华北理工水质工程学教案07水的软化.docx

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1、课程名称：水质工程学I第周，第21讲次摘要授课题目（章、节）第七章水的软化7-1水软化的目的与方法概述7-2水的药剂软化法【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】7-1水软化的目的与方法概述属工业给水处理，某些工业用水，对水质有特殊的要求：如：硬度；蒸发残渣；纯度；温度；腐蚀性；结垢的缓解等。包括：水的软化；水的淡化和除盐；水的冷却；循环水水质稳定。71、水软化的目的与方法概述1悬浮物胶体状物质A混凝，沉淀，过滤，天然水中含K+阴离子析出的顺序为：HCO3-fS012-C注：HCO3一的析出是反应后析出，2HC03MC03+

2、C02t+H2O假设化合物一一将水中各种离子加热水蒸发，按其沉淀折出的先后顺序，假想组成某些结合物。-J.4(l2lt)1.3t21-1.)r(HOK).J(l9i*l.e*)(a)-1.1-1-1t-.水中鼻,第IC里纳今隹；7AWr)SC.It.应用：(1)可以拟定水的处理方案；(2)可知物质析出的先后顺序；(3)可以写出化学方程式。注意：水质分析的阴阳离子当量数应相等，如不相等时，误差不可超过5%。二、硬度：硬度物质：Ca2+MgFe?MS/FeAl*等1、(总)硬度一一把水中能生成水垢的钙、镁离子的总含量称为水的总硬度，用Ht表示。2、硬度分类：总硬度又分为：(1)碳酸盐硬度(暂时硬度

3、)He：加热后可以析出CaCo3;MgCO3;Mg(OH)2沉淀的硬度。Ca2+2HCO；-CaCO3J+CO2+H2OMg2+2HCO；-MgCO3J+CO2H2OMgCo3+H20Mg(OH)2J+CO2(2)非碳酸盐硬度(永久硬度)Hn：加热后不析出沉淀物，如MgS04按离子种类分：钙硬度：Hca镁硬度：HMg复习化学单位：一、物质的量n：1、使用物质的量n所表达的是：基于某一物系中所包含某特定种类粒子数多少而给出的一个量。2、物质的量n是Sl的基本量，因而它不可能有意义。(因为一切基本量都没有定义)3、表达式：系统中有N个基本单元X,其基本单元X的量n(X)为：MX)=冷L-阿伏加德罗

4、常数，L=6.02213761023mo1X基本单元，基本单元可以是原子、分子、离子、电子及其它粒子，或是这些粒子的“特定组合”。12如：2C()2；MnO4；e；N；C-C(碳一碳键)。例：m(S)和口(SJm(S)一是以1个S做基本单元。m(SJ一是以8个S做基本单元。若：KS)=Wl=咤1=8拉)/.(S)=8(S8)通式：n1f-xl=zn(X)-X称为当量粒子。Z常用：Z一等于离子电荷数。二、摩尔质量M：1、摩尔质量M：是联系物质的量n与其质量In的一个量。2、定义：某一基本单元X在一物系中的总质量为m(x),其量为n(x),则其摩尔质量M(X)为：M(X)=”(X)单位：g/mol

5、对于给定的基本单元X,其摩尔质量M(X)是一物理常量。如：M(Ca)=40.08g/molM(H)=L0079g/molM(H*)=1.0074gmolM(l2Ca2+)=20.04gmol3、摩尔质量M(X)与M(LX)的关系：zM-XU-M(X)zJz三、物质的量浓度C：1、定义：C(X)=也LVM(X)VV溶液的体积，常用单位升(L)或亳升(ml)。2、同一溶液，X与当量粒子LX的浓度关系：zCx)=zC(x)c(x)=-cf-x13、硬度的单位与度量：(1)物质的量浓度：i法定：mmol/L1/2Ca2+的摩尔浓度，以电子数为粒子量单位。ii常用：mmol/LCa2,摩尔浓度，以Ca粒

6、子量单位。(2)当量浓度：meq/L毫克当量.(3)德国度：1OmgCaO/L为一度d。(4)折算CaCO3的量浓度：美日等国用。mg(CaC03)/L换算关系：1(Ca2+)mmol/L=2.0(1/2Ca2+)mmol/L=2.0megL=5.6do=IOOmg(CaCO3)/L覆及寰示方法及89*美泰a*tCMTHft*S(Ct,)C,)/Vc(IW)(l,)/Vc依京广0*/体网CaCOl的l4(XVLmnO/Lmk4LL修复厦Ci)c,:.EWLIDO9.美C(l/ac?*).OJOI-；I24U.M1Iso2.S7L(M)01.osMSCd)IIIe.M.07.14、天然水据硬度分

7、类；极软水：4do30do11.Ommol(l2Ca2+)L5、硬度与碱度的关系：两者单位相同。碱度：水中所含能与强酸发生中和作用的全部物质。”氢氧化物碱度（天然水中含量极小）0旷离子含量（2）碱度分类:Y碳酸盐碱度（天然水中含量极小）CO32-重碳酸盐碱度（天然水中含量高HCO3一（3）关系：同一水样中的碱度和硬度，i总碱度总硬度时：水中有碳酸盐和非碳酸盐硬度。则：总硬度一总碱度二非碳酸盐硬度。总碱度二碳酸盐硬度。ii总碱度总硬度时：除Ca*M-外，还有Na+,K+重碳酸盐。总碱度一总硬度二负硬度（钠盐碱度）iii总碱度二总硬度时：水中只有碳酸盐硬度。即：总硬度二总碱度二碳酸盐硬度三、软化的

