第2章 無機化學工藝學-工業(yè)用水

1、武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學第二章第二章 工業(yè)用水工業(yè)用水水的特性及在化學工業(yè)中重要性水的特性及在化學工業(yè)中重要性水的來源及其雜質(zhì)水的來源及其雜質(zhì)水的硬度水的硬度工業(yè)用水化學處理工業(yè)用水化學處理循環(huán)冷卻水處理循環(huán)冷卻水處理武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學一、水的特性及在化學工業(yè)生產(chǎn)中的用途一、水的特性及在化學工業(yè)生產(chǎn)中的用途不論化學工業(yè)、冶金、機械、電力、紡織等各行業(yè)，不論化學工業(yè)、冶金、機械、電力、紡織等各行業(yè)，幾乎都離不開水。尤其是化學工業(yè)是用水大戶，幾乎都離不開水。尤其是化學工業(yè)是用水大戶，（由于其化學反應(yīng)工程、分離工程和公用工程所解由于其化學反應(yīng)工程、分

2、離工程和公用工程所解決的是：加熱、冷卻、蒸發(fā)、冷凝、聚合、裂解等決的是：加熱、冷卻、蒸發(fā)、冷凝、聚合、裂解等都離不開水）都離不開水）。如生產(chǎn)如生產(chǎn)1噸人造纖維需噸人造纖維需500噸以上的水；生產(chǎn)噸以上的水；生產(chǎn)1噸燒噸燒堿要堿要150噸水；加工噸水；加工1噸石油需噸石油需4噸水。噸水。21世紀用太世紀用太陽能電解水陽能電解水 H2和和O2形成燃料電池的原料，也形成燃料電池的原料，也離不開水。離不開水。為什么化學與水結(jié)下了不解之緣呢？為什么化學與水結(jié)下了不解之緣呢？這與水的性質(zhì)這與水的性質(zhì)有關(guān)。有關(guān)。武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學1、天然水的特性水在常溫下呈液態(tài)存在，具有一般液體

3、的共性。與水在常溫下呈液態(tài)存在，具有一般液體的共性。與其他液體相比，又有許多其他液體相比，又有許多獨立的特性獨立的特性。1 1）水在）水在0 044范圍內(nèi)，不是熱脹冷縮，而是冷脹熱范圍內(nèi)，不是熱脹冷縮，而是冷脹熱縮，即縮，即tvtv。2 2）在所有的液體中，水的比熱容最大，為）在所有的液體中，水的比熱容最大，為4.18J/g.4.18J/g.，因此水可作為化工優(yōu)質(zhì)的熱介質(zhì)，用，因此水可作為化工優(yōu)質(zhì)的熱介質(zhì)，用于冷卻、儲熱、傳熱等方面。于冷卻、儲熱、傳熱等方面。3 3）0 0100100水可以出現(xiàn)水可以出現(xiàn)g g、l l、s s三相變化。故利用水三相變化。故利用水的相變的相熱轉(zhuǎn)換能量是很方便的。

4、化學中可用作的相變的相熱轉(zhuǎn)換能量是很方便的?；瘜W中可用作惰性氣體或水蒸汽蒸餾（惰性氣體或水蒸汽蒸餾（增加總壓，降低沸點增加總壓，降低沸點）。）。武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學4 4）在液體中，除汞以外，水的）在液體中，除汞以外，水的表面能最大表面能最大。5 5）水的）水的溶解及反應(yīng)能力極強，許多溶解及反應(yīng)能力極強，許多物質(zhì)不但在水物質(zhì)不但在水中有很大的溶解度，而且有最大的電離度。因此中有很大的溶解度，而且有最大的電離度。因此可作為溶劑、試劑、助劑、電解制可作為溶劑、試劑、助劑、電解制H H2 2的原料等。的原料等。6 6）水有較好的導(dǎo)電性能，是隨著水中含鹽量的增）水有較好的導(dǎo)電

5、性能，是隨著水中含鹽量的增加而增大。因此作化工過程加而增大。因此作化工過程靜電的消除劑靜電的消除劑（增濕（增濕法）。法）。對水的特性認識后，即可理解對水的特性認識后，即可理解化學工業(yè)中水的用化學工業(yè)中水的用途。途。武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學2、化學工業(yè)中水的主要用途、化學工業(yè)中水的主要用途1 1）原料原料：即前述的起始原料，作為制氫氣、：即前述的起始原料，作為制氫氣、水煤氣水煤氣和有機合和有機合成等的原料。成等的原料。2 2）溶劑溶劑（吸附劑）：固體物質(zhì)的溶解、（吸附劑）：固體物質(zhì)的溶解、氣體的吸收氣體的吸收。3 3）稀釋劑稀釋劑：造紙紙漿、釀酒勾兌。：造紙紙漿、釀酒勾兌。

6、4 4）冷卻劑冷卻劑：間、直冷卻水，作為冷卻介質(zhì)，用于幾乎所有的：間、直冷卻水，作為冷卻介質(zhì)，用于幾乎所有的化工廠?；S。5 5）熱載體熱載體：蒸汽或作為蒸汽透平機的動力。（風機、蒸汽泵：蒸汽或作為蒸汽透平機的動力。（風機、蒸汽泵等），水蒸汽蒸餾。等），水蒸汽蒸餾。 可見，可見，水已是擬建化工廠外部的極其重要的條件水已是擬建化工廠外部的極其重要的條件。西部開發(fā)。西部開發(fā)首先完成基礎(chǔ)設(shè)施、基礎(chǔ)教育建設(shè)，然后有了水才能開發(fā)附首先完成基礎(chǔ)設(shè)施、基礎(chǔ)教育建設(shè)，然后有了水才能開發(fā)附加值高的化學工業(yè)產(chǎn)品。（加值高的化學工業(yè)產(chǎn)品。（水是外部條件投資環(huán)境的重要部水是外部條件投資環(huán)境的重要部分）分）武漢科技大

7、學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學3 3、對水質(zhì)的要求、對水質(zhì)的要求化工工業(yè)用水，按以上所講大體可分為兩大種：化工工業(yè)用水，按以上所講大體可分為兩大種：直接用水、間接用水直接用水、間接用水。直接用水直接用水：系水與產(chǎn)品直接接觸，或用于生產(chǎn)產(chǎn)：系水與產(chǎn)品直接接觸，或用于生產(chǎn)產(chǎn)品，對產(chǎn)品質(zhì)量有很大的影響，故要求優(yōu)良的水品，對產(chǎn)品質(zhì)量有很大的影響，故要求優(yōu)良的水質(zhì)。（質(zhì)。（濁度、懸浮物、濁度、懸浮物、pHpH和雜質(zhì)等要求嚴格和雜質(zhì)等要求嚴格）間接用水間接用水：對產(chǎn)品質(zhì)量一般無影響，出于防腐和：對產(chǎn)品質(zhì)量一般無影響，出于防腐和防垢的要求，而需要采用不同的水質(zhì)。（防垢的要求，而需要采用不同的水質(zhì)。（對

