锅炉水质处理及分析教案课件

锅炉水质处理及分析锅炉水质处理及分析1水处理的任务水处理的重要性水处理的任务第1页/共49页水处理的任务水处理的重要性水处理的任务第1页/共49页2锅炉：是利用燃料的化学能或其它能源的热能，把锅内工质加热到一定参数的热能转换设备。第2页/共49页锅炉：第2页/共49页3常见的几种锅炉快装锅炉单锅筒纵置式链条炉单锅筒横置式链条炉第3页/共49页常见的几种锅炉快装锅炉单锅筒纵置式链条炉单锅筒横置式链条炉第4水处理的任务及重要性

供给数量足够,质量合格的锅炉给水,汽机冷却水.监测蒸汽品质,及时发现和消除设备故障,防止因水,汽品质不良而造成的锅炉汽水系统的腐蚀、结垢、积盐和污堵等隐患.从化学方面保证设备的安全,经济运行.水处理的主要任务如果不能很好地控制锅炉水质，就会给锅炉安全经济运行带来严重的影响，主要表现在：（1）结垢（2）腐蚀（3）影响蒸汽品质水处理的重要性第4页/共49页水处理的任务及重要性供给数量足够,质量合格的锅炉给水,汽机5水处理设备流程图第5页/共49页水处理设备流程图第5页/共49页6离子交换水处理设备第6页/共49页离子交换水处理设备第6页/共49页7全自动交换器第7页/共49页全自动交换器第7页/共49页8大型交换器第8页/共49页大型交换器第8页/共49页9第9页/共49页第9页/共49页10第10页/共49页第10页/共49页11第11页/共49页第11页/共49页122022/11/7第12页/共49页2022/11/3第12页/共49页132022/11/7化学的基本概念酸、碱、盐、氧化物电离平衡第二章化学基本知识第13页/共49页2022/11/3化学的基本概念酸、碱、盐、氧化物电离平衡第142022/11/72.1化学的基本概念溶液是一种或一种以上物质分散到另一种物质里所形成的均一稳定的混合物。溶液=溶质+溶剂浓度一定量的溶液里所含溶质的量叫做溶液的浓度。1百分比浓度100克溶液中所含溶质的克数2重容百分比浓度1升溶液中所含溶质的克数或毫克数mg/l，g/l3物质的量的浓度（摩尔浓度）

——1升溶液中所含溶质的物质的量（摩尔数）mol/l，mmol/l第14页/共49页2022/11/32.1化学的基本概念溶液是一种或一种以上物152022/11/72.1化学的基本概念pH值PH值是衡量水体的酸碱度的一个值，范围是0~14，是水体中氢离子浓度的Lg负数，pH<7为酸性，越小酸性越强，pH=7为中性，pH>7为碱性，越大碱性越强。溶解度在一定温度下，100克水中，所能溶解溶质的克数。溶度积在一定温度下难溶电解质饱和溶液中相应的离子之浓度的乘积当溶液中这两种离子的浓度的乘积等于该物质的KSP时，就开始出现沉淀。因此，物质的KSP越小，沉淀就越易产生第15页/共49页2022/11/32.1化学的基本概念pH值PH值是衡量水体16

