纯水基础知识-1

1、技术论坛怎样识别离子交换树脂的牌号？ 按我国国家标准规定，离子交换树脂的牌号，以三位阿拉伯数字组成，数字从左到右，如下所示： 离子交换树脂的的牌号三位阿拉伯数字组成的各位数意义如下： 第一位数字的代号与分类名称如下： 第二位数字的代号与分类名称如下：  第三位数字是表示离子交换树脂的顺序。此外，凡大孔型离子交换树脂，首位字母用“D”表示，凡凝胶型离子交换树脂的交联度值用“#215;”号连接阿拉伯数字来表示。 举例来说： 如201#215;7型离子交换树脂；“2”表示强碱型树脂；“0”表示苯乙烯系的离子交换树脂；“1”表示顺序号为1；“#215;”表示连接符号；“7”

2、表示交联度为7。 如D113型离子交换树脂：“D”表示大孔型离子交换树脂；“1”表示弱酸性树脂；“1”表示丙烯酸系；“3”表示顺序号为3。什么是离子交换树脂的选择性？有什么规律性？ 由于离子交换树脂对于水中各种离子吸着（或吸附）的能力不相同，对于其中一些离子很容易被吸着，而对另一些离子却很难吸着。被树脂吸着的离子，在再生的时候，有的离子很容易被置换下来，而有的却很难被置换。离子交换树脂的上述这种性能称之为选择性。树脂的选择性在实际水处理运行中，将影响离子交换过程和树脂的再生过程。 离子交换树脂的选择性有其一定的规律性，例如，水中离子载的电荷越大，就越易被离子交换树脂吸着。反之，如果离

3、子的电荷越小，就越不容易被吸着，如二价的离子比一价的离子更易被吸着。但如果离子载有相同的电荷时，原子序数大的元素所形成的离子的水合半径小，就容易被离子交换树脂所吸着。 在含盐量不太高的水溶液中，常见离子的选择性次序为： （1）对于强酸性阳离子交换树脂： Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+NH4+>Na+>H+>Li+； （2）对于强碱性阴离子交换树脂： SO42->NO3->Cl->OH->F->HCO3->HsiO3-； （3）对于弱酸性阳离子树脂： H+>Fe3+>Al3+>Ca2+&

4、gt;Mg2+>K+>Na+>Li+； （4）对于弱碱性阴离子交换树脂： OH->SO42->NO3->PO43->Cl->HCO3->HsiO3-。 但必须指出，选择性能还与离子交换树脂的活性基团有关。失效树脂为什么可以通过再生重新获得交换能力？为了说明上述问题，以Na型树脂交换水中Ca2+，制取软化水来加以说明。 当把含有Ca2+的水通入Na型离子交换树脂时，Na型树脂即吸着水中的Ca2+，并把本身含有的Na+释放出来： 2Rna+Ca2+R2Ca+2Na+ 交换反应的结果，除去了水中的Ca2+。 当上述交换反应达到平衡时，根据质量作用

5、定律，可得出： KNaCa= 式中 KNaCa平衡常数； R2Ca、RNa分别表示反应达到平衡时，树脂中Ca2+，Na+的浓度，mol/L； Ca2+、Na+分别表示反应达到平衡时，水中的Ca2+，Na+浓度，mol/L。 当运行到出水中Ca2+含量开始上升时，表示树脂失效了。为了使树脂重新获得交换能力，就要用NaCl对树脂进行再生： 2NaCl+R2Ca2Rna+CaCl2 此时，尽管KNaCa>1，不利于树脂的再生，但由于再生时，NaCl的浓度很高，而Ca2+的浓度又很小，就可以使再生反应进行下去。 所以在化学水处理中，就是通过提高再生剂的浓度，反复利用离子交换平衡的移动，使失效的树

6、脂重要获得交换能力。什么叫离子交换反应的可逆性？离子交换树脂主要的化学性质这一就是能进行离子交换反应，并且这个反应是可塑的。 当含有Na+的水与H型树脂相遇时，即产生下述反应： RH+Na+RNa+H+ 这个反应实际上是离子交换的制水过程，这个过程是遵循“等电荷摩尔量”（即等当量）进行的；反之，当用盐酸（或硫酸）通过Na型树脂时，则会有下面的反应： Rna+H+RH+Na+ 这个反应实际上是阳离子树脂失效后的再生反应。 需要说明的是，上述两个反应向哪个方向进行，决定于当时水中各种离子的浓度。 将上述两个反应式合并表示如下： 运行 RH+Na+ RNa+H+ 再生离子交换反应的可逆性是离子交换树

7、脂能够反复使用的重要原因。什么叫离子交换？ 所谓离子交换，就是水中的离子和离子交换树脂上的离子，所进行的等电荷摩尔量的反应。 离子交换的反应过程可以用H型阳离子交换树脂HR和水中Na+交换反应过程为例： HR（R表示离子交换树脂的交换基团）Na+ NaR+H+ 从上式可知：在离子交换反应中，水中的阳离子（如Na+）被转移到树脂上去了，而离子交换树脂上的一个可交换的H+转入水中。Na+从水中转移到树脂上的过程中离子的置换过程。而树脂上的H+交换到水中的过程称游离过程。因此，由于置换和游离过程的结果，使得Na+与H+互换位置，这一变化，就称为离子交换。什么叫离子交换树脂的溶胀性？它与什么

8、因素有关？离子交换树脂是亲水性高分子化合物，当将干的离子交换树脂浸入水中时，其体积常常要变大，这种现象称为溶胀，使离子交换树脂含有水分。由于树脂具有这种性能，因而在其交换和再生过程中会发生胀缩现象，多次的胀缩就容易促使颗粒破裂。 影响离子交换树脂溶胀的因素有： （1）交联度。高交联度树脂的溶胀能力较低。 （2）活性基团。活性基团易电离，即交换容量愈高，树脂的溶胀性越大。 （3）溶液浓度。溶液中电解质浓度越大，树脂内外溶液的渗透压差反而减小，树脂的溶胀就小，所以对于“失水”的树脂，应将其先浸泡在饱和食盐水中，使树脂缓慢膨胀，不致破碎，就是基于上述道理。 一般讲，强酸性阳离子交换树脂由Na型变成H

