过热器中，盐类沉积物较少，因为这种锅炉的过热蒸汽溶解杂质的能力很大，饱和蒸汽中的杂质大都转入过热蒸汽中而带往汽轮机。铁的氧化物在过热蒸汽中的溶解度很小，所以它们绝大部分沉留在过热器内，也有极少部分能以固态微粒状被热蒸汽带往汽轮机中。一、汽轮机内的盐类沉积物1.盐类沉积物的形成过程锅炉过热蒸汽中的杂质一般有以下几种形态：一种是成蒸汽溶液，这主要是硅酸和各种钠化合物；另一种呈固态为粒状，这主要是没有沉积下来的固态钠盐以及铁的氧化物。汽轮机内形成沉积物的主要过程是：带有各种杂质的过热蒸汽进入汽轮机后，由于压力和温度降低，钠化合物和硅酸在蒸汽中的溶解度随压力降低而减小，当其中某种物质的溶解度下降到低于它在蒸气中的含量时，该物质就会以固态析出，并沉积在蒸汽流通部分。此外，蒸汽中那些微小的NaOH浓缩液滴以及一些固态微粒，也可能粘附在汽轮机的蒸汽流通部分，形成沉积物。现将过热蒸汽中的各种杂质在汽轮机中的沉积特性分述如下：（1）钠化合物。因Na2SO4、Na3PO4、Na2SiO3在蒸汽中溶解度较小，最先析出，故主要沉积在汽轮机的高压级内；NaCl和NaOH的溶解度较大些，主要沉积在汽轮机的中压级内。（2）硅酸。硅酸在蒸气中的溶解度较大，因此当汽轮机中蒸汽的压力降到较低时，它们才能从蒸汽中析出，一般在汽轮机低压级。（3）铁的氧化物。蒸汽中铁的氧化物主要呈固态微粒，呈溶解状态的量很少。为粒状铁的氧化物在汽轮机各级中都可能沉积，其沉积情况主要与蒸汽流动工况、微粒的大小级蒸汽通流部分金属表面的粗糙程度有关。2.盐类沉积物在汽轮机中的分布1）不同级中沉积物量不一样。在汽轮机中除第一级和最后几级积盐量极少，低压级的积盐总是比高压级的多些。在汽轮机最前面的一级中，由于蒸汽参数仍然很高，且蒸汽流速很快，其中杂质上不会从蒸汽中析出或者来不及析出，因此往往没有沉积物。在汽轮机的最后几级中，由于蒸汽中已含有湿分，杂质就转入湿分中。且湿分能冲洗掉汽轮机叶轮上已析出的物质，所以往往这里没有沉积物。2）不同级中沉积物的化学组成不同。3）在各级隔板和叶轮上分布不均匀。汽轮机中的沉积物不仅在不同级中的分布不均匀，即使在同一级中，部位不同，分布也不均匀。4）供热机组和经常启、听的汽轮机内的沉积物量较少。汽轮机停机和启动时，都会有部分蒸汽凝结成水，这对易溶的沉积物有清洗作用，所以经常启停的汽轮机内，积盐量较少。二、过热器和汽轮机内盐类沉积物的清除1.汽包锅炉过热器的水洗过热器的水洗方法有两种（1）公共式冲洗（2）单元式冲洗2.汽轮机内盐类沉积物的清除如汽轮机内有沉积物，应该及时的清除，以免积累过多，影响汽轮机的安全、经济运行。其清洗方法有：带负荷清洗、空载运行清洗。第二节获得清洁蒸汽的方法应采取的措施：减少进入锅炉水中的杂质量、进行锅炉排污、采取适当的汽包内部装置和调整锅炉的运行工况。一、减少进入锅炉水中的杂质保证给水水质优良的办法：1）加少热力系统的水汽损失，降低补给水量；2）采用优良的水处理工艺，降低补给水中杂质的含量；3）防止凝汽器泄漏，以免汽轮机凝结水被冷却水污染；4）采取给水和凝结水系统的防腐措施，减少给水中的金属腐蚀产物。5）采用凝结水除盐处理，除掉汽轮机凝结水中的各种杂质。二、锅炉排污 为了使锅炉水的含盐量和含硅量能维持在极限允许值以下和排除锅炉水中的水渣，在锅炉运行中，必须经常放掉一部分锅炉水，并补入相同量的给水，这叫锅炉的排污。锅炉的排污方式有两种：连续排污、定期排污。第十二章汽包炉的水质、汽质监督一、水汽监督项目1）蒸汽：含钠量、含硅量、氢电导。2）炉水：pH值、含盐量、磷酸根、氯离子。3）给水：硬度、油、溶解氧、联氨、pH值、总二氧化碳、全铁和全铜、含盐量、亚硫酸钠。4）凝结水：硬度、溶解氧、电导率、含钠量第十四章锅炉的化学清洗和停用保护第一节锅炉的化学清洗锅炉的化学清洗，就是某些化学药品的水溶液来消除锅炉水汽系统中各种沉积物，并使金属表面上形成良好的防腐保护膜。