第四章 水的除盐
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水的除盐方法
1.蒸发法
蒸发法是一种简单而又有效的盐从水中分离的方法。
具体步骤如下:
1)将含盐水放入一个平底容器中。
2)将容器放在热源上进行加热,使其水分逐渐蒸发。
3)待水分蒸发完毕后,剩下的就是盐。
2.冷却结晶法
冷却结晶法是一种利用盐在高温下易溶于水,在低温下难溶于水的特性进行盐从水中分离的方法。
具体步骤如下:
1)将含盐水放入一个平底容器中。
2)将容器放在热源上进行加热,直到盐完全溶解在水中。
3)将容器放置在室温下,等待水温逐渐降低。
4)当水温下降到一定程度时,盐会开始逐渐结晶沉淀,此时可以用过滤器将盐沉淀物过滤出来。
3蒸馏法
蒸馏法是一种利用盐和水的沸点差异进行盐从水中分离的方法。
具体步骤如下:
1)将含盐水倒入一个锅中。
2)将锅盖反转,并在上面放置一个凉水的容器。
3)用热源将水加热,使其沸腾,水蒸气会冷凝在凉水容器上,形成纯净水。
4)盐会留在锅中,等到水分蒸发完毕后,剩下的就是盐。
第四章膜法水处理膜分离法是利用选择性透过膜为分离介质.当膜两侧存在某种推动力(如压力差、浓度差、电位差)时,使溶剂(通常是水)与溶质或微粒分离的方法。
一般包括电渗析、反渗透、超滤、扩散渗析等,其中的反渗透、超滤相当于过滤技术。
用选择性透过膜进行分离时,使溶质通过膜的方法称为渗析;而使溶剂通过膜的方法则称为渗透。
电渗析法是以电位差为推动力的膜分离法,用于从水溶液中脱除离子,主要用于苦咸水脱盐或海水淡化。
其膜是导电膜,即阳离子交换膜和阴离子交换膜。
以压力差为推动力的膜分离法,根据溶质粒子的大小及膜的结构性质(超滤膜、纳滤膜、反渗透膜等),又可分为超滤、纳滤、反渗透等。
反渗透法可用于溶剂的纯化和溶液浓缩。
反渗透法大部分应用于水的纯化.主要是苦咸水脱盐或海水淡化。
反渗透法的另一个重要应用为制备高纯水。
膜是分离技术的核心。
膜材料的化学性能、结构对膜分离法起着决定性的作用;一般是高分子材料制成的膜,有纤维素膜、芳香聚酰胺类膜、杂环类膜、聚砜类膜、聚烯烃类膜和含氟高分子膜等。
膜分离法的特点:①不发生相变、常温进行、适用范围广(有机物、无机物等)、装置简单、易操作和易控制等。
②膜法水处理具有适应性强、效率高、占地面积小、运行经济的特点。
所以,国内外已把电渗析法、反渗透法或膜分离法与离子交换相结合的方法应用于锅炉水处理。
第一节电渗析电渗析是膜分离技术的一种,它是在直流电场作用下,以电位差为推动力,利用离子交换膜的选择透过性,把电解质从溶液中分离出来,从而实现溶液的淡化、浓缩、精制或纯化的目的。
电渗析的进展:对电渗析基本概念的研究始于20世纪初,采用动物皮、膀胱膜或人造纤维、羊皮纸等进行实验室研究,但无工业应用价值;随着合成树脂的发展,1950年,朱达试制出具有高选择性的阴、阳离子交换膜后,才奠定了电渗析技术的实用基础;1954年美、英等国将电渗析首先用于生产实践中,淡化苦咸水、制备工业用水和饮用水。
此后,电渗析技术逐步引入中东和北非。
除盐水的工作原理除盐水是一种将海水、咸水等高盐度水体转化为淡水的技术。
其工作原理主要基于渗透压差异和半透膜的选择性通透性。
首先,我们需要了解渗透压的概念。
渗透压是指溶液中溶质造成的压强,其大小与溶液中溶质浓度成正比。
在高浓度溶液和低浓度溶液之间存在着渗透压差异,这种差异可以推动水分子从低浓度溶液向高浓度溶液方向移动。
半透膜是一种特殊的薄膜,能够让某些物质通过,而阻止另外一些物质通过。
对于除盐水来说,半透膜必须具有选择性通透性,即只允许水分子通过而阻止盐离子等其他物质通过。
基于上述原理,除盐水技术主要包括两个步骤:预处理和反渗透。
预处理是指在反渗透过程前对原始海水进行处理。
这个步骤主要包括粗过滤、加药、沉淀等操作。
通过这些步骤,可以去除一些杂质、有机物和微生物,保证反渗透设备的正常运行。