9、型，强碱阴离子交换树脂由Cl型变成OH型，其体积均增加约5%。离子交换树脂的粒度及均匀性对水处理有什么影响？树脂粒度的大小，对水处理工艺有较大的影响，树脂颗粒过大，则使交换速度减慢；树脂颗粒过小，又会使水通过树脂层的压力损失增大。树脂的粒度应均匀，否则由于小颗粒树脂堵塞了大颗粒间的孔隙，会使水流不均和阻力增大。 另外，树脂粒度不均匀也使反洗操作不易控制；反洗流速过大会冲掉小颗粒树脂；而反洗流速过小，又不能松动大颗粒树脂，使反洗效果变差。一般水处理使用的树脂粒度以2040目为宜，也就是0.31.2mm。在高流速装置中要求粒度范围更窄，约0.450.65mm，这可使流体阻力更小，同时树脂球粒的耐压

10、强度较一致。离子交换树脂为什么制成球形？ 离子交换树脂根据需要，可以制成粉状，不规则的颗粒或球状。但在化学水处理中使用的离子交换树脂是球状的。由于球状树脂制造简单，在采用悬浮聚合时，可以直接制成球形。在体积相同的情况下，球状树脂的表面积最大，有利于提高交换能力。 球状树脂充填性好，阻力较均匀，使树脂层各处的流量较均匀；而且水通过球状树脂层压力损失小，树脂的磨损也小。 树脂成球状的质量分数通常用圆球率表示，一般要求圆球率在90%以上。离子交换树脂的结构是怎样?  离子交换树脂结构主要由高分子骨架和活性基团两部分组成。（1）高分子骨架 也称母体结构，它具有网状结构，是不溶于酸或

11、碱的高分子物质。高分子骨架按其聚合单体可以分为苯乙烯系、酚醛系及丙烯酸系等。 （2）活性基团 它牢固地结合在高分子骨架上，由不能自由移动的官能团离子和可以自由移动的可交换离子两部分组成。其中：官能团离子决定离子交换树脂的“酸”、“碱”性和交换能力的强弱。官能团离子是强酸的（-SO3-），就叫强酸性离子交换树脂；是强碱的（N+），就叫强碱性离子交换树脂。同样，按官能团离子的性质，还可以有弱酸（-COO-），弱碱（-NH2+）和其他类型的离子交换树脂。可交换离子。现代交换理论把离子交换树脂看做是一种胶体型物质：高分子骨架是“胶核”，活性基团作为高分子骨架表面的“双电层”，官能团和部分可交换离子组成

12、吸附层，另一部分可交换离子组成扩散层。由于可交换离子组成吸附层，另一部分可交换离子组成扩散层。由于可交换离子是可以自由移动的，因而可以与水中同符号的离子发生交换反应。 如果离子交换树脂上的可交换离子为阳离子，例如H+，就叫H型阳离子交换树脂；如果可交换离子为阴离子，例如OH-，就叫OH型阴离子交换树脂。其余可依次类推。离子交换树脂有哪些主要性能？ 离子交换树脂是高分子化合物，所以它的性能因制造工艺、原料配方、聚合温度、交联剂等的不同而不同，其主要性能分为两部分。 （1）物理性能 外观 树脂是一种透明或半透明的物质，因其组成不同，颜色各异，如苯乙烯树脂呈黄色，也有呈黑色和赤褐色的，但对

13、性能影响不大。一般情况下，原料杂质多或交联剂多，树脂的颜色稍深（但树脂在运行过程中，因为各种原因有时颜色也会变化）。树脂外形呈球状，要求圆球率达到90%以上。 粒度 树脂颗粒的大小将影响交换速度、压力损失、反洗效果等。颗粒大小不能相差太大。用于水处理的离子交换树脂的颗粒以2040目为宜。粒度的表示方法以有效粒径和不均匀系数来表示。密度 关系到水处理工艺和树脂装填量。密度的表示方法有：干真密度（一般1.6g/cm3左右）、湿真密度（一般1.041.30g/cm3之间）、视湿密度（一般在0.600.80g/cm3之间）。含水率 树脂的含水率越大，表示孔隙率越大，交联度越小。溶胀率 树脂浸水之后要溶

14、胀，它与交联度、活性基团、交换容量、水中电解质密度、可交换离子的性质等有关。树脂在交换与再生过程中会发生胀缩现象，多次胀缩树脂易碎裂。耐磨性 反映树脂的机械强度。它应保证每年树脂耗量不超过7%。溶解性 树脂内含有低聚合物要逐渐溶解，在树脂使用过程中也会发生胶溶。耐热性 阳树脂耐温100左右，强碱性阴树脂可耐60，弱碱性阴树脂可耐温80。但在低于或等于0时，易结冰而破碎。导电性 干树脂不导电，湿树脂可电导。 （2）化学性能离子交换树脂的交换反应具有可逆性，因此既可以交换，也可以再生，可反复使用。具有酸、碱性。H+型阳离子交换树脂和OH-型阴离子交换树脂等的性能与电解质酸、碱相同，在水中能电离出H

15、+和OH-的能力。具有中和与水解性能。因它具电解质性质，能与酸、碱进行中和反应，也能进行水解。离子交换树脂吸着各种离子的能力不一，具有选择性。交换容量。表示其交换离子量的多少。根据树脂的形态可分平衡交换容量、全交换容量、工作交换容量等。什么是离子交换树脂？可分哪几类？用化学合成法将高分子共聚物制成的有机单体颗粒的离子交换剂，称为离子交换树脂。离子交换树脂是由交联的结构骨架、以化学键结合在朵架上的固定离子基团和以离子键为固定基团以相反符号电荷结合的可交换离子。离子交换树脂分类如下。（1）按功能分：强酸性树脂 其交换基团如磺酸基-SO3H。强碱性树脂 其交换基团如季铵基（I）型-CH2N（CH3）