锅炉的化学清洗，一般包括碱洗（或碱煮）、酸洗、漂洗、和钝化等几个工艺过程。一、新建锅炉化学清洗的必要性通过化学清洗，可除掉新建锅炉设备在制造过程中形成的氧化皮和在储存、安装过程中生中的腐蚀产物，焊渣以及设备出厂时涂覆的防护剂等各种附着物，同时还可除去在锅炉制造安装过程中进入或残留在设备内部的杂物，如砂子、尘土、水泥和保温材料的啐渣等，它们大都含有二氧化硅。新建过锅炉启动前进行的化学清洗，不仅有利于锅炉的节能降耗和安全运行，而且还因为它能改善锅炉启动时期的水、汽质；使之较快达到正常标准，从而大大缩短新机组启动到正常运行的时间。二、运行锅炉的化学清洗期的确定运行锅炉化学清洗的目的在于：除掉锅炉运行过程中生成的水垢、金属腐蚀产物等沉积物，以免锅内沉积物过多而影响锅炉的安全运行。三、化学清洗的范围锅炉机组化学清洗所包括的范围，因锅炉的类型、参数和清洗种类（新锅炉前的、还是旧锅炉运行后的清洗）的不同，而有所差别。这是因为在各种不同条件下，锅炉水汽系统各部分污染的情况不一样。所以在每次清洗是，首先应确定清洗化学范围，现分别将其概况介绍如下。1．汽包锅炉对于新建锅炉，由于锅炉机组水汽系统的各部分都可能较脏，所以化学清洗的范围较广，一般情况如下：高压及高压以下的锅炉，清洗范围包括锅炉本体的水汽系统（即省煤器、水冷壁和汽包等）；超高压及超高压以上的锅炉和炉前系统（即从凝结水泵出口起至除氧器止的这段汽轮机凝结水通道和从除氧水箱起至省煤器前的全部给水通道）。2．直流锅炉新建直流锅炉化学清洗的范围，一般应包括锅炉全部水汽系统和炉前系统。对于中间再热式机组，其再热器也应进行清洗。对于凝汽器以及高、低压加热器饿汽侧以及各种疏水管道，一般都不进行化学清洗，只用蒸汽或水冲洗。对于运行后的直流锅炉，其化学清洗范围，一般只包括锅炉本体和水汽系统。四、化学清洗所用的药品化学清洗通常包括几个不同的工艺过程，而每个工艺过程可采用的药品有多种，所以化学清洗所用的药品种类较多。其中以酸洗工艺过程中所用药品的选择和使用最为重要。 在酸洗时所用的清洗液中，除了要有清洗作用的清洗剂外，为了减缓清洗剂对金属的腐蚀，溶液中常常加缓蚀剂，此外为了提高清洗效果，还要添加各种添加剂，现将这些药品分别介绍如下。1．清洗剂用来进行酸洗的药品有很多种，选用时要考虑以下几个问题：去除沉积物和效果如何，对金属材料的腐蚀怎样，是否经济，是否容易获得等；此外，还应考虑废液的排放和处理等问题。酸洗时常用的清洗剂可分成有机酸和无机酸两类。（1）无机酸。适用于锅炉化学清洗的无机酸为盐酸和氢氟酸（2）有机酸。用于锅炉化学清洗的有机酸有：柠檬酸、羟基乙酸、甲酸、酒石酸、顺丁烯二酸、邻苯二甲酸以及乙二胺四乙酸等2．缓蚀剂缓蚀剂是某些能减轻酸液对金属腐蚀的药品。适应与用作缓蚀剂的药品有以下性能：1）加于极少量，就能大大地降低酸对金属的腐蚀速度2）不会降低清洗去除沉积物的能力3）不会随时间的推移而降低其抑制腐蚀的能力，在使用的清洗浓度和温度的范围内，能保持其抑制腐蚀的性能4）对金属的机械性能和金相组织没有任何影响5）无毒性，使用时安全、方便6）清洗后排放的废液不会造成环境污染和公害3．表面活性剂表面活性剂又称界面活性剂，它是一类物质的总称。当这类物质加到水中时，其加入量很少就能很显著地改变水的表面张力。表面活性剂的分子常由性能不同的两个组成部分，一市具有亲合水的性能称为亲水性；另一部分具有排斥水的性能，称为憎水性。表面活性剂有很多种，但按其分子组成的不同，可分为三类：1）阳离子型2）阴离子型3）非离子型一、化学清洗方案的制定锅炉的化学清洗是一项技术要求较高的工作，要求清除沉积物等杂质效果较好，对设备的腐蚀性小，并且应力求缩短清洗时间和节约药品等费用。