酸是指能够产生H+一类物质的总称。常用的酸有：盐酸、硫酸和硝酸等，它们在水溶液中能电离出氢离子和酸根阴离子。酸分子中都含有氢原子，所以此类物质都具有一定的共性，其共性主要表现在化学性质上。 （一）酸溶液能使蓝色石蕊试纸显红色，酸溶液不能使酚酞显色。(石蕊试纸是一种酸碱指示剂，遇酸变红色，遇碱变蓝色） （二）酸和金属氧化物反应生成盐和水。 （三）酸与碱作用生成盐和水。 （四）酸和盐作用生成新盐和新酸。 （五）酸和金属作用生成盐和氢气。2022/11/72.2酸、碱、盐、氧化物酸及其一般性质第16页/共49页酸是指能够产生H+一类物质的总称。常用的酸有：盐17碱是指能够接受氢离子的一类物质的总称。常用的碱为：氢氧化钠、氢氧化钙等，它们在水溶液中能电离出金属阳离子和氢氧根阴离子。 碱的共同的化学性质主要表现在： （一）碱的水溶液能使蓝色石蕊试纸显蓝色，使酚酞指示剂变红。 （二）碱能与酸反应生成盐和水。 （三）碱与非金属氧化物反应生成盐和水。 （四）碱和盐作用生成新碱新盐。 （五）不溶于水的碱加热会分解为金属氧化物和水。2022/11/7碱及其一般性质2.2酸、碱、盐、氧化物第17页/共49页碱是指能够接受氢离子的一类物质的总称。常用的碱为18盐是指电离时生成金属阳离子和酸根阴离子的化合物。根据盐组成不同，可分为：正盐、酸式盐、碱式盐、复盐等。（一）盐的一般物理性质固体，大部分是白色结晶，少量盐呈各种不同颜色。不同的盐在水中溶解性能差别很大，有的溶于水，有的不溶于水。（二）盐的一般化学性质1、盐和金属作用生成新盐和另一种金属2、盐与碱作用生成新盐和新碱3、盐与酸作用生成新盐和新酸4、盐与盐作用生成两种新盐2022/11/72.2酸、碱、盐、氧化物盐及其一般性质第18页/共49页盐是指电离时生成金属阳离子和酸根阴离子的化合物。根据盐19 氧化物是由氧和另一种元素（金属或非金属）组成的化合物。 （一）碱性氧化物凡能和酸作用生成盐和水的氧化物，称为碱性氧化物。 （二）酸性氧化物 凡能和碱作用生成盐和水的氧化物，称为酸性氧化物。 （三）两性氧化物 凡既能和酸又能与碱起反应生成盐和水的氧化物称为两性氧化物。 （四）惰性氧化物 凡既不能和酸又不能与碱起反应生成盐和水的氧化物称为惰性氧化物。2022/11/72.2酸、碱、盐、氧化物氧化物及其一般性质第19页/共49页 氧化物是由氧和另一种元素（金属或非金属）组成的化合物20

（一）电解质与非电解质 凡溶解于水后或在熔融状态下能导电的物质叫电解质。 凡在干燥和溶化状态或水溶液中都不能导电的物质叫非电解质。 （二）强电解质和弱电解质 凡在水溶液或在熔融状态下，全部电离成离子的物质叫做强电解质。如：强酸（H2SO4,HCL,HNO3)、强碱（NaOH)和大部分盐类。 凡在水溶液中，只有部分电离成离子的物质叫做弱电解质。如弱酸（H2CO3）、弱碱（氨水）和水。

（三）电离过程电解质溶于水或受热熔化而离解成自由移动的离子的过程叫做电离。2022/11/72.3电离平衡2.3.1电解质及其电离第20页/共49页 （一）电解质与非电解质2022/11/32.3电离平212022/11/7在一定条件(如温度、浓度)下,当电解质分子电离成离子的速率和离子重新结合生成分子的速率相等时，电离过程就达到了平衡状态，这叫做电离平衡。电离平衡常数：Ka=[H+][Ac-]/[HAc]一元弱酸HAcH++Ac-一元弱碱NH3·H2ONH4++OH-电离平衡常数:Kb=[NH4+][OH-]/[NH3·H2O]

2.3电离平衡水的电离平衡和PH值第21页/共49页2022/11/3在一定条件(如温度、浓度)下,当电解质分子222022/11/7电离度（α）定义：达到电离平衡时弱电解质的电离百分率，用表示。α=已电离的电解质分子数原来电解质的总分子数×100%水的电离平衡和PH值2.3电离平衡第22页/共49页2022/11/3电离度（α）定义：达到电离平衡时弱电解质232022/11/7一、水的电离1.水的电离平衡H2O+H2Oc(H+)·c(OH-)c(H2O)·K电离

=Kwc(H+)·c(OH-)c(H2O)K电离

=水的离子积H++OH-H2OH3O++OH-(水的自偶电离，吸热过程)2.3电离平衡水的电离平衡和PH值第23页/共49页2022/11/3一、水的电离1.水的电离平衡H2O+H242022/11/7KW=c(H+)·c(OH-)2.水的离子积常数：KW的意义（1）KW揭示了在任何水溶液中均存在水的电离平衡，都有H+和OH-的共存。（2）KW只与温度有关，与溶液的性质无关。温度一定，Kw一定。

（3）温度升高，KW值增大，表明升温有助于水的电离程度增大。25oC时水的离子积常数KW=c(H+)