16、3OH；季铵基（）型-CH2N（CH3）2C2H4OH•OH。 弱酸性树脂 其交换基团如伯胺基-CH2NH2；仲胺基-CH2NHR（R为烃基）；叔胺基-CH2NR2。 氧化还原树脂 其交换基团如-CH2SH；Ar（OH）。 两性树脂 其交换基团如-NR2；-COOH。 CH2COOH 鳌合树脂 其交换基团如-CH2-N CH2COOH。 （2）按结构分：凝胶型和大孔型树脂。 （3）按聚合物的单体分：苯乙烯类；丙烯酸类；酚醛类；环氧类；乙烯基吡啶类；脲醛类和氯乙烯类等。 （4）按用途分：工业级；食品级；分析级；核子级；双层床用树脂；高流速混床用树脂；移动床用和覆盖过滤器用树脂

17、等类。磺化煤为什么能“脱色”？应如何处理？ 磺化煤“脱色”是磺化煤的高分子骨架产生“胶溶”的一种现象，此时交换床出水呈黄褐色。 磺化煤产生“脱色”有两种情况： （1）磺化煤中部分低分子有机物产生溶解，并被水带出。这种脱色现象比较径微，一般正洗几分种即可消除。 （2）一种情况是由于进水温度（或pH值）较高，较高的水温（或pH值）会使磺化煤遭到“降解”破坏，出水带色严重。 交换床刚投入运行时，出水稍有带色现象，可以稍微加长正洗时间，待出水正常后即可投入运行。 如交换床出水带色严重，加长正洗时间也不见减轻，此时应尽快查明原因，进行处理。磺化煤在使用时应注意什么？ （1）磺化煤在使

18、用前应进行筛分，以清除碎末。使用的筛子依次为55目和12目，筛分后的粒度为0.31.6mm。（2）磺化煤最好用水力装罐，初次使用可能杂质、碎末较多，为了反洗方便可考虑分两次装填：第一次先装至0.9m高，第二次再装至预定高度。每次装完，应用清水反洗至出水清澈时为止。（3）磺化碳的反洗流速度应在1520m/h，时间为3045min。 （4）磺化煤的再生可采用10%食盐溶液,盐耗按200g/mol估算，再生流速为34m/h为宜。 （5）正洗流速为1015m/h，正洗终点为出水硬度0.25mmol/L。磺化煤、天然绿砂及人造沸石有什么主要性能？将无烟煤粉碎过筛，用发烟硫酸（或浓硫酸）处理后，除去多余的

19、酸，即得到磺化煤。 磺化煤有如下主要性能： （1）外观。磺化煤为黑色，不规则的细粒，粒径一般为0.31.6mm左右。 （2）湿视密度。一般为0.550.65g/mL之间。 （3）溶胀性。为多孔物质，具有吸水能力，吸水后体积膨胀为10%15%。 （4）交换容量。磺化煤的全交换容量QVa（ Ax+）为500mol/m3左右，工作交换容量QV0（ Ax+）为200380mol/m3之间。 （5）稳定性。磺化煤的稳定性较差，最高耐热温度不超过40。一般年损耗率为10%15%。离子交换树脂发展的简况怎样？离子交换现象早在18世纪中期就为汤普森（Thompson）所发现。直至1935年亚当斯（Aclams

20、）和霍姆斯（Holmes）研究合成了具有离子交换功能的高分子材料，即第一批离子交换树脂聚酚醛系强酸性阳离子交换树脂和聚苯胺醛系弱碱性阴离子交换树脂。离子交换树脂的大发展主要是在第二次世界大战以后。当时美国和英国一些公司成功地地合成了聚苯乙烯系阳离子交换树脂，在此基础上又陆续开发了交换容量高、物理-化学稳定性好的其他聚苯乙烯系离子树脂，相继又开发了聚丙烯酸系阳离子树脂。20世纪60年代，离子交换树脂的发展又取得了重要突破，美国罗姆-哈斯公司（Rohm anes Hass）和德国拜耳公司（Bayer）合成了一系列物理结构和过去完全不同的大孔结构离子交换树脂。这类树脂除具有普通离子交换树脂的交换基团

21、外，同时还有像无机和碳质吸附剂及催化剂那样的大孔型毛细孔结构，使离子交换树脂兼具了离子交换和吸附的功能，为离子交换树脂的广泛应用开辟了新的前景。离子交换树脂和它的应用技术的发展一直是相互促进、互相依赖的。承受离子交换树脂的发展，树脂应用技术也在不断改善，开始是间歇式工艺，很快就发展到固定床工艺，20世纪60年代后逆流技术及连续式离子交换工艺，双层床技术等获得了很快的发展，这些新的应用技术和工艺的开发，使离子交换树脂在许多领域的应用更加有效的经济。20世纪70年代后，人们正以极大的兴趣，注意着热再生离子交换技术的发展。什么叫离子交换剂？可分哪几类？凡是能够与溶液中的阳离子或阴离子具有交换能力的物

22、质都称为离子交换剂。离子交换剂分无机质类和有机质类两大类。无机质类又可分天然的如海绿砂；人造的如合成沸石。有机质类又分碳质和合成树脂两类。其中碳质类如磺化煤等；合成树脂类分阳离子型如强酸性和弱酸性树脂；阴离子型如强碱性（I、型）和弱碱性树脂；其他类型的有氧化还原型树脂、两性树脂和螯合树脂等类。用紫外线消毒要注意些什么？用紫外线消毒，在运行中要注意： （1）紫外线消毒不像氯气消毒有余氯能保持作用，因而消毒后的水要加强管理，防止再污染。 （2）使用紫外线汞灯消毒时，灯管点燃后须有515min的稳定时间。（3）电气方面要采取措施，以保证灯管的额定功率和电压稳定，否则点燃功率不足时，将影响杀菌效果。（

23、4）紫外线消毒的设备和管理均较简单，但目前灯管使用寿命较短、价格较贵。紫外线消毒的应用场所是一些给水量较小的场所和小规模的工业用水的水厂，采用的大都是紫外线低压汞灯消毒。给水量较大的是采用紫外线高压汞灯消毒，目前在试用阶段，运行中需精心操作。紫外线杀菌效果与哪些因素有关？影响紫外线杀菌效果的因素主要有灯管的功率，水流速度即水体在壳体内停留时间。水层受辐射的距离。 紫外线灯管的功率随着使用时间的增加其辐射能量随着降低，杀菌效果下降，灯管使用时间到2000h，发射强度下降25%左右，使用时间为10000h，发射强度只有额定的55%左右。为保证产品质量，紫外灯管使用时间到1000h后应及时调换新灯管