为此，首先应选取合适的清洗药品和制定一个较好的化学清洗方案，做好清洗的准备工作，化学清洗方案的主要内容是，制定化学清洗的工艺条件和确定清洗系统，现对这两方面的内容进行介绍。1．清洗用药品及其工艺条件1）清洗的方式。化学清洗有静置浸泡和流动清洗两种方式。通常不采用浸泡方式，而采用流动清洗方式，因为后者有以下优点：（1）易使各个部分清洗溶液的温度、药品剂量和金属的温度都很均匀，不致因温差和浓度差而造成腐蚀；（2）容易根据出口清洗液的分析结果，判断清洗的进度及终点；（3）溶液的流动可以起搅动作用，有利于清洗。2）药品剂量。清洗时所用清洗剂和溶解促进剂等药品的剂量，是随锅炉内沉积物的状况不同而异。3）清洗液的温度4）清洗流速5）清洗时间2．清洗系统化学清洗系统，应根据锅炉结构特点、沉积物的状况以及热力系统和现场设备等具体情况来制定。制定清洗系统时，应以系统简单，操作方便，临时管道、阀门和设备少，安全可靠等为原则。在制定化学清洗系统时，一般应考虑以下问题：1）应保证清洗液在清洗系统各个部分有适当的流速，清洗后废液能排干净。 1）选择清洗用泵时，要考虑它的扬程和流量。如果清洗用泵的流量不够或清洗箱的容积太小，可将整个化学系统划分为几个独立的清洗回路，依次进行清洗，以保证清洗时有一定的清洗流速。2）清洗液的循环回路应包括有清洗箱。因为一般在清洗箱里装有用蒸汽加热的表面式和混合式加热器。可以随时加热，使清洗时能维持一定的液温；另外，清洗箱还可以用来将清洗液中的沉渣分离出去。3）在清洗系统中，应安置附有沉积物的管样和主要材料的试片。它们一般安装在下列地点：监视管段内、省煤器联箱、水冷壁联箱和汽包内。4）在清洗系统中应安装有足够的仪表和取样点，以便测定清洗液的流速、温度、压力以及进行化学监督。5）凡是不拟进行化学清洗或者不能和清洗液接触的部件和零件，应根据具体情况采取一定措施，如考虑拆除，或者堵断，或者绕过它们。6）清洗系统中应有引至室外的排氢管，以排除酸洗时产生的氢气，避免引起爆炸事故或者产生气塞而影响清洗。二、化学清洗的准备工作1．清洗用药2．清洗用水3．热源4．电源和备用泵5．废液和废气的排放6．安装好清洗系统7．安全措施三、化学清洗的步骤1．水冲洗2．碱洗或碱煮3．酸洗4．漂洗5．钝化（1）亚硝酸钠钝化法（2）联氨钝化法（3）多聚磷酸钠钝化法（4）碱液钝化法四、化学清洗废液的处理化学清洗时未经处理的酸、碱及其他有毒废液，是严禁排放的。通常先将废液用药品进行化学处理后，直至没有危害后才可排放。通常化学处理的方法有：1）盐酸废液用中和处理，其反应式如下：HCl+NaOH→NaCl+H2OFeCl3+3NaOH→Fe(OH)3+3NaCl2)柠檬酸废液采用焚烧法处理。通常把柠檬酸废液排至煤场或灰场,使其与煤混合后进入炉膛焚烧.3)氢氟酸废液将石灰粉或石灰乳和氢氟酸废液同时排入废液处理池,并用专用的泵使废液与石灰充分混合反应,直至氢氟酸溶液中游离的氟离子含量小于10mg/L.其反应式如下:2HF+Ca(0H)2→CaF2↓+2H2O4)亚硝酸钠废液(1)氯化氨处理法NaNO2+NH4Cl→NaCl+N2↑+2H2O(2)次氯酸钙处理法CaCl(OCl)+NaNO2→NaNO3+CaCl2 (1)尿素分解法NaNO2+CO(NH2)2+2HCl→2N2↑+2CO2↑+2NaCl+3H2O5)联氨废液联氨废液可用次氯酸钠分解处理,其反应式如下:N2H4+2NaClO→N2↑+2NaCl+2H2O一、化学清洗后的处置第二节锅炉的停用保护一、停用保护的必要性在锅炉停用时期,如不采取保护措施,锅炉水汽系统的金属内表面会遭到溶解氧的腐蚀.此外,锅炉虽已放水,但在炉管金属的内表面上往往因受潮而附着一薄层水膜,空气中的氧便溶解在词水膜中,使水膜中饱含溶解氧,所以很容易引起金属腐蚀.