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源水预处理过程之软化原理详解
点击次数:1219 发布时间:2011-05-13 返回

一、软化器处理
    软化器通过离子交换过程,去除源水中的钙、镁离子其所采用的树脂为钠型阳离子交换树脂。
    在软化器的离子交换过程中,水中Ca2+、Mg2+离子被RNa型树脂中的Na+离子置换出来后存留在树脂中,使离子交换树脂由RNa型变成R2Ca或R2Mg型树脂。
    原水硬度的去除目前采用两种方法;(既钠离了软化器、投加阻垢剂这两种方法)其中膜结垢是由于给水中的微溶盐在给水逐渐浓缩时超过了溶度积而沉淀到膜上。因此必需防止碳酸钙、硫酸钙、二氧化硅等造成的结垢。为了防止结垢造成化学污堵,可采用钠离了软化或投加阻垢剂的方法。在反渗透装置前设置软化器,除去钙、镁硬度,在正常运行中不致产生结垢现象。

二、离子交换
    离子交换系统使用带电荷的树脂,利用树脂离子交换的性能,去除水中的金属离子。离子交换系统须用酸和碱定期再生处理。一般,阳离子树脂用盐酸或硫酸再生,即用氢离子置换被捕获的阳离子。阴离子树脂用氢氧化钠再生,即用氢氧根离子置换被捕获的阴离子。由于这种再生剂都具有杀菌效果,因而同时也成为控制离子交换系统中微生物的措施。离子交换系统即可设计成阴床、阳床分开,也可以设计成混合床形式。

离子交换的基本原理:
  交换就是离子交换树脂上的离子和水中的离子进行等电荷反应的过程。离子交换反应过程与很多化学反应过程一样,是可逆反应。

三、电渗析
    电渗析(EDR)使用的工艺同电法去离子法(EDI)相似,它公用静电及选择性渗透膜分离浓缩,并将金属离子从水流中冲洗出去。由于它不含有提高离子去除能力和电流的树脂,该系统效率低于EDI系统,而且电渗析系统要求定期交换阴阳两极和冲洗,以保证系统的处理能力。因此,电渗析系统多使用在纯化水系统的前处理工序上,作为提高纯化水水质的辅助措施。

四、电法去离子(EDI)
    电法去恼子(EDI)系统使用一个混合树脂床、选择性渗透膜以及电极,以保证水处理的连续进行,即不断获得产品水及浓缩废液,并将树脂连续再生。

1、电法去离子的工作原理:
  通过填充在电池模堆中的树脂吸附源水中的金属离子达到脱盐的目的。
通过给电池模堆的两端电极加直流电,使模堆的内部产生电位差。这个电位差使源水中的阳离子向阴极方向的阳离子交换膜移动、阴离子向阳离子方向的阴离子交换膜移动,使阴、阳离子zui终进入浓缩室。
随着脱盐量的增多,脱盐室的电阻率随之升高,电离分解成H+和OH-,使之经常保持脱盐室内的树脂处于再生状态,为连续脱盐创造了条件。
2、电法去离子技术与普通的离子交换技术比较:
1)无化学污染;2)可连续再生; 3)出水的纯度高; 4)水的回收率高;

五、反渗透
    使用反渗透法制备纯化水的技术是20世纪60年代以来,随着膜工艺技术的进步发展起来的一种膜分离技术,已经越广泛地使用在水处理过程中。反渗透膜对于水来说,具有好的透过性。反渗透工艺的操作筒单,除盐效率高,使用在制药用水系统中还具有较高的除热原能力,而且也比较经济。
1、反渗透膜的分离处理过程:
反渗透膜的孔径大多≤1nm,其分离对象是溶液中的处于离子状态和相对分子质量为几百左右的有机物。
反渗透膜是一种只允许水通过而不允许溶质透过的半通透膜。
2、反渗透装置及组合形式:
螺旋卷式反渗透组件;螺旋卷式反渗透装置膜的组合方式,是在两层反渗透膜的中间夹一层出水导网,再密封。即将成对的膜环绕着一个中心管收集渗透液体。
中空纤维式反渗透组件;中空纤维通常用内径42~50、外径约84~90的芳香聚酰胺材料的膜组成U形的管束。
3、反渗透在制水系统中的应用:
反渗透系统在制药用水系统中应用越来越多,越来越广泛。目前,在一些新建或扩建的制药工程项目中,采用反渗透方法作为纯化水制备中除盐的方案。
4、反渗透装置有各种不同的组合方式,不同的组合方式有着不同的适用范围。
一级反渗透系统; 二级反渗透系统; 一级反渗透系统+离子交换系统;一级反渗透系统+EDI;二级反渗透系统+EDI;超滤膜+反渗透+EDI(全膜法);

六、超过滤
    过滤是水处理中另一种类型的膜分离技术。超滤技术在液体处理的应用十分广泛,基于超过滤膜的分离范围十分宽广。超过滤可以用来分离去除水中的有机体、各种细菌、热泪盈眶源物质、多数病毒,可以用于胶体、大分子有机物质的分离,可以分离多种特殊溶液。

超过滤的基本原理:
   超滤为切向流过滤,是防止浓度极化造成滤速下降zui有效的方法。超过滤主要进行分子量级的分离,若采用正压或负压,会很快在超过滤膜的表面形成高浓度的凝胶层,造成过滤速度的急剧下降,而采用切向流的过滤方法正好克服了普通正压过滤或负压过滤法牟致命缺点,即当液体以一定的速度连续的流过超过滤膜表面时,在过滤的同时也对超过滤膜的表面进行着冲刷,从而使过滤膜的表面不会形成阻碍液体流动的凝胶层,保证稳定的过滤速度。

七、微孔过滤
    微孔过滤技术在水系统中起重要作用,设计中可选用的过滤器种类很多,它们用于各种不同的目的。
1、微孔过滤的类型
   按滤膜结构可分为深层过滤表面过滤和膜过滤;按滤膜作用可分为澄清过滤、预过滤和终端过滤。
2、过滤介质及其结构:
在制药用水制备中,通常使用微孔薄膜过滤器作为反渗透等除盐设备的保安过滤器、用水终端的除菌过滤以及制药用水贮罐的呼吸除菌过滤。
3、常用的滤材有以下几种:
①聚偏二氟乙烯; ②聚丙烯; ③聚砜; ④尼龙; ⑤聚四氟乙烯(PTFE); ⑥金属复合膜。



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