24、。 应保证供电电压的稳定以使辐射能量的稳定。 当水流量一定时，过流面积大，水流速度慢，水体在壳体内有足够长的停留时间，有利于杀菌。但是，壳体直径越大，水层厚度也越厚，离灯管的距离也就越远，杀菌效果也就差。据资料介绍30W紫外灯对1cm的水层灭菌效率为90%，对4cm水层灭菌效率只有40%左右。为保证水体在壳体内有足够的停留时间，又不致水层过厚，可在壳体内加装折流板以提高灭菌效果。紫外线杀菌装置是怎样的？  在饮用水生产中应用的紫外杀菌装置由低压汞灯、壳体、电气装置组成。通电后可产生波长为254nm的紫外线。这种波长的紫外线辐射能量应占灯管总辐射能量的80%以上。紫外线灯管外

25、套有石英管，要求能耐高温，对254nm的紫外线通过率为90%以上。紫外线灯管的壳体常用不锈钢材料制成。壳体内壁要求有很高的光洁度，对紫外线的反射率至少达85%以上。 水在通过装有紫外灯管的壳体时受紫外光辐射，实现对水的消毒杀菌。壳体有立式、卧式两种，壳体直径的选用应根据流量决定。 紫外线杀菌装置的电气装置包括电源开关，指示灯，计时器，事故报警装置等。臭氧消毒剂在给水处理中的应用情况怎样？臭氧作为一种消毒剂，于1886年首先在法国用于水处理。以后经过不断的研究试验，于1906年在法国民斯市建成了第一座用臭氧消毒的自来水厂，在20世纪30年代我国福建厦门水厂也用过德国制造的管式臭氧发生器进行自来水

26、的消毒。目前全世界在运转的臭氧化自来水厂已经超过1000多家，其中规模较大的水厂有加拿大蒙特利尔市水厂230#215;104m3/d，莫斯科水厂120#215;104m3/d，法国瓦兹勒瓦水厂80#215;104m3/d，纳伊市水厂60#215;104m3/d，德国奥利水厂50#215;104m3/d。 国内给水厂使用臭氧的有北京田村山水厂、燕山石化给水厂、南京炼油厂给水车间以及上海周家渡水厂等单位。 臭氧既是氧化剂又是消毒剂的这一特性，可利用来除去水中色、臭、味，除去水中的铁盐和锰盐，使低价铁锰转变成氢氧化物，然后通过沉淀方法除去。若臭氧单独使用，可作为原水预臭氧化处理，以改善水的澄清效果，

27、起到除去部分有机物的作用，臭氧还可作为饮用水消毒剂，杀灭病毒和病菌。 臭氧在水处理中的应用优选工艺已经成为研究的热点，臭氧生物活性炭为其中之一。臭氧生物活性炭是臭氧与活性炭的联合使用。采用臭氧生物活性炭工艺是在自来水厂常规工艺流程的基础上，用预臭氧化代替预氯化，然后在快滤池后面设置生物活性炭池，也有将臭氧加在生物活性炭池前的，也有两处都加的，采用这些水处理技术，能充分发挥臭氧直接氧化较大分子的有机物，使原来不可生物降解的有机物转化成容易降解的有机物，如臭氧可将腐殖质氧化成酯酸、草酸、甲酸、对苯二酸、二氧化碳和酚类化合物。这些氧化物可生化性极好，并可把溶解性Fe2+、Mn2+氧化成不可溶的高价态

28、，使其在沉淀或砂滤阶段除去，并促进了絮凝作用，发送了预处理效果。由于臭氧氧化，从而提高了水中溶解氧含量，满足了后继生物活性炭滤池生物的需氧量，经臭氧氧化之后，水中溶解氧常呈饱和状态或接近饱和状态，因而有利于后续生物活性炭生物生长繁殖的要求。其次该工艺又充分利用活性炭巨大的比表面积和优越的吸附性能，加上足够的溶解氧，水中可生化性溶解性有机物截留在活性炭表面，给微生物的生长创造了良好的条件，从而使活性炭池附着的好氧微生物大量生长繁衍，活性炭池变成了生物活性炭池，担负着水中有机物生物氧化降解作用和氨氮硝化作用。总之该工艺能发挥生物氧化降解水中有机物，活性炭吸附水中有机物、臭氧化学氧化水中有机物，达到

29、协同作用、降低处理后水中有害有毒有机物的目的。用什么方法把臭氧加入水中？  臭氧用于水处理的过程，是臭氧从气相到液相的传质过程，亦是溶于水中的臭氧同水中无机物、有机物起氧化反应的过程。受传质速度控制的污染物去除时，应选用传质效率高的装置如螺旋混合器，蜗轮注入器、水喷射器等。受化学反应速度控制的污染物去除时，宜选用可较长时间保持一定溶解氧深度的接触反应装置，如鼓泡式接触氧化塔，这样能适应臭氧和污染物进行缓慢化学反应，达到分解降解污染物的目的。水处理用活性炭是如何制造的？活性炭的制造是将原料加热脱水、炭化及活化后得到多孔性的活性炭。在制造过程中以活化过程最为重要，目前活性炭制造

30、工艺中有药品活化法和气体活化法两种。 药品活化法（化学活化法），在加热的情况下，用氯化锌、硫酸、磷酸等作活化剂，将原料浸在这些药品溶液中经低温炭化和高温活化而得。我国粉末活性炭生产多以ZnCl2作活化剂，转炉为活化炉。气体活化法（物理活化法），将原料在有水蒸气、CO2，或空气等活化气的情况下进行高温加热，整个制造过程包括：干燥原料在120130下脱水；炭化加热温度在170以上时原料中有机物开始分解，到400500炭化完毕；活化原料中有机物炭化后有一部分残留在炭基本构造的微孔中，使微孔堵塞，在有活化气存在的情况下，残留炭氧化，与此同时炭的基本构造也有一些烧损，使微孔扩大，得到多孔结构的无定形炭。