停用腐蚀的危害性不仅是它在短期内会使大面积的金属发生严重腐蚀,而且会在锅炉投入运行后继续产生不良影响,其原因如下:1)停用是因金属的温度低,其腐蚀产物大都是疏松状态的Fe2O3,它们附在管壁上的能力不大,因此很容易被水流带走。所以当机组启动时,大量腐蚀产物就转入锅炉水中,使锅内水中的含铁量增大,这会加剧锅炉炉管中沉积物的形成。2)停用腐蚀使金属表面上产生的沉积物(金属金属腐蚀产物)及所造成的金属表面的粗糙状态,会成为运行中腐蚀的促进因素。二、停用保护的方法防止锅炉水汽系统发生停用腐蚀的方法较多,但其基本原则却不外以下几条:1)不让空气进入停用锅炉的水汽系统内2)保持停用锅炉水汽系统金属内表面干燥3)在金属表面造成具有防腐蚀作用的薄膜4)使金属表面浸泡在含有除氧剂或其他保护剂的水溶液中停用保护的方法大体上可分为:满水保护和干燥保护两类。1.满水保护(1)联氨法(2)氨液法(3)保持给水压力法(4)保持蒸汽压力法2.干燥保护法(1)烘干法(2)充氮法(3)干燥剂法(4)气相缓蚀法三、选择停用保护方法的原则(1)锅炉的结构(2)停用时间的长短(3)环境温度(4)现场的设备条件(5)水的来源和质量第十五章冷却水处理冷却水系统中附着物的组成通常很复杂，一般把这些附着物称为污垢，它可分为水垢和污泥（或称粘垢）两类。 水垢是以盐类化合物为主要组成的沉积物，它通常是致密和坚硬的，牢固的附着在设备的过水通道中，特别是在受热面上，它的组成主要是一些难溶的化合物，如碳酸钙、硫酸钙、磷酸镁、硅酸镁等；污泥是指那些比较疏松的、多孔的或凝胶状的沉积物，它们常常含有泥砂、各种腐蚀产物、微生物或其分泌的粘液，生物的代谢产物及其腐烂物。第一节污泥的形成及防止一、冷却水中的悬浮物冷却水中的悬浮物的来源有：1.采用未经处理的地面水作为补充水，或是澄清处理效果不佳，以致有泥沙、氢氧化铝和铁的氧化物等悬浮物进入冷却水系统。2.冷却水处理的工艺条件控制不当而生成沉淀物。3.水通过冷却塔时，将空气中的杂质带入冷却水中。二、微生物的滋长冷却水中的微生物主要有：1.藻类2.细菌3.真菌影响微生物在冷却水系统中滋长的因素有：1.温度2.冷却水含砂量3.铜管的洁净程度4.光照三、杀菌处理为了防止冷却水系统中的微生物滋长而形成污泥，必须对冷却时进行抑制微生物的处理，即进行杀菌处理。实际中杀菌处理只要能抑制细菌的繁殖，不让它附着在器壁上，就达到了目的。常用的杀菌方法有：1.氯化处理2.臭氧处理3.二氧化氯处理4.季铵化合物处理5.氯酚处理第二节凝汽器铜管内结垢及其防止一、循环水的浓缩1.循环水平衡运行中循环水的损失和补充水量应处于平衡状态，即：PBU=P1+P2+P3PBU：补充水占循环水流量的百分率P1：蒸发损失占占循环水流量的百分率P2：风吹和泄漏损失占循环水流量的百分率P3：排污损失占循环水流量的百分率2.浓缩倍率在循环水的运行过程中，有些盐类不会生成沉淀物，如氯化物，所以可以用它在循环水中的浓度与其在补充水中的浓度之比表示循环水在运行中蒸发而使盐类浓缩的倍率，即浓缩倍率。3.极限碳酸盐硬度由于循环水在运行过程中不断蒸发和浓缩，水中的重碳酸钙含量不断增大，但游离二氧化碳含量却因挥发而减少，这两个因素都会促使碳酸钙析出，导致冷却系统结垢，为了避免这种情况发生，应使循环水中碳酸盐硬度的浓缩现象有所限制。对于每种水质都有为维持在运行中不结垢的硬度，称为极限碳酸盐硬度。极限碳酸盐硬度很难由理论推导算出，一般在运行中可由运行经验或通过调试得到，设计中最好用模拟试验获得。二、水质净化 防止循环水系统结垢最彻底的方法是进行水质净化，以去除水中的成垢物质。目前主要有以下方法：1.离子交换2.石灰处理3.零排污系统二、水质调整处理1.加酸处理加酸的作用是减少循环水中的碳酸氢根，维持循环水中的碳酸盐硬度不超过它的极限碳酸盐硬度。2.炉烟处理其实质就是利用炉烟中的二氧化碳和二氧化硫与循环水中的碳酸盐作用，达到防止碳酸盐水垢形成的目的。