反渗透是指将预处理后的海水通过半透膜进行过滤,使得盐离子等溶质无法通过,只有水分子可以通过。
在反渗透过程中,海水被加压送入半透膜模块,海水中的水分子会顺着渗透压梯度从高浓度侧向低浓度侧移动,同时被半透膜阻止的盐离子等溶质则被拒绝在高浓度侧。
最终,在低浓度侧收集到的就是淡水。
反渗透过程中需要考虑两个重要参数:截留率和通量。
截留率是指半透膜对盐离子等溶质的阻拦能力,通常可以达到90%以上。
而通量则是指单位时间内通过半透膜的水分子数量,其大小取决于反渗透设备的设计和运行条件。
除盐水技术具有许多优点,如不需要化学品、无二次污染、操作简单等。
但也存在一些缺点和挑战,如能耗较高、半透膜易受污染、处理后的海水含有高浓度的盐分等。
因此,在实际应用中,除盐水技术需要综合考虑各种因素,选择合适的反渗透设备和运行条件,以达到最优化的效果。
总之,除盐水技术是一种将海水转化为淡水的重要手段。
其工作原理基于渗透压差异和半透膜的选择性通透性,通过预处理和反渗透两个步骤实现海水中盐离子等溶质的去除。
除盐水技术在实际应用中存在一些挑战和限制,但仍然具有广泛的应用前景。
一、填空题1、离子交换树脂的交换容量分为全交换容量、工作交换容量、平衡交换容量。
2、按离子交换树脂的结构,离子交换树脂分为凝胶型树脂、大孔型树脂、超凝胶型树脂和均孔型强碱型阴树脂。
3、树脂型号为001×7,第一位数字代表活性基团代号,第二位数字代表骨架代号,第三位数字代表顺序代号,×代表联接符号,第四位数字代表交联度。
4、树脂的污染主要分为有机物污染,无机物污染,硅酸根污染。
5、阴树脂发生硅酸根污染的主要原因为未及时再生或者再生不彻底。
6、离子交换器体内再生分为顺流再生、逆流再生、分流再生和串联再生四种。
7、被处理的水流经离子交换树脂层时,其离子交换树脂按水流顺序可分为失效层、工作层、保护层。
8、离子交换树脂的可逆性是反复使用的基础。
9、离子交换器再生过程中,提高再生液温度,能增加再生程度,主要因为加快了内扩散和膜扩散的速度。
10、混床反洗分层是利用阴阳树脂密度不同;若反洗效果不佳,可通过加碱浸泡后,重新反洗分层。
11、运行规程中,阳床出水Na>100ug/L,即为失效;阴床出水DD>5us/cm或SiO2>50ug/L,即为失效;混床出水DD>0.2us/cm或SiO2>20ug/L,即为失效。
12、运行分析中测量钠离子,所用碱化剂为二异丙氨,控制样水pH>10,pNa4=2300ug/L。
13、每台阳离子交换器的额定制水量为205t/h,每台阴离子交换器额定制水量为205t/h,每台混合离子交换器的额定制水量为235t/h。
14、除盐水的主要监测的项目为电导率和二氧化硅,其标准分别为DD≤0.2μs/cm,SiO2≤20μg/L。
15、阳床或阴床或混床失效时应停运进行再生。
16、001×7型树脂是强酸阳离子交换树脂。
17、离子交换器的交换过程,实质上就是工作层逐渐下移的过程。
18、强弱碱树脂联合使用,弱阴树脂交换强酸根离子,强阴树脂交换弱酸根离子。
19、混床阴阳树脂的填装比例阴:阳=2:1。
水处理除盐技术水是人类生活中不可或缺的资源,但是地球上可供人类直接饮用的淡水资源却非常有限。
随着人口的增长和工业发展,淡水资源的紧缺问题日益凸显。
为了满足人类对水资源的需求,除盐技术应运而生。
除盐技术是指将含盐水转化为淡水的过程。
目前,主要的除盐技术包括蒸馏法、反渗透法和离子交换法等。
蒸馏法是一种传统且常用的除盐方法。
它利用水的沸腾温度低于盐水的原理,将盐水加热至沸腾,蒸汽通过冷凝器冷却后变成淡水。
这种方法适用于各种含盐水的处理,但能耗较高,设备复杂,并且在处理大规模盐水时效率较低。
反渗透法是一种现代化的除盐技术。
该方法通过高压作用下,将含盐水通过半透膜进行过滤,使得水分子可以通过膜而盐分子被滞留在膜的一侧,从而实现除盐的目的。
这种方法操作简单,效率高,但设备成本较高,对膜的要求也比较高,需要定期清洗和更换膜。
离子交换法是一种利用树脂吸附盐分的除盐技术。