8、目的：1、硬度的危害：锅炉用水：硬度大，使锅炉结垢，水垢的传热系数是钢铁的1/50,所以造成燃料的浪费；传热不均匀时，使金属烧损，引起锅炉爆炸。冷凝器中水硬度高：会结垢，堵管，增加水管阻抗一一增加能耗。印染造纸等工业对水的硬度都有一定要求（产品质量）。日常生活：洗涤费肥皂，水壶结垢，2、软化的目的：消除上述危害。3、软化与除盐的区别：（1）软化：去除或降低水中C/,Mg离子的过程。这个过程，有可能使阴离子也降低，即含盐量相应降低。也有可能阴离子不降低,即有别的阳离子NA,K替代C/,Mg2+O（2）除盐：是减少水中盐类总量的过程。不特别指去除某种离子，只要非H阳离子，即去除。但只要减少阳离子，

9、必然有CaOMg的减少一一包含着软化。所以除盐起到了软化作用。但软化不能代替除盐。四、软化方法：1、基于溶度积原理：加入药剂，使C/,Mg*转化为难溶物质使其析出沉淀，称为药剂软化法或称沉淀法。2、基于离子交换原理：用离子交换剂，用Na,H离子将水中的Ca,Mg*离子交换出来。称离子交换法。3、基于电渗析原理：利用离子交换膜的选择透过性，使Ca*Mg*浓缩去除。称为电渗析法。4、加热法：因加热后可使碳酸盐浓度积降低，重碳酸盐分解成碳酸盐沉降,以去除Ca.,Mg2（少用。）7-2水的药剂软化法向水中加入药剂，降低水中的Ca?Mg离子。1、难溶物质的溶度积(25C)表:某溶化畲物的度取(25t)化

10、令CeOOfC皿C(0H)M1(UH，及a4.7ml2.5i,5M4.m*V.90b9a0(HmdkwClMRinBlfurMatWMVTmMMtf)(LD(HeliW?2、药剂软化：据溶度积原理，投加药剂(石灰，苏打等)使水中CaOMg离子反应生成CaCO,和Mg(OH)2沉淀物。3、工艺：投药混合，絮凝，沉淀，过滤。一、石灰软化法：1、软化原理：(1)生石灰消化：CaO+H2O=Ca(OH)2(2)Ca(OH)2Ca2+2OH2HCO3+2OH2CO32+2H2O+)Ca2+CO32CaCO3;Ca(OH)2+2HCo3CaCChl+CO32+2H2O+Ca2+CaCO3加入ImOlCa(

11、OH)2可去除ImolCa2*石灰软化过程中其它的反应：CO2+Ca(OH)2CaCO3+H2OCa(HCO3)2+Ca(OH)22Ca3i+2H2OMg(H3)2+Ca(OH)22Ca3l+Mg3+H2O+)MgCO3+Ca(OH)2CaCO31+Mg(OH)21还有：MgSo什Ca(OH)2TMg(OH)21+CaSOQ变成了永久硬度。MgCI2+Ca(OH)2Mg(OH)21+CaCI24Fe(HCO3)2+8Ca(OH)2+O2Fe(OH)31+8CaCO31+6H2OH2SiO3+Ca(OH)2CaSiO31+2H2O主要是：生成难溶的Caeo3、Mg(OH)2沉淀，减少水中Ca:M

12、g24o去除水中碳酸盐硬度和降低水的碱度。2、特点：(1)C02也要消耗一定量的石灰，但对后续反应有益。2H3C02+32+H2O减少了HCO3-(2)去除重碳酸钙是等摩尔进行的；去除重碳酸镁是用2倍摩尔的石灰用量。(3)仅能去除重碳酸盐硬度，不能去除非碳酸盐硬度。因此出水水质硬度高。水的剩余碳酸盐硬度可降到：0.250.5mmolL。剩余碱度：0.81.2mmolL0(4)可以去除部分Fe和SiOl等：硅化物可去除30-35%；铁残留量约0.Img/L；有机物可去除25%o(5)不可投加过量，否则会增加水的硬度。3、适用条件：碳酸盐硬度高，非碳酸盐硬度低的水质，并且要求水的硬度不太高的情况下，一般用作预处理。4、石灰用量计算：(1)当HcaHc:(钙硬度碳酸盐硬度时)水中无Mg(HCO3)2仅有Ca(HCO3)2其质量浓度p(molL)P(CaO)=56(C(CO2)+C(Ca(HCO3)2)+C(Fe2)+K+mg/L(2)当HCaVHC：水中有Mg(HCO3)2P(CaO)=56CC(CO2)+C(Ca(HCO3)2)+2C(Mg(HCo3)2)+C(Fe2)+K+Jmg/L式中：P(Ca0)一氧化钙(生石灰)的质量浓度mg