三、阻垢处理阻垢处理就是添加少量化学药剂到冷却水中，从而起到阻止生成水垢的作用，所添加的药剂称为阻垢剂。常用阻垢剂有：聚磷酸盐、多元磷酸、聚磷酸等。四、阻垢水处理工艺阻垢处理的工艺决定于循环水的水质、阻垢剂的性能、循环水系统的运行工况等多种因素，情况复杂，因此在某一条件下处理方案的选取，应通过模拟试验与技术经济论证来确定。第二节凝汽器铜管内生成附着物的判断一、生成附着物的特征1.铜管内水流阻力升高2.流量减少3.温差增大4.真空度降低二、由水质来判断结垢1.按盐类的浓缩2.按冷却水的稳定度3.按饱和指数4.按稳定指数5.按临界pH6.按碳酸钙的过饱和度比值三、循环水处理的模拟试验第三节凝汽器铜管的清洗一、海绵球自动清洗1.原理：海绵球柔软可压缩，直径比铜管内径约大1mm，在水流的带动下，海绵球被压缩后通过铜管，并和铜管管壁发生摩擦，将管壁上的附着物擦去，从海绵球后方过来的水会把擦下的污物冲走。2.清洗系统：由水泵、加球室、收球网等组成。3.清洗次数：一般每周一次，或根据具体情况确定，清洗次数过多会破坏铜管表面的保护膜，引起铜管腐蚀。4.注意事项：1）清除死角2）消除水中垃圾3）去除老垢4）不过度清洗二、化学清洗 第一节凝汽器铜管冷却水侧的腐蚀及其防止一、腐蚀形式1.脱锌腐蚀1）黄铜是铜锌合金，黄铜中的锌被单独溶解的现象称为脱锌腐蚀。2）脱锌腐蚀有两种类型：层状脱锌和栓状脱锌3）导致黄铜脱锌腐蚀的因素有：水的pH、冷却水流速慢、管壁温度高、管内表面有疏松的附着物等。2.冲击腐蚀1）当凝汽器铜管受到含有气泡水流的剧烈冲击时，会因铜管表面的保护膜局部遭到破坏而在这些部位产生马蹄形溃疡状腐蚀，叫做冲击腐蚀。2）冲击腐蚀的发生和管内水的流速、管材材料以及水中带有固体颗粒有关，冲击腐蚀不单纯是机械冲刷作用，而是机械冲刷和电化学作用共同造成的。3.沉积腐蚀泥砂、微生物、贝壳等固体物沉积在铜管内壁上后，起到屏蔽作用，阻碍氧达到金属表面，这样就使缺氧的沉积物下的金属部位成为阳极区，引起沉积物下面金属的腐蚀，这种腐蚀常发生在水流缓慢的部位。4.应力腐蚀1）在交变应力作用下：如铜管的振动使管上的保护膜遭到破坏，因而发生孔蚀，最后导致管子破裂，即腐蚀疲劳。2）在拉伸力作用下：由于水质有侵蚀性，在拉伸应力的作用下，时间久了便会因腐蚀产生裂缝。5.热点腐蚀：凝汽器的高温部位如达到冷却水的沸点，就可能在此局部区域引起铜管的严重腐蚀，这种腐蚀称为热点腐蚀。其实质是一种脱锌型的腐蚀。二、铜管材料及其选择三、腐蚀的防止1.改进运行工况2.冷却水的缓蚀处理3.阴极保护4.加装套管反渗透与膜技术一、膜分离技术简介用膜对混合物的组分进行分离、分级、提纯和浓缩的方法称为膜分离法。大致分为电渗析、膜过滤和渗析三种。1）膜过滤是指利用形成不同形态结构的膜的选择透过性，在一定的驱动力（压力）作用下，进行特殊选择分离的技术。目前膜过滤技术有：MF：微滤（连续微滤），也称精密过滤，和超滤无明显区分界面，主要是材质不同。UF：超滤，运行压力低，作为RO的预处理是发展趋势。MF和UF主要用于反渗透和电渗析进水的深度除浊处理。NF：纳滤，介于反渗透和超滤之间，可用于除去盐类、有机物、细菌和病毒。任何一种物质到纳米级以后，其性能都发生了显著变化。纳滤去除纳米级的分子，即一般分子量在100～1000之间的分子。RO：反渗透2）渗析也叫透析，是利用浓度差做推动力，借助膜对物质透过速度的差异，实现物质的分离。3）ED：电渗析（EDR：频繁倒极电渗析），是利用离子交换膜易透盐而难透水以及带电离子在直流电场中定向移动的特性，实现带电物质与不带电物质的分离。EDI：电去离子 PV：渗透极化（膜蒸馏）4）无机膜：陶瓷膜二、膜技术的优势1）无药剂加入2）利用工业源（压力）推动3）工艺兼容性好，易于和其他工艺配套4）可实现模块化工艺，组合简便易行5）常温操作，能耗低6）无需相变和化学变化即能实现分离三、反渗透原理1）半透膜的选择透过性，即有区别得让水通过而不让盐透过2）盐水与淡水两室的外加压力差大于渗透压力差，提供了水从盐水室向淡水室迁移的动力。