•c(OH-)=10-142.3电离平衡水的电离平衡和PH值第24页/共49页2022/11/3KW=c(H+)·c(OH-)2.水252022/11/7

溶液的酸碱性

c(H＋)=c(OH－)

c(H＋)＞c(OH－)

c(H＋)＜c(OH－)

中性溶液酸性溶液碱性溶液2.3电离平衡水的电离平衡和PH值第25页/共49页2022/11/3溶液的酸碱性中性溶液酸性溶液碱性溶液2.262022/11/72.溶液的pH化学上常用c（H＋）的负常用对数表示溶液酸碱性的强弱：

pH=－lg｛c（H＋）｝意义：pH大小能反映出溶液中c(H＋)(或c(OH－))的大小.即能表示溶液的酸碱性强弱。常温

c(H+)与pH、溶液酸碱性的关系：10-510-410-310-210-110-710-810-910-1010-1110-1210-1310-1410-65432178910111213146c(H+)增大，pH减小酸性增强c(H+)减小，pH增大碱性增强2.3电离平衡水的电离平衡和PH值第26页/共49页2022/11/32.溶液的pH化学上常用c（H＋）的负常272022/11/7

pH测定的方法（1）酸碱指示剂酸碱指示剂用于粗测溶液的pH范围。如石蕊试纸（红色和蓝色）可用来定性判断溶液的酸碱性。（2）PH试纸pH试纸可用于粗略测量溶液的pH值。强调：①不能把试纸放到待测液中测定。②在测定溶液pH时，pH试纸不能用水湿润。使用方法：使用pH试纸测溶液的pH时，把小块pH试纸放在表面皿（或玻璃片）上，用醮有待测液的玻璃棒点在试纸的中部，试纸变色后，与标准比色卡比较来确定溶液的pH。（3）精确测定：pH计（酸度计）2.3电离平衡水的电离平衡和PH值第27页/共49页2022/11/3pH测定的方法（1）酸碱指示剂（2）PH282022/11/7观察与思考问题1.氨水为什么使酚酞显红色2.影响红色深浅的主要因素是什么3.为什么氨水中加入固体氯化铵后红色变浅2.3电离平衡同离子效应第28页/共49页2022/11/3观察与思考问题1.氨水为什么使酚酞显红色292022/11/72.3电离平衡同离子效应分析2.[OH–]越大，溶液红色越深。3.由于氯化铵是强电解质，能完全电离出NH4+,溶液中[NH4+]增大，使氨水电离平衡向左移动，从而降低了氨水的电离度，使溶液中[OH–]减小。1.氨水中滴加酚酞溶液显红色，是由于氨水能电离出OH–。第29页/共49页2022/11/32.3电离平衡同离子效应分析2.[OH–]302022/11/72.3电离平衡同离子效应

在弱电解质溶液中加入与该弱电解质具有相同离子的强电解质，使弱电解质电离度降低的现象称为同离子效应。第30页/共49页2022/11/32.3电离平衡同离子效应在弱电解质溶312022/11/72.3电离平衡缓冲溶液

能对抗外来少量强酸、强碱或适当稀释，而保持溶液的pH几乎不变的作用称为缓冲作用。具有缓冲作用的溶液称为缓冲溶液。

加少量水稀释时，缓冲溶液的pH也能基本不变。

必须指出，缓冲溶液的缓冲作用是有限度的。当外加的酸或碱量过多时，缓冲溶液就会失去缓冲作用，溶液的pH也将发生明显改变。第31页/共49页2022/11/32.3电离平衡缓冲溶液能对322022/11/7以NH3·H2O—NH4Cl缓冲对为例说明缓冲溶液的作用原理。

2.向此溶液中加少量强酸，NH3·H2O电离产生的OH_与外来少量的H+

结合生成H2O，平衡向右移动，补充了消耗掉的OH_

，再次平衡时，[OH_]几乎不变，[H+]也几乎不变，pH几乎不变。

1.由于同离子效应，溶液中存在大量的NH3和。2.3电离平衡缓冲作用第32页/共49页2022/11/3以NH3·H2O—NH4Cl缓冲对为例332022/11/72.3电离平衡缓冲作用