8、溫度、對溫度、pHpH和硬度有要求）和硬度有要求）因此，生產(chǎn)對象不同，對水質(zhì)的要求不同。因此，生產(chǎn)對象不同，對水質(zhì)的要求不同。武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學1 1）原料用水原料用水：直接作為原料或作為原料的一部分而：直接作為原料或作為原料的一部分而使用的水。使用的水。例如電解水、飲料、食品加工、釀造，水質(zhì)對產(chǎn)例如電解水、飲料、食品加工、釀造，水質(zhì)對產(chǎn)品的影響較大，最好的水質(zhì)：品的影響較大，最好的水質(zhì)：無色、無濁、無味、無色、無濁、無味、鹽類含量適當（鹽類含量適當（pHpH）、氨氮和亞硝酸鹽、細菌）、氨氮和亞硝酸鹽、細菌等等指標符合生產(chǎn)要求。指標符合生產(chǎn)要求。釀酒工業(yè)要求更嚴釀酒

9、工業(yè)要求更嚴，一些名酒除了它的獨特釀造，一些名酒除了它的獨特釀造技術(shù)外，都是因選用當?shù)氐膬?yōu)質(zhì)井水而著稱。技術(shù)外，都是因選用當?shù)氐膬?yōu)質(zhì)井水而著稱。合成纖維、電解、醫(yī)藥都要求合成纖維、電解、醫(yī)藥都要求優(yōu)質(zhì)的純水優(yōu)質(zhì)的純水。武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學2 2）產(chǎn)品處理用水）產(chǎn)品處理用水這種水在水產(chǎn)過程中作為這種水在水產(chǎn)過程中作為洗滌、漂染、打漿洗滌、漂染、打漿等用水，等用水，故也要求同上較好的水質(zhì)。故也要求同上較好的水質(zhì)。例如，造紙水中如有鐵鹽，生產(chǎn)高級紙張會產(chǎn)出斑例如，造紙水中如有鐵鹽，生產(chǎn)高級紙張會產(chǎn)出斑點。點。3 3）鍋爐用水）鍋爐用水（間接用水間接用水）。由于水的硬度高（即

10、水）。由于水的硬度高（即水中含有鈣鎂鹽類），使鍋爐汽包內(nèi)結(jié)垢，致使中含有鈣鎂鹽類），使鍋爐汽包內(nèi)結(jié)垢，致使傳熱傳熱系數(shù)系數(shù)，易使蒸汽品質(zhì)惡化，局部過熱引起過熱爆易使蒸汽品質(zhì)惡化，局部過熱引起過熱爆炸。炸。要求：鍋爐用水對水的要求：鍋爐用水對水的硬度、含鹽量、堿度、硬度、含鹽量、堿度、pHpH值、值、溶解氧溶解氧均有嚴格的指標要求。均有嚴格的指標要求。武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學4 4）冷卻用水）冷卻用水：冷卻用水量最大，作用是來冷卻熱介：冷卻用水量最大，作用是來冷卻熱介質(zhì)，所以質(zhì)，所以防止腐蝕、結(jié)垢、微生物危害防止腐蝕、結(jié)垢、微生物危害是冷卻水處是冷卻水處理的三大任務(wù)。因此冷

11、卻水理的三大任務(wù)。因此冷卻水( (循環(huán)）的水質(zhì)。要求：循環(huán)）的水質(zhì)。要求：硬度、懸浮物、溶解氣體、油、其他有機物、藻類、硬度、懸浮物、溶解氣體、油、其他有機物、藻類、微生物都應(yīng)控制微生物都應(yīng)控制。例：煤化工廠、石油化工廠的循環(huán)水，要進行殺菌除例：煤化工廠、石油化工廠的循環(huán)水，要進行殺菌除藻及除垢處理。（投加殺菌滅藻阻垢劑）。藻及除垢處理。（投加殺菌滅藻阻垢劑）。另外，另外，工業(yè)廢水、有毒物工業(yè)廢水、有毒物，要求經(jīng)處理后達到我國，要求經(jīng)處理后達到我國三廢排放制度標準后方可外排。三廢排放制度標準后方可外排。武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學二、水的來源及其雜質(zhì)二、水的來源及其雜質(zhì)1 1

12、、水的資源及其分布、水的資源及其分布 水是自然界中分部最廣的一種資源，它以氣液水是自然界中分部最廣的一種資源，它以氣液固三種狀態(tài)存在，固三種狀態(tài)存在，自然界的水主要指海洋、河流、自然界的水主要指海洋、河流、湖泊、地下水、冰川、積雪、土壤水和大氣水分等湖泊、地下水、冰川、積雪、土壤水和大氣水分等水體，水體，其總量為其總量為1.41.410101919m m3 3, ,如果將其平鋪在地球如果將其平鋪在地球表面上，水層深度可達到約表面上，水層深度可達到約3000 m3000 m深，但是大部分深，但是大部分是咸的海水，加上內(nèi)陸地表咸水湖，地下是咸的海水，加上內(nèi)陸地表咸水湖，地下咸水約占咸水約占總水量的

13、總水量的98%98%。而而冰川、積雪約占總水量的冰川、積雪約占總水量的1.7%1.7%，目前尚難以利用開發(fā)目前尚難以利用開發(fā)。武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學水的資源及其分布水的資源及其分布實際上可供開發(fā)利用的淡水只占總水量的實際上可供開發(fā)利用的淡水只占總水量的0.3%0.3%，約約為為4 410101616m m3 3。因此，。因此，淡水是有限的寶貴資源淡水是有限的寶貴資源。從我國情況看：我國的淡水資源比較豐富，居世界從我國情況看：我國的淡水資源比較豐富，居世界第五位，但人均水資源量與世界許多國家相比，相第五位，但人均水資源量與世界許多國家相比，相關(guān)很大，關(guān)很大，排列排列888

14、8位位。因此我們是一個富水國，也是。因此我們是一個富水國，也是一個缺水國。一個缺水國。每年缺水每年缺水500500億億m m3 3, ,目前水荒覆蓋幾乎目前水荒覆蓋幾乎遍及全國，遍及全國，水荒已是工農(nóng)業(yè)業(yè)發(fā)展面臨的較嚴峻的水荒已是工農(nóng)業(yè)業(yè)發(fā)展面臨的較嚴峻的問題問題。從而可見。從而可見化工節(jié)水，治理廢水，已刻不容緩化工節(jié)水，治理廢水，已刻不容緩。武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學人均水資源人均水資源：加拿大：加拿大145900m145900m3 3/ /人均，美國人均，美國14280m14280m3 3/ /人均，中國人均，中國2380m2380m3 3/ /人均。人均。水是化學工業(yè)