二、市场常用半透膜⑴.醋酸纤维素膜,pH适用范围3-7(不耐氧化性好)CA膜⑵.聚酰胺膜⑶.复合膜三、反渗透的应用1）反渗透装置：膜组件是膜分离装置的基本工作单元，有膜、支撑物和容器组成。有平板式、圆管式、螺旋卷式、中空纤维式等。2）排列形式：一级一段连续式、一级一段循环式、一级多段循环式、一级多段连续式、多级反渗透3）在水处理方面的应用：1.海水、苦咸水淡化2.纯水制作3.发电厂补给水预脱盐：优点：a.脱盐率一般大于95％，可将离子交换器的脱盐负荷减轻到5％以下a.水质稳定，只要进水水质变化不大，反渗透装置出水水质就比较稳定b.能有效去除细菌、有机物、铁、锰和硅，有利于减轻树脂污染，延长使用寿命。c.系统几乎无污水排放，有利于环境保护。d.运行费用低e.操作简单，维护工作量小缺点：a.设备造价高b.原水回收率一般为75％，会造成25％左右的水浪费。c.为稳定运行，反渗透装置前要增加必要的预处理设备。4.火力发电厂循环水处理5.工业废水处理6.饮用纯净水制作7.制取医药注射用水四、反渗透的清洗、消毒和保存1.清洗的目的 1）保证和维持系统正常运行2）延长反渗透膜元件使用寿命2.清洗的时机1）产水量较上次清洗后下降10～15％2）产水中杂质含量较上次清洗后增加10～15％3）一、二段压差较上次清洗后增加10～15％4）长期停用（超过6个月）以前5）日常维护（已长期运行但未达上述指标），一般一年至少应清洗一次。3.清洗取出何种污染源1）碳酸钙2）硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶3）水和氢氧化物4）硅垢5）无机和有机胶体沉淀物6）生物滋长物（细菌、真菌、霉菌等）4.清洗配方1）首先确定水质、垢及污染物成分2）收集现象信息，进行小型试验3）联系咨询膜厂家或供货商4）确定清洗配方5.注意事项1）遵循厂家或供货商推荐的药剂、剂量以及其他工艺参数2）最小限度使用强化学试剂，如双氧水等3）清洗过程pH应在4～10之间，不要超出4）温度控制在摄氏20～40度之间5）硅垢难以除去，唯一办法就是反复循环、浸泡，使用除硅配方6.生物污染（又称珊瑚礁综合症）1）是由于各种生物活体及其排泄物、尸体、粘泥等复合作用引起。2）去除应在高pH或低pH条件下，配合使用具有去处粘泥作用的杀菌剂时效果较好，而且应尽可能在较短时间内洗脱，否则难以保证清洗效果。3）杀菌剂的选择应考虑以下几点：能有效杀死细菌、去处粘泥，接触时间短，毒性低，降解快，有利于环保，操作简便时间短。4）常用杀菌剂：甲醛、异噻唑啉。二、运行中的问题1.淡水侧不能有压力：每次启动前都要检查淡水侧阀门是否全开，同时应设置防爆膜。2.污染指数一定要严格控制，建议维持小于4，期望值应小于2。3.阻垢剂：应优选对比4.出水量降低时，可将每根管中第一根膜元件移至最后。5.清洗时比较进出水的变化。6.不能仅以郎格里尔指数作为判断是否接垢的依据。三、变频技术在反渗透系统的应用1.反渗透装置配备的一套90千瓦的高压水泵，应用变频调节技术后每年可以节约电费约27万余元。2.来水压力变化会导致泵出口压力随之变化，导致反渗透进水压力、流量的变化，采用变频调节技术可以有效缓解上述问题。电厂化学仪表 一、概述分析仪器是测量物质的化学组成、结构及其某些物理特性的一类仪器。按使用分：实验室和在线仪表。作用原理分：电导式分析仪表：酸、碱浓度计电位式分析仪表：pH、pNa、离子计电流式分析仪表：O2、N2H4表光学式分析仪器：SiO2、PO43－、浊度计、原子吸收仪气相色谱分析仪：热导式分析仪：氢纯度计分析仪器的组成：分析部分（传感器），特点是：信号弱，阻抗大。