3.向此溶液中加少量强碱，溶液中大量存在的NH4+与外来少量的OH_结合生成NH3·H2O，平衡向左移动，再次平衡时，[OH_]几乎不变，[H+]也几乎不变，pH几乎不变。第33页/共49页2022/11/32.3电离平衡缓冲作用3.向此溶液342022/11/7。第三章锅炉用水概述天然水的特点天然水中的杂质锅炉用水水源及名称水质不良对锅炉的危害工业锅炉用水的主要评价指标第34页/共49页2022/11/3。第三章锅炉用水概述天然水的特点天然水中35水是世界上分布最广的物质，几乎占据着地球表面的四分之三，构成了洋、江、海、湖；此外，在高山上和地球南北两极，还常年有积雪和冰，地层中存在大量的地下水，大气中也有相当数量的水蒸气。地面水主要来自雨水，地下水主要来自地面水，而雨水又来自地面水和地下水的蒸发。因此，水在自然界中是不断循环的。水在自然界循环的运动中是一种溶解能力很强的溶剂，能溶解大气中、地表面和地下岩层里边的许多物质，从而使天然水中不同程度地含有各种杂质。水是人们日常生活与工业部门的生产过程中不可缺少的物质。由于水的用途不同，人们对水提出了各种不同的水质标准。如采用锅外处理的低压锅炉给水水质标准要求钙、镁离子总量不大于0.03mmol/L。2022/11/73.1天然水的特点及我国天然水的分布

3.1.1概述第35页/共49页水是世界上分布最广的物质，几乎占据着地球表面36二、锅炉用水及其水中含有的杂质极软水软水中等硬水硬水极硬水＜1.0mmol/l1.0～3.0mmol/l3.0～6.0mmol/l6.0～9.0mmol/l＞9.0mmol/l低含盐量水中等含盐量水较高含盐量水高含盐量水＜200mg/l200～500mg/l500～1000mg/l＞1000mg/l天然水的分类按天然水中硬度的大小，可以将天然水分为五类，如表2-3所示。表2-3天然水中硬度分类按天然水中含盐量的高低，可以将天然水分成四类，如表2-4所示。表2-4天然水中按含盐量分类第36页/共49页二、锅炉用水及其水中含有的杂质极软水软水中等硬水硬水极硬水＜372022/11/73.1天然水的特点及我国天然水的分布3.1.2天然水的特点天然水中，雨、雪最为纯洁。但在下降过程中与大气中混有的各种杂质相遇，如氧、二氧化碳、氮、硫化氢和灰尘等，使水质受到污染。第37页/共49页2022/11/33.1天然水的特点及我国天然水的分布3.138

(一)大气降水

大气降水是指大气圈中的水蒸气和由水蒸气冷凝并处于高度分散状态的细小水滴，它除含有O2、CO2、N2及一些惰性气体外，还含有少量的离子组分。这些离子组分主要来自海水飞溅的细小盐晶、陆地飞扬的尘埃、火山灰的可溶性盐类以及人类释放的各种污染物。由于大气降水在降落的过程中，对大气进行了“洗涤”，所以大气降水的离子组分不仅决定于大气降水本身的化学组成、降雨量大小以及空气中干杂质的种类与数量，而且还取决于降水时的物理条件，如降水形式(雨、雪)、气温、风向、云雨高度和雨前天气等。大气降水的硬度一般不大于70~100μmol/L，含盐量一般不大于40~50mg/L。这种天然水体虽然纯度较高，适宜作为锅炉用水的水源，但难以收集，不能采用。2022/11/73.1天然水的特点及我国天然水的分布3.1.2天然水的特点第38页/共49页(一)大气降水2022/11/33.392022/11/7(二)江河水

江河水易受自然条件影响，是水源中最为活跃的部分，其化学组分具有多样性与易变性。这是因为，江河水在时间与空间上都有很大的差异。通常，河水中悬浮物和胶体杂质含量较多，浊度高于地下水。我国幅员辽阔，大小河川纵横交错，自然地理条件相差悬殊。因而，各地区江河水的浊度相差很大。甚至同一条河流的化学组分在冬季与夏季、晴天和雨天可能有很大的变化，在上游与下游也有很大差异，浊度也相差很大。我国黄土高原、黄河水及海河水系，水土流失严重，河水含沙量大。暴雨时，少则几kg/m3，多则几十、上百kg/m3。冬季浊度有时仅几十度至几百度。华东、华北和西南地区大部分河流，浊度均较低，平均浊度50~500度。