31、用水蒸气活化时C+H2OH2+CO+5497J，因此加热温度达750950，并在缺氧的气氛下进行活化。我国粒状炭目前基本上采用水蒸气活化法，以立式炉或管式炉为活化炉进行生产。水处理用活性炭吸附装置有哪些形式？  水处理用活性炭吸附装置主要有固定床、移动床和流动床三种形式。 （1）固定床 可以一个塔或几个塔并联或是串联，操作可间歇或切换作用。为防止装置滤层的阻塞，要定期反冲洗，在活性炭上部设置表面冲洗设备。 （2）移动床 固液两相吸附时，一般吸附速度较慢，采用固定床一般要有较高的活性炭层，即吸附带较长，而在移动床吸附塔内，吸附已经饱和的活性炭间歇地从塔底部取出，每天12次，或

32、每星期一次。取出的饱和炭量约为吸附塔内总炭量的5%10%。所要处理的水自塔底向上流动，从塔顶部出水管排出，因此可以充分利用活性炭的吸附容量，移动床吸附塔的水头损失较小，由于水从塔底进入，水中夹带的悬浮物（给水处理悬浮物应小于1mg/L），随着饱和炭的间歇卸出，不需反冲洗设备，吸附塔内的炭层不能上下混合，要自上而下地有次序地移动。当卸出饱和炭后，再从塔顶加入等量新炭或再生炭。 （3）流化床 流化床目前使用较少，由于流化床内活性炭粒径较小，在塔内上层的活性炭与从塔底进入的水充分搅动，使炭与水接触的表面积增大，因此可以用少量的炭处理较多的水，不需反冲洗，预处理要求低，可以连续运转。充填的活性炭的粒度

33、分布决定静止层及流化层高度，另外运行操作要求较高。活性炭过滤器有什么作用？运行时要注意些什么？（1）利用活性炭的活性表面除去水中的游离氯，以避免化学水处理系统中的离子交换树脂，特别是阳离子交换树脂受到游离氯的氧化作用。 （2）除去水中的有机物，如腐殖酸等，以减轻有机物对强碱性阴离子交换树脂的污染。 据统计，通示活性炭过滤器，可以除去水中60%80%的胶体物质：50%左右的铁和50%60%的有机物等。 活性炭过滤器在实际运行中，主要考虑入床水浑浊度，反洗周期，反洗强度等关系。 （1）入床水浑浊度。入床水浑浊度高，会带给活性炭滤层过多的杂质，这些杂质被截留在活性炭滤层中，并堵塞滤池间隙及活性炭表面

34、，阻碍其吸附效果的发挥。长期运行下去，截留物就停留在活性炭滤层间，形成冲不掉的泥膜，造成活性炭老化失效。 所以进入活性炭过滤器的水，最好把浑浊度控制在5mg/L以下，以保证其正常的运行。 （2）反洗周期。反洗周期的长短是关系到滤池效果好坏的主要因素。反洗周期过短，浪费反洗水；反洗周期过长则影响活性炭吸附效果： 一般讲，当入床水浑浊度在5mg/L以下时，应45天反洗一次。 （3）反洗强度。活性炭过滤器在反洗中，滤层膨胀率对滤层冲洗是否彻底，影响较大。滤层膨胀率过小，下层的活性炭悬浮不起来，其表面冲洗不干净；当膨胀率过大，容易跑“炭”。 在运行中一般控制其膨胀率为40%50%。 （4）反洗时间。一

35、般当滤层膨胀率为40%50%，反洗强度为1315L/（m2•s）时，活性炭过滤器的反洗时间为810min。活性碳过滤原理是什么？活性炭对水中杂质物的去除作用，是基于活性炭的活性表面和不饱和化学键。 由于活性炭的表面积很大（5001500m2/g）。加之表面又布满了平均直径为23nm的微孔，所以活性炭具有很高的吸附能力。 同时，由于活性炭表面上的碳原子在能量上是不等值的，这些原子含有不饱和键，因此具有与外来分子或基因发生化学作用的趋势，对某些有机物有较强的吸附力。 研究证明，活性炭对氯的吸附，不完全是其表面对氯的物理吸附作用，而是由于活性炭表面起了催化作用，促使游离氯的水解，

36、和产生新生态氧的过程加速。其反应式如下： Cl2+H2O=HCl+HClO HClOHCl+O（新生态氧） 这里产生的O可以和活性炭中的碳或其他易氧化组分相互反应而得以去除： C+2O CO2超过滤的工作原理及其特点是什么？ 进料液在一定压力作用下，水和小分子溶质透过膜成为透过液，而大分子溶质被膜截留为浓缩液。超滤过程主要有三种情况：被吸附在过滤膜的表面上和孔中（基本吸附）；被保留在孔内或者从那里被排出（堵塞）；机械地被截留在过滤膜的表面上（筛分）。 超过滤的特点：一是它的工作范围十分广泛，在水处理中分防细菌、大肠杆菌、热源、病毒、胶体微粒、大分子有机物质等，还可以用于特殊溶液的分离

37、；二是超过滤可以在常温下进行，因此对热敏感性物质如药品、蛋白质制剂、果汁、酶制品等的分离、浓缩、精制等，不会影响产品质量；三是超过滤过程不发生相变，因此能耗低；四是超滤过程是压力作驱动力，故装置结构简单、操作方便、维修容易。因此，超过滤发展迅速，在过去的10年间，全世界超滤膜的生产平均年增长率在12%左右。什么是超过滤技术？超过滤是一种薄膜分离技术。就是在一定的压力下（压力为0.070.7MPa，最高不超过1.05MPa），水在膜面上流动，水与溶解盐类和其他电解质是微小的颗粒，能够渗透超滤膜，而相对分子质量大的颗粒和胶体物质就被超滤膜所阻挡，从而使水中的部分微粒得到分离的技术。超滤膜的孔径是数