15、生產(chǎn)中重要的原料之一，水是化學工業(yè)生產(chǎn)中重要的原料之一，沒有合沒有合格的水源，任何工業(yè)都難以為繼，格的水源，任何工業(yè)都難以為繼，作為工業(yè)用作為工業(yè)用水的淡水水源主要水的淡水水源主要來自地表的江河水，湖泊水來自地表的江河水，湖泊水和水庫水及地下水（井水）和水庫水及地下水（井水）。武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學2.2.工業(yè)用水的來源及水質(zhì)工業(yè)用水的來源及水質(zhì)地表水地表水：稱地上水，指江、河、湖泊及水庫：稱地上水，指江、河、湖泊及水庫中的水。中的水。其其水質(zhì)水質(zhì)一般為：含鹽量及硬度比較低，含鹽一般為：含鹽量及硬度比較低，含鹽量一般在量一般在7070100mg/L100mg/L，硬度一

16、般在，硬度一般在1.01.08.0 8.0 mmol/Lmmol/L；特點特點：隨季節(jié)變化較大。春冬兩季：隨季節(jié)變化較大。春冬兩季枯水期枯水期，含鹽、硬度含鹽、硬度，濁度，濁度；豐水期豐水期，含鹽、硬，含鹽、硬度度，濁度，濁度。水溫隨溫度變化大。水溫隨溫度變化大。武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學地下水地下水：地下水主要來源是通過地層過濾雨水：地下水主要來源是通過地層過濾雨水和雪水滲入地下而形成。和雪水滲入地下而形成。因此水中溶入較多的礦物鹽類。其因此水中溶入較多的礦物鹽類。其水質(zhì)水質(zhì)：含鹽：含鹽量在量在100100500mg / L500mg / L，硬度在，硬度在2 210 m

17、mol / L10 mmol / L，懸浮物少，濁度低懸浮物少，濁度低。特點特點：硬度大，溫度變化小，溫度低，是很好：硬度大，溫度變化小，溫度低，是很好的冷卻劑。的冷卻劑。武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學有這么有這么一種說法一種說法：南方水，要解決水溫和濁度：南方水，要解決水溫和濁度的問題；北方水，要解決水量和硬度問題。各的問題；北方水，要解決水量和硬度問題。各有各的問題，我們就是要解決這個問題。有各的問題，我們就是要解決這個問題。值得一提的是值得一提的是，上述二種水或者說自然界中的，上述二種水或者說自然界中的水都是通過太陽和不斷蒸發(fā)、凝結(jié)和再降落等水都是通過太陽和不斷蒸發(fā)、凝結(jié)

18、和再降落等環(huán)節(jié)實現(xiàn)環(huán)節(jié)實現(xiàn)自然循環(huán)自然循環(huán)的，在此循環(huán)中不會增加，的，在此循環(huán)中不會增加，也不會減少。只有也不會減少。只有污染和破壞后才會改變污染和破壞后才會改變。武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學3.3.水中的雜質(zhì)及其危害水中的雜質(zhì)及其危害天然水，不管來自什么水源，通常都含有各種天然水，不管來自什么水源，通常都含有各種溶解溶解物（鹽類、氣體物（鹽類、氣體) )和不溶解物（懸浮物和不溶的有和不溶解物（懸浮物和不溶的有機物）機物）。這些雜質(zhì)與水這些雜質(zhì)與水接觸的物質(zhì)的過程接觸的物質(zhì)的過程有關(guān)，其數(shù)量又與有關(guān)，其數(shù)量又與接觸雜質(zhì)的時間接觸雜質(zhì)的時間有關(guān)。由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)，區(qū)域及水的有關(guān)。由

19、于地質(zhì)結(jié)構(gòu)，區(qū)域及水的流動方向狀態(tài)等的不同，水中混有的雜質(zhì)也不盡相流動方向狀態(tài)等的不同，水中混有的雜質(zhì)也不盡相同。同。雜質(zhì)大體可分為雜質(zhì)大體可分為四類四類：懸浮物和膠體物、微生物、懸浮物和膠體物、微生物、可溶氣體及溶解的鹽類可溶氣體及溶解的鹽類。武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學1)1)、懸浮物和膠體物、懸浮物和膠體物懸浮物懸浮物指顆粒直徑在指顆粒直徑在101050m50m之間的之間的微粒（主要微粒（主要來自礦物質(zhì)的砂礫、細泥和粘土來自礦物質(zhì)的砂礫、細泥和粘土）、）、浮游生物浮游生物（主（主要指藻類）及要指藻類）及腐敗的動植物腐敗的動植物。它的危害它的危害：堵塞堵塞輸送管道、輸送管

20、道、降低降低傳熱效率、某些有傳熱效率、某些有機物易使鍋爐起泡產(chǎn)生汽水機物易使鍋爐起泡產(chǎn)生汽水共騰共騰、影響產(chǎn)品、影響產(chǎn)品質(zhì)量質(zhì)量（用作原料）、電化學（用作原料）、電化學腐蝕腐蝕。武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學膠體物膠體物：指：指1010-6-610105 5m,m,分子或離子的集合體分子或離子的集合體。其其比表面積大比表面積大，具有不同程度的表面活性吸附能力。，具有不同程度的表面活性吸附能力。常常吸附了大量離子而常常吸附了大量離子而帶負電荷帶負電荷。主要來自。主要來自有機膠有機膠體物體物( (動植物殘骸分解而生成的腐殖質(zhì)動植物殘骸分解而生成的腐殖質(zhì)) )；無機膠體無機膠體物物(

21、 (主要是鐵、鋁、硅的化合物和膠體硅主要是鐵、鋁、硅的化合物和膠體硅) )。它的危害它的危害：膠體硅：膠體硅鍋爐內(nèi)產(chǎn)生鍋爐內(nèi)產(chǎn)生沉積沉積，易產(chǎn)生汽，易產(chǎn)生汽水水共沸共沸現(xiàn)象現(xiàn)象; ;鐵鋁化合物鐵鋁化合物爐內(nèi)（設(shè)備內(nèi)）清垢爐內(nèi)（設(shè)備內(nèi)）清垢產(chǎn)生垢下產(chǎn)生垢下腐蝕腐蝕；有機膠體物；有機膠體物污染污染產(chǎn)品、影響質(zhì)產(chǎn)品、影響質(zhì)量，易使爐水起泡，使蒸汽品質(zhì)變壞。量，易使爐水起泡，使蒸汽品質(zhì)變壞。2 2）微生物）微生物危害危害：對釀造、食品工業(yè)影響較大，使水產(chǎn)生：對釀造、食品工業(yè)影響較大，使水產(chǎn)生色度色度，并有不愉快的并有不愉快的臭味臭味。武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學3 3）可溶氣體）可溶