信号处理部分（变送器）将分析部分的信号进行检测放大处理满足显示要求。显示部分：（指示、记录）显示被测数据。二、电导式分析仪器（一）原理电导率：表示为距离为1cm，截面积为1cm2时溶液的电导，此时溶液电导称电导率。注意：①用电导率表示水质时是指水中各种粒子导电能力的总和,电导的大小只能大约表示水中含盐量。②溶液的浓度不同，其电导率不同。③同一溶液用不同电极测量，其电导可以不同。④电极常数，主要由几何尺寸和相对位置决定要精确测知电极常数，可用实验方法。（二）影响电导率测量的因素1.温度：r=rt0[1+β1(t－t0)]注意：①溶液不同,β值不同。②同一溶液，温度不同，β值不同。③电导率是水样的浓度，必须在一定温度下才有意义。④温补只能减小温度的影响，很难达到完全补偿。2.电极极化的影响有化学极化和浓差极化，生成物的影响，其解决方法是用交流电压。如果所加电压是直流电压，该电导池实际上也是一个电解槽。在溶液中这种由离子浓度分布不均产生内电场的现象称为浓差极化。浓差极化所产生的电场方向与外电场方向相反，起阻止离子导电的作用，相当于增大了溶液的电阻，因而引起误差。化学极化是由于溶液在外电场的作用下，在电极上发生化学反应，其反应生成物在电极与溶液间形成一个电势与外加电压方向相反的“原电池”。化学反应的生成物附着在电极表面，使溶液与电极的有效接触面积减小，导致电导值减小，也等效的增加了溶液的电阻，造成测量误差。3.电极系统的电容对电导的影响4.可溶性气体对溶液电导的影响（三）电极常数校验1.标准溶液法：K＝r/G2.标准电极比较法（四）仪器的校验1.标准溶液法：电导率较小不能用此法。2.模拟信号（五）测量电路（六）电磁浓度计 一、电位式分析仪器（一）基本知识1.电位分析：通过测量电极系统与被测溶液构成测量电池的电动势或知被测溶液离子活度的分析方法。组成：测量电池：指示电极、参比电极、被测电极。高祖毫伏计：直接检测测量电池的电动势。2.电极分类：①由金属插入含该金属离子的溶液所构成的电极。②由金属及该溶液的一种固体难溶盐，浸在含有该难溶盐的阴离子溶液中所构成的电极。③氧化还原电极④金属与其南溶氧化物，构成的电极。⑤膜电极包括大多数离子选择性电极。（二）影响测量的因素注意：①仪器只能消除温度对测量的部分影响，不能完全补偿。②测量标准溶液或溶液的pH值时应注明温度。③减少误差最好在25℃时测量。（三）测量电池对逆变器的要求玻璃电极106－109Ω，要求仪器在1012Ω以上，而一般万用表电压档104－106Ω，数字式电压表输入阻抗108－109Ω，所以不能测出。1.定位调节2.温度补偿3.等电势调节（四）pH校验（pNa）1.标准溶液校验2.表头校验①pNa测量主要是干扰的问题：H+＞K＋＞Na＋H+干扰加碱化剂，此步为在线表的关键部分。K＋离子的干扰用0.1mmol/l参比液，测量时玻璃电极靠上参比电极低一些，流动测量先过玻璃电极再过参比电极。②污染问题：a.存放标液和水样必须用塑料制品。b.试管或容器都要用无钠水清洗，不同浓度的容器不能混用。c.微量钠测量时，容器、电极管路系统均应用外加碱的无钠水冲洗。③溶液温度的影响（等电势调节）小于20℃电极响应比较慢名称表的测量范围电极测量范围pNa＝0DWS－51PNa0－90－pNa71811LL0.1－1000ug/l0.1分辨率1811EL0.01－1000ug/l0.01分辨率二、电流式分析仪表（氧表）（一）原电池型传感器1.接触式原电池DH－522.覆膜式原电池SWAN3.洗出式电流传感器DF101（二）极谱型电流传感器1.应用关系： ①电压在某一小段处，电解池电流与工作电压无关，温度一定时电流与溶液中的某种物质的浓度有关。②溶液的溶度一定时，随着温度的升高电解池产生的扩散电流也增加。2.