江河水的含盐量及硬度较低，含盐量一般在50~500mg/L。江河水最大的缺点是易受工业废水、生活污水及其它各种人为污染，因而水的色、臭、味变化大，有毒或有害物质大量进入水体。水温不稳定，夏季常不能满足工业用水要求。

3.1天然水的特点及我国天然水的分布3.1.2天然水的特点第39页/共49页2022/11/3(二)江河水3.1天然水的特点及我国天然水402022/11/7(三)湖泊及水库水

湖泊及水库水主要由河水补给，水质与河水类似。但由于湖水流动性小，储存时间长，经过长期自然沉淀，浊度较低，只有在风浪时浊度上升。水的流动性小，透明度高，又给水中生物特别是藻类的繁殖创造了良好的条件。因而，湖水一般含藻类较多，使水产生色、臭、味。因为湖水进出水交替缓慢，停留时间比河水长，当含有较多的氮与磷时，就会使湖水富营养化。一般认为，只要总磷与无机氮的含量分别超过20μg/L和300μg/L时。就认为水体已处于富营养化状态。由于湖水不断得到补给，又不断蒸发，故含盐量往往比河水高。按含盐量分，有淡水湖、微咸水湖和咸水湖，前两种基本上可作为工业用水水源，而后一种则完全不行。3.1天然水的特点及我国天然水的分布3.1.2天然水的特点第40页/共49页2022/11/3(三)湖泊及水库水3.1天然水的特点及我国412022/11/7(四)地下水

水在地层渗透过程中，悬浮物和胶体己基本或大部分除掉，水质清澈，且水源不易受到外界污染和气温影响，因而水质较稳定。由于地下水流经岩层时，溶解了各种可溶性物质，故水的含盐量通常高于地表水(海水除外)。至于含盐量的多少及盐类的成分，则取决于地下水流经地层的矿物质成分、地下水层深和与岩石接触时间等。我国水文地质条件比较复杂，各地区地下水含盐量相差很大，但大部分在200~500mg/L之间。一般情况下，多雨地区如东南沿海地区及西南地区，由于地下水受大量雨水补给，可溶性盐大部分早已溶失，故含盐量少；干旱地区如西北、内蒙古等地，地下水含盐量较高。地下水在地层中不能通畅流动，溶解氧量很少。如果有机物在土壤中较多，把氧气消耗于生物后，就会进行厌氧分解，产生CO2、H2S等气体溶于水中，使水具有还原性。还原性的水可以溶解一些金属如铁、锰等，故地下水含铁、锰比地表水高。

3.1天然水的特点及我国天然水的分布3.1.2天然水的特点第41页/共49页2022/11/3(四)地下水3.1天然水的特点及我国天然水422022/11/7对同一口井或同一井群来说，水质一般终年很稳定，很少受季节或外界条件的影响。但井群之间，水质往往差别很大。对于河床附近的浅井水，其水质情况常因季节或外界条件的影响而有较大的差别。因此，以地下水作为锅炉用水的水源时，其水质情况常随供水水源的改变而改变。3.1.2天然水的特点3.1天然水的特点及我国天然水的分布第42页/共49页2022/11/3对同一口井或同一井群来说，水质一般终年很稳432022/11/7江河水由于水温和水质极不稳定，其水质随季节变化大，悬浮物和胶体杂质含量高，溶解氧高且游离的二氧化碳含量高，含盐量及硬度都较低。3.1.2天然水的特点3.1天然水的特点及我国天然水的分布地下水通常悬浮物和胶体杂质及细菌较少，水质和水温比较稳定，溶解氧低而游离的二氧化碳含量高，含盐量及硬度都较高，通常含有Fe2+、Mn2+等离子。