22、氣體（危害是對金屬的腐蝕危害是對金屬的腐蝕）主要來自大氣和環(huán)境中的主要來自大氣和環(huán)境中的COCO2 2、O O2 2、H H2 2S S、NHNH3 3。危害危害：COCO2 2COCO2 2溶于水中呈弱酸，對金屬水管有溶于水中呈弱酸，對金屬水管有腐蝕腐蝕作用，作用，是因為在低的是因為在低的pHpH和缺氧情況下，它可以將鐵和缺氧情況下，它可以將鐵溶解，生成碳酸亞鐵溶解，生成碳酸亞鐵Fe(HCOFe(HCO3 3) )2 2武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學O O2 2的存在的存在，引起金屬的，引起金屬的電化學腐蝕電化學腐蝕，在做電池中，在做電池中: :陽極區(qū)陽極區(qū)Fe-2e = F

23、eFe-2e = Fe2+2+陰極區(qū)陰極區(qū)O O2 2+2H+2H2 2O+4e=4OHO+4e=4OH- - Fe Fe2+2+2OH+2OH- -=Fe(OH)=Fe(OH)2 2 Fe(OH)Fe(OH)2 2 Fe(OH) Fe(OH)3 3這些反應(yīng)促使微電池中的陽極區(qū)的金屬不斷溶解這些反應(yīng)促使微電池中的陽極區(qū)的金屬不斷溶解而被而被腐蝕腐蝕。OO2武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學H H2 2S S是有機質(zhì)腐敗后所生成的酸性物質(zhì)是有機質(zhì)腐敗后所生成的酸性物質(zhì)，水中含量，水中含量很少，對金屬有腐蝕作用，并能與金屬鹽類發(fā)生反很少，對金屬有腐蝕作用，并能與金屬鹽類發(fā)生反應(yīng)，生成應(yīng)

24、，生成有色沉淀有色沉淀影響產(chǎn)品質(zhì)量。影響產(chǎn)品質(zhì)量。NHNH3 3: :含量極少含量極少，它是由蛋白質(zhì)腐敗分解而來的，它，它是由蛋白質(zhì)腐敗分解而來的，它對鋼容器對鋼容器腐蝕腐蝕作用較強。作用較強。4 4）溶解的鹽類）溶解的鹽類水中溶解的鹽類一般有水中溶解的鹽類一般有NaNa、K K、CaCa、MgMg、AlAl、FeFe、MnMn等鹽。這些鹽大多為強電解質(zhì)。這些鹽主要是由等鹽。這些鹽大多為強電解質(zhì)。這些鹽主要是由于于流經(jīng)地層時溶解某些礦物所致流經(jīng)地層時溶解某些礦物所致。武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學因此水流地層不同，酸堿度不同，電離的離子亦不因此水流地層不同，酸堿度不同，電離的離

25、子亦不同。同。危害危害NaNa+ +、K K+ +（稱為堿金屬離子，它們的鹽類非常易稱為堿金屬離子，它們的鹽類非常易溶于水，主要溶于水，主要來自巖石和土壤來自巖石和土壤中），引起鍋爐水起中），引起鍋爐水起泡，蒸汽夾帶水。用這種蒸汽作為蒸汽透平機的動泡，蒸汽夾帶水。用這種蒸汽作為蒸汽透平機的動力，在力，在高速離心下，局部結(jié)晶，損壞透平機葉輪高速離心下，局部結(jié)晶，損壞透平機葉輪。CaCa2+2+、MgMg2+2+鈣離子由地層中石灰石（鈣離子由地層中石灰石（CaCOCaCO3 3) )和石膏（和石膏（CaSOCaSO4 42H2H2 2O O）溶解而得。）溶解而得。武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無

26、機化工工藝學 CaCOCaCO3 3的的溶解度溶解度很小，當水中有很小，當水中有COCO2 2時，容易轉(zhuǎn)化而溶解。時，容易轉(zhuǎn)化而溶解。 CaCOCaCO3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O=Ca(HCOO=Ca(HCO3 3) )2 2 MgMg主要由含主要由含COCO2 2的水溶解地層中的白云石（的水溶解地層中的白云石（MgCOMgCO3 3CaCOCaCO3 3) )所所致致:MgCO:MgCO33CaCOCaCO3 3+2CO+2CO2 2+H+H2 2O=Mg(HCOO=Mg(HCO3 3) )2 2+Ca(HCO+Ca(HCO3 3) )2 2 在化工中，當水受熱后分解為碳酸鹽，

27、溶解度下降，過飽和在化工中，當水受熱后分解為碳酸鹽，溶解度下降，過飽和的的CaCa、MgMg鹽和氫氧化物沉淀下來。鹽和氫氧化物沉淀下來。 Ca(HCOCa(HCO3 3) )2 2=CaCO=CaCO3 3+H+H2 2O+COO+CO2 2 Mg(HCO Mg(HCO3 3) )2 2=MgCO=MgCO3 3+H+H2 2O+COO+CO2 2 MgCO MgCO3 3+H+H2 2O=Mg(OH)O=Mg(OH)2 2+CO+CO2 2 KspMg(OH) KspMg(OH)2 2=5.3=5.31010-12-12KspCaCOKspCaCO3 3=4.8=4.81010-9 -9 K

28、spMgCO9.0mmol/L9.0mmol/L武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學四、工業(yè)用水化學處理四、工業(yè)用水化學處理化學工業(yè)用水化學處理的化學工業(yè)用水化學處理的主要任務(wù)（主要任務(wù)（4 4個）個）：混凝除懸浮物混凝除懸浮物；軟化以消除生成鍋垢和深沉的可能性軟化以消除生成鍋垢和深沉的可能性；中和并除掉氣體、鹽類和有機物質(zhì)中和并除掉氣體、鹽類和有機物質(zhì)，以避免金屬的，以避免金屬的腐蝕，水在加熱時起泡產(chǎn)生汽水，產(chǎn)生共沸及蒸汽腐蝕，水在加熱時起泡產(chǎn)生汽水，產(chǎn)生共沸及蒸汽品質(zhì)變壞；品質(zhì)變壞；消除消除那些對工藝操作過程進行及對最后產(chǎn)品的質(zhì)量那些對工藝操作過程進行及對最后產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生不良影

29、響的產(chǎn)生不良影響的雜質(zhì)雜質(zhì)。武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學水處理方法物理方法物理方法：包括：包括沉淀法、過濾法沉淀法、過濾法。化學方法化學方法這里只介紹軟化、除鐵、除氯這里只介紹軟化、除鐵、除氯混凝加入混凝劑軟化離子交換明礬硫酸鋁；鋁鹽： O24HSOK)(SOAl O18H)(SOAl2423422342硫酸鐵三氯化鐵；鐵鹽： O7HFeSO O6HFeCl2423除鐵除氯武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學1、軟化、軟化軟化有軟化有四種方法四種方法暫時硬度暫時硬度石灰石膏法石灰石膏法永久硬度永久硬度石灰純堿軟化法石灰純堿軟化法堿度高的硬水則采用堿度高的硬水則采用石