38、十至几百埃（Å）、介于反渗透与微孔膜之间。超滤膜的孔径是由一定相对分子质量的物质进行截留试验测定的，并以相对分子质量的数值来表示。在水处理中，应用超滤膜来除去水中的悬浮物质和胶体物质。在医药工业上超滤膜的应用也十分广泛。 超过滤膜受到污染或结垢时，一般采用双氧水或次氯酸钠溶液来清洗。不能通过反洗来清洗膜面。超过滤最高运行温度为45，pH=1.513.0。超过滤是去除水中有机物质的一项措施，也可以去除微量胶体物、生物体以及树脂碎末等。超过滤常置于除盐系统之后，或置于反渗透装置之前来保护反渗透膜。 超滤膜组件中所用的膜材料一般有：二醋酸纤维（CA），三醋酸纤维（CTA），氰乙基

39、醋酸纤维（CN-CA），聚砜（PS），磺化聚砜（SPS），聚砜酰胺（PSA），还有酚酞侧基聚芳砜（PDC），聚偏氟乙烯（PVDF），聚丙烯腈（PAN），聚酰亚胺（PI），甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚物（MMA-AN）及纤维素等。其中以醋酸纤维素（CA）、聚砜（PS）、聚丙烯腈（PAN）、聚醚砜（POS）等已广为应用。此外，还有动态形成的超滤膜。微孔过滤的机理和特点是什么？ 微孔过滤（MF）是利用微孔膜（孔径范围一般为0.0510m）使水中的微粒得到过滤与分离。微孔膜的微孔具有比较整齐均匀的网状结构，通常结构形态有三种类型：通孔型 例如核孔膜，它是以聚碳酸酯为基材，膜孔呈圆筒状垂直贯通于

40、膜面，孔径异常均匀。物理作用或吸附截留 包括吸附和电性质等各种因素的影响。 架桥截留 从电镜观察中可以见到，在孔的入口处，微粒因架桥作用同样可以被截留。网络型膜的网络内部截留作用 微粒并非被截留在膜的表面，而是在膜的内部。 如上所述，对滤膜的截留作用来说，机械作用固然相当重要，但微粒等杂质与孔壁之间的相互作用有时比孔径大小显得突出。 微孔滤膜的主要特点是：孔径均一 微孔滤膜的孔径十分均匀，例如平均为0.45m的滤膜，其孔径变化范围仅在0.45m#177;0.02m。高孔隙率 微孔滤膜的表面上有无数微孔，约为1071011个/cm2，孔隙率一般高达70%80%左右，通常其通量比具有同等截留能力的

41、滤纸至少快40倍。滤材薄 大部分微孔滤膜的厚度都是100150m左右，较一般过滤介质为薄。当过滤一些高价液体或少量贵重液体时，被膜所占有的液体的损失量少。其次，运输时单位面积的质量轻（5mg/cm2）。另外，贮存时少占空间也是它的优点。驱动压力低 由于空隙率高、滤材薄，因而流动阻力小，一般只需较低的压力（约207kPa）即可。什么是微孔膜过滤技术？ 用特种纤维素或高分子聚合物及无机材料制成的微孔滤膜，利用其均一孔径，来截留水中的微粒、细菌等，使其不能通过滤膜而被去除。这种微孔膜过滤技术又称精密过滤技术，能够过滤微米级（m）或纳米级（nm）的微粒和细菌。常用于电子工业、半导体、大规模集

42、成电路生产中使用的高纯水等的进一步过滤。微孔膜的规格目前有十多种，孔径从14m至0.025m，膜厚120150m，膜的种类有：混合纤维素酯微孔滤膜；硝酸纤维素滤膜；聚偏氟乙烯滤膜；醋酸纤维素滤膜；再生纤维素滤膜；聚酰胺滤膜；聚四氟乙烯滤膜以及聚氯乙烯滤膜等。微过滤与常规过滤有些什么区别？微过滤是一种精密过滤技术。它的孔径范围一般为0.0510m，介于常规过滤和超滤之间，是属于以压力为驱动力达到分离和浓缩的目的，无相态的变化和界面质量的转移，与常规过滤有所区别。常规过滤一般分深层过滤和筛网状过滤。它所用的介质，如纸、石棉、玻璃纤维、陶瓷、布、毡等，都是一些孔形极不整齐的多孔体，孔径分布范围较广，

43、无法标明它的孔径大小，过滤时粒子是靠陷入介质内部曲折的通道而被阻留了。阻留率则随压力的增加而下降，介质厚，对颗粒的容纳量大，用于一般澄清过滤。 微过滤所用的过滤介质具有类似筛网状的结构，是由天然或合成高分子材料所形成。它具有形态较整齐的多孔结构。孔径分布较均一。过滤时近似过筛的机理，使所有直径大的粒子全部拦截在滤膜表面上。压力的波动不会影响它的过滤效果。由于过滤只限于表面，因此便于观察、分析和研究截留物。膜过滤的介质薄，颗粒容纳量小。因此在使用时宜设置预过滤装置。什么是水的预处理？预处理有哪些主要方法？水的预处理是在水精制处理之前，预先进行的初步处理，以便在水的精处理时取得良好效果，提高水质。

44、因为自然界的水都有大量的杂质，如泥沙、黏土、有机物、微生物、机械杂质等，这些杂质的存在，严重影响精制水的水质与处理效果，因此必须在精处理之前将一些杂质降低或除去，这就需要预处理，有时也称前处理。 预处理的方法很多，主要有预沉、混凝、澄清、过滤、软化、消毒等。用这些方法预处理之后，可以使水的悬浮物（浑浊度）、色度、胶体物、有机物、铁、锰、暂时硬度、微生物、挥发性物质、溶解的气体等杂质除去或降低到一定的程度。预沉 就是在大容积、低流速的情况下，水中固体颗粒因重力作用而从水中分离出来。如沉沙地、预沉池。 混凝 利用铁盐、铝盐、高分子等混凝剂，与水中的杂质通过絮凝和架桥作用生成大颗粒沉淀物，然后通过其