离子交换树脂是一种可以选择性吸附特定离子的材料,通过将含盐水通过装有离子交换树脂的容器,盐分会被树脂吸附,而水分则通过。
这种方法操作简单,设备成本较低,但需要定期更换树脂和进行再生。
除盐技术在水处理领域起到了至关重要的作用。
除了可以将海水转化为淡水,满足人们的饮用水需求外,除盐技术还可以应用于工业生产中的水处理、农业灌溉以及环境保护等领域。
然而,除盐技术也存在一些问题和挑战。
首先是能源消耗问题。
无论是蒸馏法还是反渗透法,都需要大量的能源支持,这对于资源紧张的地区来说是一个巨大的挑战。
其次是废弃物处理问题。
除盐过程中产生的废弃物,如浓盐水和化学品残留物,需要妥善处理,以免对环境造成污染。
此外,除盐技术的成本也是一个制约因素,高昂的设备和运营成本限制了其在一些地区的推广应用。
为了解决以上问题,科学家们正在不断探索和改进除盐技术。
例如,利用太阳能和风能等可再生能源来替代传统能源,以降低能源消耗;研发更高效、更耐用的膜材料,以提高反渗透法的除盐效率;探索新型吸附材料,以提高离子交换法的除盐效果。
除盐的方法及原理
除盐的方法主要有以下几种:
1. 沸腾除盐法:将含盐水加热至沸点后,盐分会在水蒸气中转化为气体,并随蒸气脱离水面,然后用冷凝器将水蒸气冷凝成水,得到除盐后的水。
2. 蒸馏除盐法:将含盐水加热,水蒸气蒸发到收集器中,盐类物质留在蒸发器中,得到除盐后的水。
3. 离子交换除盐法:利用离子交换树脂的特性,将含盐水通过离子交换柱,其中的盐离子被吸附在树脂上,释放出的水则是除盐后的水。
4. 逆渗透除盐法:将含盐水通过半透膜,高压驱使水分子逆向穿过半透膜,盐离子和水中的杂质则被留在膜外,得到除盐后的水。
5. 冰冻除盐法:将含盐水冷却到冰点以下,盐离子则被留在水中形成冰块,通过分离水和冰块,得到除盐后的水。
这些除盐方法的原理主要是基于物质在不同条件下的物理性质差异,通过改变水中溶质和水的状态,利用物理过程将溶质分离出来,获得除盐后的水。
水在混合离子交换器中,阳、阴离子交换树脂除盐原理随着社会的发展和工业化程度的提高,水资源的供给和质量越来越受到关注,特别是对于饮用水和工业生产中所使用的水质量要求更高。
为了改善水质,除盐技术被广泛应用。
而混合离子交换器是一种常用的除盐工艺装置,其原理主要是通过阳、阴离子交换树脂来实现除盐的目的。
本文将对水在混合离子交换器中,阳、阴离子交换树脂除盐的原理进行介绍。
1. 混合离子交换器的基本原理混合离子交换器是一种利用阳、阴离子交换树脂来进行水质处理的设备。
其基本原理是利用阳、阴离子交换树脂吸附水中的阳、阴离子,从而实现除盐的目的。
在混合离子交换器中,阳、阴离子交换树脂呈现交替的层次结构,通过正负离子之间的吸附作用,在水流过程中实现离子的交换和去除。
2. 阳、阴离子交换树脂的作用阳、阴离子交换树脂是混合离子交换器中的核心部件,其作用主要是吸附和交换水中的阳、阴离子。
阳离子交换树脂主要吸附水中的钙、镁等金属离子,而阴离子交换树脂则主要吸附水中的氯、硫酸根等阴离子。
通过这种吸附和交换作用,可以有效去除水中的盐分和杂质。
3. 水在混合离子交换器中的除盐过程当水通过混合离子交换器时,首先会被阳离子交换树脂吸附,吸附的是水中的阳离子,比如钙、镁等金属离子。
随后,水流经阴离子交换树脂层,吸附掉水中的阴离子,比如氯、硫酸根等离子。
经过这样的处理过程,水中的盐分和杂质可以得到有效的去除,从而达到除盐的目的。
4. 混合离子交换器除盐的应用混合离子交换器除盐技术广泛应用于饮用水和工业生产中。
在饮用水处理方面,混合离子交换器可以去除水中的硬度离子和其他有害离子,从而提高水质,保障人民群众的饮水安全。
在工业生产方面,混合离子交换器可以用于纯水生产、电镀、制药等领域,去除水中的盐分和杂质,保证生产过程中所使用的水质量符合要求。
5. 阳、阴离子交换树脂的再生随着使用时间的延长,阳、阴离子交换树脂会逐渐饱和,从而影响除盐效果。
为了保证除盐设备的稳定运行,需要对阳、阴离子交换树脂进行再生。