30、灰石膏法石灰石膏法磷酸鹽法磷酸鹽法武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學水的堿度水的堿度水的堿度指水能夠與強度進行中和反應(yīng)的那些物水的堿度指水能夠與強度進行中和反應(yīng)的那些物質(zhì)的總量。通常天然水中指質(zhì)的總量。通常天然水中指HCO3-，CO32- 和和OH-離子濃度的總和。離子濃度的總和。-+322HCO +H =CO +H OOHHOH233HCOHCO武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學 雖然是總和，但是這些物質(zhì)雖然是總和，但是這些物質(zhì)不能共同存在不能共同存在， OH-單獨存在單獨存在 CO32-單獨存在單獨存在 HCO3-單獨存在單獨存在 OH-和和CO32-共同存在共同存

31、在 HCO3-和和CO32-共同存在共同存在 OH-和和HCO3-不能共存，不能共存，OH-+HCO3-=CO32-+H2O 負硬水：負硬水：指指堿度硬度堿度硬度，即，即HCO3-Ca2+Mg2+時水為負時水為負硬水。其差值總硬度總堿度硬水。其差值總硬度總堿度=負硬度（主要為負硬度（主要為K、Na的重的重碳酸鹽碳酸鹽）因為有多少）因為有多少Ca2+和和Mg2+，有多少，有多少HCO3-堿，多出堿，多出來的是來的是K、Na的重碳酸鹽。的重碳酸鹽。以各種形式存在武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學（1）石灰軟化法（暫硬高）為避免加生石灰（為避免加生石灰（CaO）產(chǎn)生灰塵污染，先制成）產(chǎn)生

32、灰塵污染，先制成消消石灰石灰Ca(OH)2CaO+H2O=Ca(OH)2消石灰投入水中的消石灰投入水中的反應(yīng)如下反應(yīng)如下Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2OCa(OH)2+Ca(HCO3)2=2CaCO3+2H2O2Ca(OH)2+Mg(HCO3)2=2CaCO3+Mg(OH)2+2H2O形成形成CaCO3和和Mg(OH)2沉淀沉淀而析出，同時除去而析出，同時除去CO2。Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學但是水中的但是水中的永硬和負硬永硬和負硬（K、Na的重碳酸鹽）卻不的重碳酸鹽）卻不能用石灰處理的方法除去，因為鎂的永硬與負硬和能用石

33、灰處理的方法除去，因為鎂的永硬與負硬和消石灰會產(chǎn)生下列反應(yīng)。消石灰會產(chǎn)生下列反應(yīng)。 MgSO4+Ca(OH)2=Mg(OH)2+CaSO4 MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2+CaCl2負硬：負硬：NaHCO3+Ca(OH)2=CaCO3+NaOH+H2O所以所以鎂永硬鎂永硬轉(zhuǎn)化為等量的轉(zhuǎn)化為等量的溶解度溶解度較大的較大的鈣的永硬鈣的永硬。負硬轉(zhuǎn)化為等量的負硬轉(zhuǎn)化為等量的NaOH，堿度，所以水中的堿度，堿度，所以水中的堿度沒有除去。沒有除去。永硬武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學（2）石灰純堿軟化法（永硬高的水）軟化劑軟化劑：消石灰（除暫硬），純堿：消石灰（除暫硬），純堿N

34、a2CO3（除永（除永硬）。硬）。除永硬除永硬加加Na2CO3反應(yīng)如下反應(yīng)如下：（生成碳酸鹽沉淀物：（生成碳酸鹽沉淀物） CaSO4+Na2CO3=CaCO3+Na2SO4 CaCl2+Na2CO3=CaCO3+2NaCl MgSO4+Na2CO3=MgCO3+Na2SO4 MgCl2+Na2CO3=MgCO3+2NaCl MgCO3+Ca(OH)2=CaCO3+MgCO3經(jīng)此方法處理的水，其硬度可以下降經(jīng)此方法處理的水，其硬度可以下降0.150.2 mmol/L。此外，此外，永硬也可以直接用離子交換法永硬也可以直接用離子交換法除去。除去。武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學（3）石

35、灰石膏處理法（堿度高的負硬水，即K、Na的重碳酸鹽含量高）此水的此水的總堿度總硬度總堿度總硬度，水中多余的總堿度常以，水中多余的總堿度常以NaHCO3或或KHCO3的形式存在。這些多余的堿以的形式存在。這些多余的堿以石灰石灰石膏（石膏（CaSO4）法）法除去。除去。反應(yīng)：2NaHCO3+CaSO4+Ca(OH)2=2CaCO3+Na2SO4 +2H2O2KHCO3+CaSO4+Ca(OH)2=2CaCO3+K2SO4 +2H2O武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學（4）磷酸鹽法（同時除去永硬和暫硬）軟化劑軟化劑磷酸三鈉磷酸三鈉Na3PO4：是較好的軟化高壓鍋：是較好的軟化高壓鍋爐用水

36、的軟化劑，可以同時除去暫硬和永硬，可以爐用水的軟化劑，可以同時除去暫硬和永硬，可以處理到極軟水，即處理到極軟水，即1mmol/L以下。以下。除暫硬反應(yīng)如下：除暫硬反應(yīng)如下： 3Ca(HCO3)2+2Na3PO4=Ca3(PO4)2+6NaHCO3 3Mg(HCO3)2+2Na3PO4=Mg3(PO4)2+6NaHCO3除永硬反應(yīng)如下：除永硬反應(yīng)如下： 3CaSO4+2Na3PO4=Ca3(PO4)2+3Na2SO4 3MgSO4+2Na3PO4=Mg3(PO4)2+3Na2SO4 3CaCl2+2Na3PO4=Ca3(PO4)2+6NaCl 3MgCl2+2Na3PO4=Mg3(PO4)2+6

37、NaCl武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學（5）幾種方法比較：方法方法缺點缺點優(yōu)點優(yōu)點備注備注石灰軟化法不能除永硬傳統(tǒng)，成本低石灰純堿軟化法成本高（用純堿），處理后水中的鈉鹽使鍋爐水起泡。純堿不能過量，只能12%，多了在鍋爐內(nèi)變成NaOH，對鍋爐有腐蝕。水硬度能夠基本消除為克服缺點，采用石灰離子交換組合法石灰石膏法這種水少，是一種特殊的處理磷酸鹽法成本高軟化效率高，可使硬度趨于0，能使之結(jié)垢疏松，因此可作為（1）、（2）方法的補充武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學（6）基本工藝（一般石灰軟化系統(tǒng)）1.化灰桶；化灰桶；2.石灰池；石灰池；3.灰乳泵；灰乳泵；4.混合池；混