45、他设备，如澄清池、过滤池等，予以除去。 澄清 通过混凝剂作用而形成的大颗粒沉淀物在澄清池内分离，沉淀物除去，得到澄清水。 过滤 将被处理的水，流经装有特殊过滤材料装置，如各种滤池等，截留水中杂质，予以去除。 软化 采用化学药剂，如石灰水、纯碱等，使水中碳酸氢盐硬度除去；或是采用阳离子交换树脂等方法除去水中的钙、镁、铁离子等，这一过程称为软化。 消毒 加入杀生剂，如液氯、漂白粉等，杀灭水中的微生物。原水中含有的杂质一般以何种方法将其去除？ 地面水源和地下水源都含有很多杂质。地面水源中粗大的杂质较多，但在取水过程已被去除，所以给水处理一般是指去除那些较细小的杂质。 原水中细小杂质主要是溶

46、解在水里的盐类、悬浮杂质和胶体颗粒。一般说来，地面水中悬浮物含量较多，而地下水中溶解盐类含量要高一些，苦咸水及海水的含盐量则更高。 采用物理化学方法进行水处理可分为三种情况：一是在处理过程中只发生物理变化；二是在处理过程中只发生化学变化；三是在处理过程中同时发生物理及化学变化。 在物理化学方法中，化学沉淀、离子交换、反渗透、化学氧化以及活性炭吸附等是用于去除水中溶解物质的方法，混凝沉淀及过滤则为去除胶体以及较大颗粒的方法。什么叫总有机碳（TOC）？水中的有机物质的含量，以有机物中的主要元素一碳的量来表示，称为总有机碳。 TOC的测定类似于TOD的测定。在950的高温下，使水样中的有机物气化燃烧

47、，生成CO2，通过红外线分析仪，测定其生成的CO2之量，即可知总有机碳量。在测定过程中水中无机的碳化合物如碳酸盐、重碳酸盐等也会生成CO2，应另行测定予以扣除。 若将水样经0.2m微孔滤膜过滤后，测得的碳量即为溶解性有机碳（DOC）。TOC、DOC是较为经常使用的水质指标。什么叫总需氧量（TOD）？总需氧量的测定，是在特殊的燃烧器中，以铂为催化剂，于900下将有机物燃烧氧化所消耗氧的量，该测定结果比COD更接近理论需氧量。 TOD用仪器测定只需约3min可得结果，所以，有分析速度快、方法简便，干扰小、精度高等优点，受到了人们的重视。如果TOD与BOD5间能确定它们的相关系数，则以TOD指标指导

48、生产有更好的实用意义。什么叫生化需氧量（BOD）？如何以生化需氧量（BOD）来判断所谓生化需氧量（BOD）是在有氧的条件下，由于微生物的作用，水中能分解的有机物质完全氧化分解时所消耗氧的量称为生物化学需氧量简称生化需氧量。它是以水样在一定的温度（如20）下，在密闭容器中，保存一定时间后溶解氧所减少的量（mg/L）来表示的。当温度在20时，一般的有机物质需要20天左右时间就能能完成氧化分解过程，而要全部完成这一分解过程就需100天。但是，这么长的时间对于实际生产控制来说就失去了实用价值。因此，目前规定在20下，培养5天作为测定生化需氧量的标准。这时候测得的生化需氧量就称为五日生化需氧量，用BOD

49、5表示。如果是培养20天作为测定生化需氧量的标准时，这时候测得的生化需氧量就称为20天生化需氧量，用BOD20­表示。 生化需氧量（BOD）的多少，表明水体受有机物污染的程度，反映出水质的好坏。什么叫化学需氧量（COD）？ 所谓化学需氧量（COD），是在一定的条件下，采用一定的强氧化剂处理水样时，所消耗的氧化剂量。它是表示水中还原性物质多少的一个指标。水中的还原性物质有各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等。但主要的是有机物。因此，化学需氧量（COD）又往往作为衡量水中有机物质含量多少的指标。化学需氧量越大，说明水体受有机物的污染越严重。 化学需氧量（COD）的测定，

50、随着测定水样中还原性物质以及测定方法的不同，其测定值也有不同。目前应用最普遍的是酸性高锰酸钾氧化法与重铬酸钾氧化法。高锰酸钾（KmnO4）法，氧化率较低，但比较简便，在测定水样中有机物含量的相对比较值时，可以采用。重铬酸钾（K­2Cr2O7）法，氧化率高，再现性好，适用于测定水样中有机物的总量。有机物对工业水系统的危害很大。含有大量的有机物的水在通过除盐系统时会污染离子交换树脂，特别容易污染阴离子交换树脂，使树脂交换能力降低。有机物在经过预处理时（混凝、澄清和过滤），约可减少50%，但在除盐系统中无法除去，故常通过补给水带入锅炉，使炉水pH值降低。有时有机物还可能带入蒸汽系统和

51、凝结水中，使pH降低，造成系统腐蚀。在循环水系统中有机物含量高会促进微生物繁殖。因此，不管对除盐、炉水或循环水系统，COD都是越低越好，但并没有统一的限制指标。在循环冷却水系统中COD（DmnO4法）>5mg/L时，水质已开始变差。什么叫水的溶解氧（DO）？溶解于水中的游离氧称为溶解氧（用DO表示），常以O2mg/L、mL/L等单位来表示。 天然水中氧的主要来源是大气溶于水中的氧，其溶解量与温度，压力有密切关系。温度升高氧的溶解度下降，压力升高溶解度增高。天然水中溶解氧含量约为814mg/L，敞开式循环冷却水中溶解氧一般约为68mg/L。 水体中的溶解氧含量的多少，也反映出水体遭受到污染

52、的程度。当水体受到有机物污染时，由于氧化污染物质需要消耗氧，使水中所含的溶解氧逐渐减少。污染严重时，溶解氧会接近于零，此时厌氧菌便滋长繁殖起来，并发生有机污染物的腐败而发臭。因此，溶解氧也是衡量水体污染程度的一个重要指标。何谓水的电阻率？在测定水的导电性能时，与水的电阻值大小有关，电阻值大，导电性能差，电阻值小，导电性能就良好。根据欧姆定律，在水温一定的情况下，水的电阻值R大小与电极的垂直截面积F成反比，与电极之间的距离L成正比，如下式： R= 式中电阻率，或称比电阻。 电阻的单位为欧姆（欧，代号），或用微欧（），1等于106；电阻率的国际制（SI）单位为欧米（•m）。 如