极谱型电流传感器在测量中影响因素①水样温度的影响②水样流量：水样流量比较偏小时指示值逐渐增长，流量大于某值时指示值反而不变。③膜材料及厚度的影响④水样中的一些有害物质。（二）溶解氧分析仪的校准1.零点校准：①用氮气饱和水校准②纯氮气校准③新配制的饱和亚硫酸钠2.斜率的校准①化学分析校验法②饱和氧水校验法③空气校验法④电解氧标准法二、光学式分析仪器基于被测液成分的某一些光学特性，吸收光波、发射光波、反射光波、散射光波等，采用适当的装置对被测成分进行定性、定量分析，称为光学分析方法。（一）基本知识①波动性：可见光390－770nm红外光770－106nm紫外光10－390nm波长不同，颜色不同。C=λ／ν粒子性：能量的传播不连续是一份一份地空间传播。②光的吸收定律：比尔定律－lgIt/I0=KLCa.透光率：光通过溶液时，T=It/I0入射光与透射光的比。b.吸光度：A=－lgT。c.光程长：L光通过溶液的厚度。d.吸光系数：K物质不同K值不同，所用波长不同K值不同，任何物质都有最大吸收波长。应用：a.等吸光度法b.等厚度法c.示差法：采用一个与试样接近的标液代替空白液作参比液。③影响分析精度的因素a.方法误差：1.被测物质的浓度与吸光度的关系，通常只能在低浓度时与比尔定律相符,在高浓度时有偏差,此时采用标准曲线法可提高准确性。2.操作条件、显色反应、显色剂用量、pH值、温度、显色时间，对溶液颜色均有影响。必须严格控制操作条件，特别保证标样、样品操作条件一致。3.干扰物质的影响：干扰与显色剂或金属一般可以用加掩蔽剂方法消除。b.仪器的误差：1.光源不稳定：主要光源电压波动引起，设稳压电源或双光路系统。2.光的单色性影响：单色性越好分析精度越高。3.光电转换特性影响：在一定范围内是线性转换的，光照时间长造成老化、疲劳造成误差。 4.比色皿的影响：比色皿材质、厚度、长度，不同的仪器比色皿不能混用，比色皿的制造材料要求对化学试剂高度稳定。（一）主要部件光源单色光器：滤光片、棱镜、光栅观点元件：把光能转换成电信号。光电管、光电倍增管、光电池：硒光电池、硅光电池。8891表技术参数：水流速180ml/h药9ml/h比色皿820nm范围0－1000ug／l测量池40mm变送器：液晶显示4－20mA输出250Ω负载无水样、试剂液位检测。特色：微处理机控制操作，菜单提示用户友好界面，自动两点校准，红外试剂和水样液位检测，打印机，接数据分析，RS232/422串行接口。二、水的浊度及浊度仪水的浊度：指水的浑浊程度也就是水中微粒物质对光的散射，而使水的透光率下降的程度。测量方法：透射光浊度法、散射光浊度法、积分球浊度法。浊度的单位：杰克逊烛光浊度JTU、mg/l、FTU。注意：同一水样用不同的方法测量其测量结果不同，浊度值必须指明测量方法。七、原子吸收分光光度计也称原子吸收光谱法，是基于元素产生的原子蒸汽对同种元素所发射的特征谱线的吸收作用而进行定量分析的方法。光源/仪器测定某一元素时光源采用该元素的空心阴极灯，该灯能发出具有该元素特征波长的光被分析的样品/经雾化器、燃烧器后被原子化空心灯发射有被测元素特征波长的光，经火焰被原子化处理样品吸收而减弱，分光器选出共振线，光电元件再将此光信号转变为电信号，放大处理，仪表显示。与常用分光光度法的异同相同处：1）都属于吸收光谱的分析范围2）仪器组成相同不同处：1）前者利用原子吸收光谱（线性光谱）进行分析，后者利用分子吸收光谱（带状光谱）进行分析。2）结构和位置不同：原子吸收光谱：光源→原子化器→单色光→检测系统分光光度法：光源→单色器→样品池→检测系统八、气相色谱也称层析法，是基于被分析物质组分在两相（固定相和流动相）中分配系数的微小差异这一物理性质而建立的。分配系数：指在柱温及柱平均压力一定的条件下，组分在两相中分配达到平衡时分布在单位体积固相中组分的量和分布在单位体积流动相中组分的量之比。'