38、合池；5.平流式沉平流式沉淀池；淀池；6.清水池；清水池；7.泵泵武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學2.離子交換法離子交換軟化水處理離子交換法離子交換法是軟化水的一種比較好的方法，是軟化水的一種比較好的方法，操作操作簡單，效率高簡單，效率高，又便于實現(xiàn)自動化。目前，凡是，又便于實現(xiàn)自動化。目前，凡是需水量大、水質(zhì)要求高的企業(yè)都采用此法需水量大、水質(zhì)要求高的企業(yè)都采用此法，或與，或與其他方法配套組成凈化水處理系統(tǒng)。其他方法配套組成凈化水處理系統(tǒng)。（1）離子交換法機理離子交換法機理：利用某些難溶于水中的固體：利用某些難溶于水中的固體物質(zhì)能夠自水中吸收陽離子或陰離子，而本身同物質(zhì)能夠自水

39、中吸收陽離子或陰離子，而本身同時放出其他離子以代替它所吸收的離子，將水中時放出其他離子以代替它所吸收的離子，將水中的的Ca2+、Mg2+離子交換離子交換出來，出來，使原水軟化使原水軟化。而固。而固體物質(zhì)的結(jié)構(gòu)并不發(fā)生實質(zhì)性變化的水處理方法，體物質(zhì)的結(jié)構(gòu)并不發(fā)生實質(zhì)性變化的水處理方法，稱為稱為離子交換法離子交換法。把這些固體物質(zhì)稱為。把這些固體物質(zhì)稱為離子交換離子交換劑劑。武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學（2）離子交換劑（通常為離子交換樹脂）離子交換劑離子交換劑有：有： 天然沸石天然沸石：Na2OAl2O32SiO2nH2O 海綠石：海綠石：(KNa)2O(AlFe)2O3nSiO

40、 人造泡沸石人造泡沸石人造鋁代硅酸鹽人造鋁代硅酸鹽 Na2SiO3+Na3AlO3膠狀膠狀干燥而成干燥而成 有機物質(zhì)有機物質(zhì)人造樹脂或磺化煤人造樹脂或磺化煤離子交換劑的離子交換劑的通常分類通常分類陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂按交換的離子交換Na+鈉型陽離子交換樹脂交換H+氫型陽離子交換樹脂交換K+鉀型陽離子交換樹脂按樹脂交換按樹脂交換的反應(yīng)的離的反應(yīng)的離子不同子不同武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學反應(yīng)中分別用反應(yīng)中分別用RNa表示表示：R表示樹脂中交換以外的表示樹脂中交換以外的成分。成分。（3）鈉型陽離子交換過程（除去硬度）鈉型陽離子交換過程（除去硬度） 碳酸鹽硬度（暫硬）的軟化

41、碳酸鹽硬度（暫硬）的軟化。反應(yīng)為：。反應(yīng)為： Ca(HCO3)2+2RNa=R2Ca+2NaHCO3 Mg(HCO3)2+2RNa=R2Mg+2NaHCO3 非碳酸鹽硬度（永硬）的軟化非碳酸鹽硬度（永硬）的軟化。反應(yīng)：。反應(yīng)： CaCl2+2RNa=R2Ca+2NaCl CaSO4+2RNa=R2Ca+Na2SO4 CaSiO3+2RNa=R2Ca+Na2SiO3 MgCl2+2RNa=R2Ca+2MgCl MgSO4+2RNa=R2Ca+Mg2SO4 MgSiO3+2RNa=R2Ca+Mg2SiO3武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學上式可綜合表示為：上式可綜合表示為： Ca2+2

42、RNa=R2Ca+2Na2+ Mg2+2RNa=R2Mg+2Na2+ 從而可見，從而可見，Ca2+、Mg2+被被RNa型樹脂中的型樹脂中的Na+置換置換出來以后，使樹脂由出來以后，使樹脂由RNa轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為R2Ca/R2Mg。交換后水質(zhì)變化情況交換后水質(zhì)變化情況： 硬度大大降低或基本消除硬度大大降低或基本消除，降至，降至0.03mmol/L以下。以下。 堿度基本不變：因為是陽離子的交換，堿度基本不變：因為是陽離子的交換， HCO3-沒沒有變。因為有變。因為HCO3-+H+CO2+H2O，消耗，消耗H+所以所以有堿性。有堿性。軟水中含鹽量軟水中含鹽量稍有稍有增加。增加。武漢科技大學化學工程與技術(shù)

43、學院 無機化工工藝學1個個Ca換出換出2個個Na。1mol鈣離子（鈣離子（40.08克）與克）與2mol的鈉（的鈉（45.98克）進行交換反應(yīng)，使水的含鹽克）進行交換反應(yīng)，使水的含鹽量增加。量增加。當與當與1mmol/L硬硬度度交換時，鈣硬水含鹽增加交換時，鈣硬水含鹽增加2.95mg/L；當與；當與1mmol/L硬硬度度交換時，鎂硬水含鹽交換時，鎂硬水含鹽增加增加10.84mg/L。 G=2.95HCa+10.84HMg可見堿度未解決可見堿度未解決，因此，對硬度高、堿度高的原水，因此，對硬度高、堿度高的原水，單靠單靠離子交換處理后，仍達不到鍋爐用水的標準，離子交換處理后，仍達不到鍋爐用水的標準

44、，因此因此必須與前敘的方式相結(jié)合必須與前敘的方式相結(jié)合，才能達到滿意的效，才能達到滿意的效果。果。武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學再生過程由由RNa交換后變交換后變R2Ca或或R2Mg，交換樹脂軟化效率交換樹脂軟化效率降低，失效降低，失效，不再起軟化作用，需再生。，不再起軟化作用，需再生。再生方法再生方法：用（：用（8%10%）工業(yè)食鹽水溶液，將樹）工業(yè)食鹽水溶液，將樹脂中吸附的鈣、鎂離子置換出來。反應(yīng)：脂中吸附的鈣、鎂離子置換出來。反應(yīng)： R2Ca+2NaCl=2RNa+CaCl2 R2Mg+2NaCl=2RNa+MgCl2 樹脂又成了樹脂又成了RNa型，重新起軟化水的作用。型

45、，重新起軟化水的作用。單靠單靠Na型樹脂只軟化水，不脫堿，那么為達到要求，型樹脂只軟化水，不脫堿，那么為達到要求，必須采用軟化和脫堿聯(lián)合處理。方法有必須采用軟化和脫堿聯(lián)合處理。方法有H-Na離子離子交換，銨交換，銨-Na離子交換。離子交換。武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學4）氫型強酸性陽離子交換樹脂主要用于軟化及脫堿聯(lián)合水處理主要用于軟化及脫堿聯(lián)合水處理。氫型強酸性陽離子交換樹脂的氫型強酸性陽離子交換樹脂的交換過程交換過程：與碳酸鹽硬度的交換反應(yīng)與碳酸鹽硬度的交換反應(yīng)（暫硬）（暫硬） Ca(HCO3)2+2RH=R2Ca+2H2O+2CO2 Mg(HCO3)2+2RH=R2Mg+