湖水则与流动的河水不同，微生物的影响比较明显。湖水中微生物及有机物的种类和数量，可因地点、气候条件、深度而不同，从而影响到某些化学成分(pH值、CO2、铁、含盐量等)发生较大的变化。？第43页/共49页2022/11/3江河水由于水温和水质极不稳定，其水质随季节442022/11/7海水由于长时期的蒸发浓缩作用，含有大量的溶解盐类，通常高达3.5％。而且，所含盐类以氯化钠和硫酸镁为主，钙、镁离子总和达到50~70mmol/L，有时高达100~200mmol/L。3.1天然水的特点及我国天然水的分布3.1.2天然水的特点总之，由于我国幅员辽阔，地质与气候条件复杂，使水质相差悬殊。所以，在确定锅炉用水水源时，摸清水源水质及受外界影响的情况是相当重要的第44页/共49页2022/11/3海水由于长时期的蒸发浓缩作用，含有大量的溶452022/11/7我国年均降雨量为648.2mm(1956~1976年平均值)，水资源总量为2.8142×1012m3／年。其中河川年径流量为2.7115×1012m3／年。年径流量约占全球的5.8％，居世界第六位。由于我国大部分降雨的来源是太平洋，所以形成东南多雨而西北较干旱的特点，大部地区的降雨集中在夏秋两季，而各年的变化较大，容易引起旱涝。全国总的可分为四个水化学区域，这是由气候、地形、土壤、地质等各种条件决定的，它们的降水和经流水量、含沙量、含盐量、离子组成等水质特征都有各自不同的特点。3.1.3我国天然水的分布概述第45页/共49页2022/11/3我国年均降雨量为648.2mm(1956~462022/11/7包括东南沿海地区。降水量丰富而蒸发量小，因而径流量大。土壤层薄，多花岗岩地层，故河水含沙量低，混浊度也低，相当时间内混浊度不过数十mg/L甚至不到10mg/L。土壤经多年淋溶，可溶化盐已流失。所以，潮湿区水的矿化度低、含盐量少、硬度相应也低，为极软水。3.1.3我国天然水的分布(一)潮湿区包括长江流域及其以南地区，黑龙江和松花江流域之间的地区。降水量充足而蒸发量不大，故径流量较多。矿化度一般在200mg/L左右。湿润区水的硬度属软水。(二)湿润区第46页/共49页2022/11/3包括东南沿海地区。降水量丰富而蒸发量472022/11/7

包括黄河流域及其以北地区，到辽河流域。降水量较少而蒸发量较大，故径流量较少，水资源贫乏。由于径流量少，相对有较大矿化度和硬度，过渡区的水为适度硬水。3.1.3我国天然水的分布

(三)过渡区包括内蒙古和西北地区，面积很大。降水量少而蒸发量强烈，造成径流量很低的干旱地带。矿化度时常达到1000mg/L以上，硬度也高，属于硬水或极硬水。

(四)干旱区水化学分区只能反映大致概况，实际上各局部地区水质的变化情况是复杂的。

第47页/共49页2022/11/33.1.3我国天然水的分布(三)过482022/11/7

天然水中的杂质，有的呈液态或气态，它们大多以分子态、离子态或胶体颗粒存在于水中。如按其颗粒大小不同可以分为悬浮物、胶体和溶解物质三大类，3.2天然水中含有的杂质分类第48页/共49页2022/11/33.2天然水中含有的杂质49感谢您的观看！第49页/共49页感谢您的观看！第49页/共49页50锅炉水质处理及分析锅炉水质处理及分析51水处理的任务水处理的重要性水处理的任务第1页/共49页水处理的任务水处理的重要性水处理的任务第1页/共49页52锅炉：是利用燃料的化学能或其它能源的热能，把锅内工质加热到一定参数的热能转换设备。第2页/共49页锅炉：第2页/共49页53常见的几种锅炉快装锅炉单锅筒纵置式链条炉单锅筒横置式链条炉第3页/共49页常见的几种锅炉快装锅炉单锅筒纵置式链条炉单锅筒横置式链条炉第54水处理的任务及重要性