53、果电极的截面积F做成1cm2，两电极间的距离L为1cm，电阻率的单位为•cm时，那么电阻值就等于电阻率值。 水的电阻率的大小，与水中含盐量的多少、水中离子含量、离子的电荷数以及离子的运动速度有关。因此，纯净的水电阻率很大，超纯水电阻率就更大。水越纯，电阻率越大。什么是水的酸度？水的酸度是指水中所含能提供H+离子与强碱（如NaOH、KOH等）发生中和反应的物质总量。这些物质能够放出H+，或者经过水解能产生H+。水中形成酸度的物质有三部分： （1）水中存在的强酸能全部离解出H+，如硫酸（H2SO4）、盐酸（HCl）、硝酸（HNO3）等； （2）水中存在的弱酸物质，如游离的二氧化

54、碳（CO2）、碳酸（H2CO3）、硫化氢（H2S）、醋酸（CH3COOH）和各种有机酸等；（3）存在的强酸弱碱组成的盐类，如铝、铁、铵等离子与强酸所组成的盐类等。 天然水中，酸度的组成主要是弱酸，也就是碳酸。天然水中在一般的情况下不含强酸酸度。 水中酸度的测定是用强碱的标准溶液（如0.1mol/L NaOH）来滴定水中。如用甲基橙指示剂所测得的酸度是指强酸酸度和强酸弱碱形成盐类的酸度；而用酚酞指示剂所测得的酸度包括了上述三部分酸度，即称为总酸度。如何根据硬度和碱度的关系了解水质？天然水中的硬度主要是指Ca2+、Mg2+等金属离子，水中的碱度主要是指碳酸氢盐碱度HCO3-。而水中主要存在的离子有

55、Ca2+、Mg2+、Na+、K+和HCO3-、SO42-、Cl-等。水中的硬度与硬度之间的关系分为三种情况。 （1）碱度>硬度（以mol/L计） HCO3-> （Ca2+Mg2+）水中的硬度（Ca2+、Mg2+）都变成为碳酸氢盐，并同时还有Na+、K+的碳酸氢盐，但没有非碳酸盐硬度在。此时，碱度减去硬度所得的差值等于Na+、K+的碳酸氢盐。这部分多出的Na+、K+的碳酸氢盐碱度即所谓过剩碱度亦称为负硬度。 （2）碱度=硬度（以mol/L计）即HCO3-= （Ca2+Mg2+） 此时只有Ca2+、Mg2+的硬度及其碳酸氢盐碱度，既无非碳酸盐硬度，亦无Na+、K+的碳酸氢盐。 （3）碱

56、度<硬度（以mol/L计）即HCO3-< （Ca2+Mg2+）。此时又有两种情况，一是 Ca2+> HCO3-的钙硬水，此时水中有非碳酸盐硬度CaSO4、MgSO4的存在，但没有镁的碳酸盐硬度Mg（HCO3）2。 另一种情况是 Ca2+> HCO3-的镁硬水，水中有镁的碳酸盐硬度Mg（HCO3）2的存在，但没有钙的非碳酸盐硬度存在，而有镁的非碳酸盐硬度MgSO4的存在。 但上述两种情况，无论是哪种，水中都有非碳酸盐的硬度存在，而没有Na+、K+的碳酸氢盐存在。水中各种碱度的相互关系如何？水中的碱度是用盐酸中和的方法来测定的。在滴定水的碱度时采用两种指示剂来指示滴定的终点

57、。 用酚酞作指示剂时，滴定的终点为pH8.28.4，称为酚酞碱度或P碱度。此时，水中的氢氧化物全部被中和，碳酸盐转化为碳酸氢盐，就是碳酸盐被中和了一半。即P碱度= CO32-+ 全部OH-。 用甲基橙作指示剂时，滴定的终点pH为4.34.5，称为甲基橙碱度或M碱度。此时，水中的氢氧化物、碳酸盐及碳酸氢盐全部被中和，所测得的水中各种弱酸盐类的总和，因此又称为总碱度。即M碱度=全部HCO3-+ 全部CO32-+ 全部OH-。 如果水中单独存在OH-碱度，水的pH>11.0；水中同时存在OH-、CO32-时，pH9.411.0；如水中只有CO32-存在时，pH=9.4；当CO32-、HCO3-

58、共同存在时，pH8.39.4；单一的HCO3-存在时，pH=8.3；但pH<8.3时，水中碱度也只有HCO3-存在，此时的pH值变化只与HCO3-和游离的CO2含量有关。什么是水的碱度？水中的碱度有哪几种形式存在？水的碱度是指水中能够接受H+离子与强酸进行中和反应的物质含量。水中产生碱度的物质主要由碳酸盐产生的碳酸盐碱度和碳酸氢盐产生的碳酸氢盐碱度，以及由氢氧化物存在和强碱弱酸盐水解而产生的氢氧化物碱度。所以，碱度是表示水中CO32-、HCO3-、OH-及其他一些弱酸盐类的总和。这些盐类的水溶液都呈碱性，可以用酸来中和。然而，在天然水中，碱度主要是由HCO3-的盐类所组成。可认为：总碱度

59、M=HCO3-+2CO32-+OH-H+ 当pH值大于7.0时，H+可略去，故， M=c（ Bx-）=HCO3-+2CO32-+OH-mol/L 形成水中碱度的物质碳酸盐和碳酸氢盐可以共存，碳酸盐和氢氧化物也可以共存。然而，碳酸氢盐与氢氧化物不能同时存在，它们在水中能起如下反应： HCO3-+OH-=CO32-+H2O 由此可见，碳酸盐、碳酸氢盐、氢氧化物可以在水中单独存在，除此之外，还有两种碱度的组合，所以，水中的碱度有五种形式存在，即： （1）碳酸氢盐碱度HCO3-； （2）碳酸盐碱度CO32-； （3）氢氧化物碱度OH-； （4）碳酸氢盐和碳酸盐碱度HCO3-+ CO32-； （5）碳酸盐和氢氧化物碱度CO32-+ OH-。硬水对工业生产有