46、2H2O+2CO2與非碳酸鹽硬度的交換反應(yīng)與非碳酸鹽硬度的交換反應(yīng)（永硬）（永硬）CaSO4+2RH=R2Ca+H2SO4CaCl2+2RH=R2Ca+2HClMgSO4+2RH=R2Mg+H2SO4MgCl2+2RH=R2Mg+2HCl武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學與鈉鹽交換反應(yīng)與鈉鹽交換反應(yīng)NaHCO3+RH=RNa+H2O+CO2NaCl+RH=RNa+HClNa2SO4+2RH=2RNa+H2SO4Na2SiO3+2RH=2RNa+H2SiO3上敘反應(yīng)可概括為離子式：上敘反應(yīng)可概括為離子式：Ca2+2RH=R2Ca+2H+Mg2+2RH=R2Mg+2H+Na+RH=RN

47、a+H+武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學氫氫鈉離子交換聯(lián)合軟化脫堿反應(yīng)鈉離子交換聯(lián)合軟化脫堿反應(yīng) 氫型強酸性陽離子交換出水中的游離酸，氫型強酸性陽離子交換出水中的游離酸，呈酸性呈酸性水水，而鈉型樹脂交換出現(xiàn)是含堿度的水，若兩水相，而鈉型樹脂交換出現(xiàn)是含堿度的水，若兩水相混合，將發(fā)生中和反應(yīng)?；旌?，將發(fā)生中和反應(yīng)。HCl+NaHCO3=NaCl+H2O+CO2H2SO4+2NaHCO3=Na2SO4+2H2O+2CO2 即即除去硬度除去硬度，又，又降低堿度降低堿度，且，且使水的含鹽量有所降使水的含鹽量有所降低低（3mol變變2mol） 。這就是。這就是聯(lián)合處理的原理聯(lián)合處理的原理。

48、當然要徹底除鹽還必須有離子交換除鹽的方法，如當然要徹底除鹽還必須有離子交換除鹽的方法，如H型強酸性陽離子樹脂與型強酸性陽離子樹脂與OH型陰離子樹脂的聯(lián)合型陰離子樹脂的聯(lián)合處理處理，在此不一一講了。，在此不一一講了。武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學 氫型樹脂氫型樹脂再生：用再生：用HCl、H2SO4用用HClR2Ca+2HCl=2RH+CaCl2R2Mg+2HCl=2RH+MgCl2RNa+HCl=RH+NaCl用用H2SO4R2Ca+NaCl=2RH+NaCl請注意：請注意：Na離子樹脂的水堿度不變，是含堿的水。離子樹脂的水堿度不變，是含堿的水。武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無

49、機化工工藝學（6）基本工藝組合）基本工藝組合一般工藝上采用固定床的型式：將樹脂固定一般工藝上采用固定床的型式：將樹脂固定在交換器內(nèi)。在交換器內(nèi)。固定床移動床（提升床）（樹脂送出再生）浮動床單級離子交換器1多級離子交換器2復(fù)合離子交換器3、4混合離子交換器5雙層離子交換器6雙流離子交換器7武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學1 2 34 5 6 7單級多級復(fù)合復(fù)合混合雙層雙濾武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學例如例如，上敘的，上敘的HNa并聯(lián)離子交換軟化和脫堿系統(tǒng)并聯(lián)離子交換軟化和脫堿系統(tǒng)工藝。工藝。水交換器除CO2器風機中間水箱泵混合武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化

50、工工藝學3.除鐵我國地下水含鐵量在我國地下水含鐵量在430mg/L左右，左右，F(xiàn)e2+存在：存在：對對造紙造紙和和紡織紡織用水用水不利不利，會留下斑點；，會留下斑點；同時同時Fe2+極易極易污染離子交換樹脂，使樹脂中毒污染離子交換樹脂，使樹脂中毒，而，而降低降低交換能力。交換能力。在鍋爐中使用易結(jié)鐵垢在鍋爐中使用易結(jié)鐵垢影響傳熱影響傳熱。當鐵濃度當鐵濃度大于大于0.5mg/L時，做冷卻水或循環(huán)水，會時，做冷卻水或循環(huán)水，會在管道上沉淀鐵，會促使在管道上沉淀鐵，會促使鐵細菌的繁殖鐵細菌的繁殖，產(chǎn)生粘泥，產(chǎn)生粘泥，堵塞管道堵塞管道。 除鐵的方法有兩種：氯氣除鐵和錳砂過濾除鐵除鐵的方法有兩種：氯氣除

51、鐵和錳砂過濾除鐵。（1）氯氣除鐵）氯氣除鐵 Fe2+極易被極易被O2、Cl2和高錳酸鉀氧化成和高錳酸鉀氧化成Fe3+。4Fe2+O2+10H2O=4Fe(OH)3+8H+武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學工業(yè)上采用蓮蓬頭曝氣跌水曝氣水水過濾水臺充氣池鼓風武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學（2）錳砂過濾除鐵）錳砂過濾除鐵因為天然錳砂中含有因為天然錳砂中含有MnO2，它是，它是Fe2+氧化成氧化成Fe3+的的良好催化劑，其反應(yīng)為：良好催化劑，其反應(yīng)為： 4MnO2+3O2=2Mn2O7Mn2O7+6Fe2+3H2O=2MnO2+6Fe3+6OH-Fe3+ 3OH-=Fe(O

52、H)3經(jīng)錳砂過濾后除去經(jīng)錳砂過濾后除去6Fe(OH)3（錳砂既是催化劑又是錳砂既是催化劑又是濾料濾料）。）。從反應(yīng)可見水中要有足夠的氧從反應(yīng)可見水中要有足夠的氧。武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學工業(yè)上的基本工藝是：工業(yè)上的基本工藝是：空氣吸水管加氣閥水泵錳砂過濾器除鐵水(含氯高)去用戶武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學4.除氯原水經(jīng)過原水經(jīng)過混凝、沉淀，澄清、過濾或軟化混凝、沉淀，澄清、過濾或軟化后即可后即可作作工業(yè)用水工業(yè)用水，但若作為飲用水還必須進行，但若作為飲用水還必須進行消毒處理消毒處理。通常在水中通入氯氣殺菌消毒，但通常在水中通入氯氣殺菌消毒，但Cl2極易溶

53、于水。極易溶于水。Cl2+H2O=HCl+HOClHOCl=H+OCl-氯氣在水中生成的氯氣在水中生成的HOCl和和OCl-對殺菌極好。為維對殺菌極好。為維持殺菌的效果，必須持殺菌的效果，必須過量過量，一般在管網(wǎng)的末端保持，一般在管網(wǎng)的末端保持0.050.1mg/L的余氯。因為的余氯。因為余氯對交換樹脂有很強余氯對交換樹脂有很強的破壞作用，因此要除氯的破壞作用，因此要除氯。方法有方法有活性炭除氯法活性炭除氯法和和化學藥劑除氯法化學藥劑除氯法。武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學（1）活性炭除氯法）活性炭除氯法不僅僅是不僅僅是物理吸附物理吸附作用，還有作用，還有催化作用催化作用，使氯轉(zhuǎn)