供给数量足够,质量合格的锅炉给水,汽机冷却水.监测蒸汽品质,及时发现和消除设备故障,防止因水,汽品质不良而造成的锅炉汽水系统的腐蚀、结垢、积盐和污堵等隐患.从化学方面保证设备的安全,经济运行.水处理的主要任务如果不能很好地控制锅炉水质，就会给锅炉安全经济运行带来严重的影响，主要表现在：（1）结垢（2）腐蚀（3）影响蒸汽品质水处理的重要性第4页/共49页水处理的任务及重要性供给数量足够,质量合格的锅炉给水,汽机55水处理设备流程图第5页/共49页水处理设备流程图第5页/共49页56离子交换水处理设备第6页/共49页离子交换水处理设备第6页/共49页57全自动交换器第7页/共49页全自动交换器第7页/共49页58大型交换器第8页/共49页大型交换器第8页/共49页59第9页/共49页第9页/共49页60第10页/共49页第10页/共49页61第11页/共49页第11页/共49页622022/11/7第12页/共49页2022/11/3第12页/共49页632022/11/7化学的基本概念酸、碱、盐、氧化物电离平衡第二章化学基本知识第13页/共49页2022/11/3化学的基本概念酸、碱、盐、氧化物电离平衡第642022/11/72.1化学的基本概念溶液是一种或一种以上物质分散到另一种物质里所形成的均一稳定的混合物。溶液=溶质+溶剂浓度一定量的溶液里所含溶质的量叫做溶液的浓度。1百分比浓度100克溶液中所含溶质的克数2重容百分比浓度1升溶液中所含溶质的克数或毫克数mg/l，g/l3物质的量的浓度（摩尔浓度）

——1升溶液中所含溶质的物质的量（摩尔数）mol/l，mmol/l第14页/共49页2022/11/32.1化学的基本概念溶液是一种或一种以上物652022/11/72.1化学的基本概念pH值PH值是衡量水体的酸碱度的一个值，范围是0~14，是水体中氢离子浓度的Lg负数，pH<7为酸性，越小酸性越强，pH=7为中性，pH>7为碱性，越大碱性越强。溶解度在一定温度下，100克水中，所能溶解溶质的克数。溶度积在一定温度下难溶电解质饱和溶液中相应的离子之浓度的乘积当溶液中这两种离子的浓度的乘积等于该物质的KSP时，就开始出现沉淀。因此，物质的KSP越小，沉淀就越易产生第15页/共49页2022/11/32.1化学的基本概念pH值PH值是衡量水体66

酸是指能够产生H+一类物质的总称。常用的酸有：盐酸、硫酸和硝酸等，它们在水溶液中能电离出氢离子和酸根阴离子。酸分子中都含有氢原子，所以此类物质都具有一定的共性，其共性主要表现在化学性质上。 （一）酸溶液能使蓝色石蕊试纸显红色，酸溶液不能使酚酞显色。(石蕊试纸是一种酸碱指示剂，遇酸变红色，遇碱变蓝色） （二）酸和金属氧化物反应生成盐和水。 （三）酸与碱作用生成盐和水。 （四）酸和盐作用生成新盐和新酸。 （五）酸和金属作用生成盐和氢气。2022/11/72.2酸、碱、盐、氧化物酸及其一般性质第16页/共49页酸是指能够产生H+一类物质的总称。常用的酸有：盐67碱是指能够接受氢离子的一类物质的总称。常用的碱为：氢氧化钠、氢氧化钙等，它们在水溶液中能电离出金属阳离子和氢氧根阴离子。 碱的共同的化学性质主要表现在： （一）碱的水溶液能使蓝色石蕊试纸显蓝色，使酚酞指示剂变红。 （二）碱能与酸反应生成盐和水。 （三）碱与非金属氧化物反应生成盐和水。 （四）碱和盐作用生成新碱新盐。 （五）不溶于水的碱加热会分解为金属氧化物和水。2022/11/7碱及其一般性质2.2酸、碱、盐、氧化物第17页/共49页碱是指能够接受氢离子的一类物质的总称。常用的碱为68盐是指电离时生成金属阳离子和酸根阴离子的化合物。根据盐组成不同，可分为：正盐、酸式盐、碱式盐、复盐等。（一）盐的一般物理性质固体，大部分是白色结晶，少量盐呈各种不同颜色。不同的盐在水中溶解性能差别很大，有的溶于水，有的不溶于水。（二）盐的一般化学性质1、盐和金属作用生成新盐和另一种金属2、盐与碱作用生成新盐和新碱3、盐与酸作用生成新盐和新酸4、盐与盐作用生成两种新盐2022/11/72.2酸、碱、盐、氧化物盐及其一般性质第18页/共49页盐是指电离时生成金属阳离子和酸根阴离子的化合物。根据盐69 氧化物是由氧和另一种元素（金属或非金属）组成的化合物。 （一）碱性氧化物凡能和酸作用生成盐和水的氧化物，称为碱性氧化物。 （二）酸性氧化物 凡能和碱作用生成盐和水的氧化物，称为酸性氧化物。 （三）两性氧化物 凡既能和酸又能与碱起反应生成盐和水的氧化物称为两性氧化物。 （四）惰性氧化物 凡既不能和酸又不能与碱起反应生成盐和水的氧化物称为惰性氧化物。2022/11/72.2酸、碱、盐、氧化物氧化物及其一般性质第19页/共49页 氧化物是由氧和另一种元素（金属或非金属）组成的化合物70