54、化，使氯轉(zhuǎn)化為為碳的氧化物碳的氧化物。反應(yīng)機理為：。反應(yīng)機理為：Cl2+H2O=HCl+HOClHOCl=HCl+OC+O =COC+2O =CO2 所以無吸附飽和的問題，另要損失少量碳。所以無吸附飽和的問題，另要損失少量碳。（2）化學藥劑除氯法）化學藥劑除氯法投加還原性藥劑如投加還原性藥劑如SO2或或Na2SO3，將余氯還原。，將余氯還原。武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學SO2+HOCl+H2O=3H+Cl-+SO42-Na2SO3+HOCl=Na2SO4+HCl SO2脫氯效果好，但水中的脫氯效果好，但水中的pH會因反應(yīng)中生成強會因反應(yīng)中生成強酸而下降酸而下降，而，而亞硫酸鈉

55、亞硫酸鈉要好一些，后者操作簡單要好一些，后者操作簡單些。些。除氣除氣對于高壓鍋爐必須要對于高壓鍋爐必須要除去水中的除去水中的CO2、H2S、SO2等氣體等氣體。方法有兩種，。方法有兩種，一般方法和充氣法一般方法和充氣法。一般一般方法是升高水溫方法是升高水溫；充氣法充氣法是加是加熱熱在冷卻塔中淋灑，在冷卻塔中淋灑，加壓使水霧化，增加水與空氣的接觸面積，降低加壓使水霧化，增加水與空氣的接觸面積，降低水面上的空氣壓力，促使氣體排出。水面上的空氣壓力，促使氣體排出。武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學五、循環(huán)冷卻水處理1.冷卻水系統(tǒng)冷卻水系統(tǒng)用水來冷卻工藝介質(zhì)的系統(tǒng)稱為冷卻水系統(tǒng)用水來冷卻工

56、藝介質(zhì)的系統(tǒng)稱為冷卻水系統(tǒng)。冷卻。冷卻水系統(tǒng)分為水系統(tǒng)分為兩種兩種：直流冷卻水系統(tǒng)和循環(huán)水冷卻水直流冷卻水系統(tǒng)和循環(huán)水冷卻水系統(tǒng)系統(tǒng)。（1）直流冷卻水系統(tǒng)）直流冷卻水系統(tǒng)冷卻水僅僅通過冷卻水僅僅通過換熱設(shè)備一次換熱設(shè)備一次，用后就排放掉（，用后就排放掉（利利用水的溫度），因此在化學工業(yè)上用量大，排水溫用水的溫度），因此在化學工業(yè)上用量大，排水溫升小，各種礦物和離子含量不變的系統(tǒng)。升小，各種礦物和離子含量不變的系統(tǒng)。優(yōu)點優(yōu)點：因不需要其他因不需要其他 冷卻水構(gòu)筑物，因此投資少，冷卻水構(gòu)筑物，因此投資少，操作簡單操作簡單。武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學缺點缺點：冷卻水操作：冷卻水操

57、作費用大費用大，而且不符合節(jié)約水資源，而且不符合節(jié)約水資源的要求。不適用溫度高的環(huán)境（因為的要求。不適用溫度高的環(huán)境（因為Ca(HCO3)2=CaCO3+H2O+CO2）。）。（2）循環(huán)冷卻水系統(tǒng)）循環(huán)冷卻水系統(tǒng) 分為封閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)和敞開式循環(huán)冷卻水系分為封閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)和敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。統(tǒng)。冷水熱水外排武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學封閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)封閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)封閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)又稱為密閉式循環(huán)冷卻水系封閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)又稱為密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)統(tǒng)，冷卻水用后不是立即排放掉，而是收回再用，冷卻水用后不是立即排放掉，而是收回再用，循環(huán)不已。循環(huán)過程

58、中冷卻水不暴露于空氣中，所循環(huán)不已。循環(huán)過程中冷卻水不暴露于空氣中，所以水量損失少。水中各種礦物質(zhì)和離子含量一般不以水量損失少。水中各種礦物質(zhì)和離子含量一般不變化。而水的再冷卻是在另一臺換熱設(shè)備用其他冷變化。而水的再冷卻是在另一臺換熱設(shè)備用其他冷卻介質(zhì)來進行冷卻的。卻介質(zhì)來進行冷卻的。缺點是能耗大，投資大缺點是能耗大，投資大。熱水換熱器冷卻器可用低溫水冷卻（冷凍機）冷卻器武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng) 敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，冷卻水用后也不是立即排放掉，而敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，冷卻水用后也不是立即排放掉，而是收回循環(huán)使用，水的冷卻是通過冷卻

59、塔來進行的，是收回循環(huán)使用，水的冷卻是通過冷卻塔來進行的，因此冷因此冷卻水在循環(huán)中與空氣接觸。通過冷卻塔蒸發(fā)，礦物質(zhì)和離子卻水在循環(huán)中與空氣接觸。通過冷卻塔蒸發(fā)，礦物質(zhì)和離子濃度濃縮增加，為了維持各種礦物質(zhì)和離子含量穩(wěn)定在某一濃度濃縮增加，為了維持各種礦物質(zhì)和離子含量穩(wěn)定在某一值上，所以要補充水，并排出一定量的濃縮水，即排污水。值上，所以要補充水，并排出一定量的濃縮水，即排污水。排污換熱器滲漏水XX池補充水武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院 無機化工工藝學 缺點缺點：損失部分水；冷卻的溫度受大氣濕球溫度的限制，：損失部分水；冷卻的溫度受大氣濕球溫度的限制，不可能低于當天的濕球溫度，這一點不如封閉式

60、循環(huán)系不可能低于當天的濕球溫度，這一點不如封閉式循環(huán)系統(tǒng)；水質(zhì)發(fā)生變化，統(tǒng)；水質(zhì)發(fā)生變化，要要排污，補充水。排污，補充水。 優(yōu)點優(yōu)點：比直接冷卻水系統(tǒng)節(jié)水，排污水也少，操作費用：比直接冷卻水系統(tǒng)節(jié)水，排污水也少，操作費用比封閉系統(tǒng)少。因此不論從節(jié)水、環(huán)保、節(jié)能角度，盡比封閉系統(tǒng)少。因此不論從節(jié)水、環(huán)保、節(jié)能角度，盡可能推廣采用敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)?？赡芡茝V采用敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。 2.敞開式循環(huán)冷卻水進行化學處理敞開式循環(huán)冷卻水進行化學處理 原因原因：敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)產(chǎn)生的問題是：循環(huán)使用，：敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)產(chǎn)生的問題是：循環(huán)使用，水的水的蒸發(fā)蒸發(fā)，礦物質(zhì)和離子的濃縮，灰塵雜物的進入