（一）电解质与非电解质 凡溶解于水后或在熔融状态下能导电的物质叫电解质。 凡在干燥和溶化状态或水溶液中都不能导电的物质叫非电解质。 （二）强电解质和弱电解质 凡在水溶液或在熔融状态下，全部电离成离子的物质叫做强电解质。如：强酸（H2SO4,HCL,HNO3)、强碱（NaOH)和大部分盐类。 凡在水溶液中，只有部分电离成离子的物质叫做弱电解质。如弱酸（H2CO3）、弱碱（氨水）和水。

（三）电离过程电解质溶于水或受热熔化而离解成自由移动的离子的过程叫做电离。2022/11/72.3电离平衡2.3.1电解质及其电离第20页/共49页 （一）电解质与非电解质2022/11/32.3电离平712022/11/7在一定条件(如温度、浓度)下,当电解质分子电离成离子的速率和离子重新结合生成分子的速率相等时，电离过程就达到了平衡状态，这叫做电离平衡。电离平衡常数：Ka=[H+][Ac-]/[HAc]一元弱酸HAcH++Ac-一元弱碱NH3·H2ONH4++OH-电离平衡常数:Kb=[NH4+][OH-]/[NH3·H2O]

2.3电离平衡水的电离平衡和PH值第21页/共49页2022/11/3在一定条件(如温度、浓度)下,当电解质分子722022/11/7电离度（α）定义：达到电离平衡时弱电解质的电离百分率，用表示。α=已电离的电解质分子数原来电解质的总分子数×100%水的电离平衡和PH值2.3电离平衡第22页/共49页2022/11/3电离度（α）定义：达到电离平衡时弱电解质732022/11/7一、水的电离1.水的电离平衡H2O+H2Oc(H+)·c(OH-)c(H2O)·K电离

=Kwc(H+)·c(OH-)c(H2O)K电离

=水的离子积H++OH-H2OH3O++OH-(水的自偶电离，吸热过程)2.3电离平衡水的电离平衡和PH值第23页/共49页2022/11/3一、水的电离1.水的电离平衡H2O+H742022/11/7KW=c(H+)·c(OH-)2.水的离子积常数：KW的意义（1）KW揭示了在任何水溶液中均存在水的电离平衡，都有H+和OH-的共存。（2）KW只与温度有关，与溶液的性质无关。温度一定，Kw一定。

（3）温度升高，KW值增大，表明升温有助于水的电离程度增大。25oC时水的离子积常数KW=c(H+)

•c(OH-)=10-142.3电离平衡水的电离平衡和PH值第24页/共49页2022/11/3KW=c(H+)·c(OH-)2.水752022/11/7

溶液的酸碱性

c(H＋)=c(OH－)

c(H＋)＞c(OH－)

c(H＋)＜c(OH－)

中性溶液酸性溶液碱性溶液2.3电离平衡水的电离平衡和PH值第25页/共49页2022/11/3溶液的酸碱性中性溶液酸性溶液碱性溶液2.762022/11/72.溶液的pH化学上常用c（H＋）的负常用对数表示溶液酸碱性的强弱：

pH=－lg｛c（H＋）｝意义：pH大小能反映出溶液中c(H＋)(或c(OH－))的大小.即能表示溶液的酸碱性强弱。常温

c(H+)与pH、溶液酸碱性的关系：10-510-410-310-210-110-710-810-910-1010-1110-1210-1310-1410-65432178910111213146c(H+)增大，pH减小酸性增强c(H+)减小，pH增大碱性增强2.3电离平衡水的电离平衡和PH值第26页/共49页2022/11/32.溶液的pH化学上常用c（H＋）的负常772022/11/7

pH测定的方法（1）酸碱指示剂酸碱指示剂用于粗测溶液的pH范围。如石蕊试纸（红色和蓝色）可用来定性判断溶液的酸碱性。（2）PH试纸pH试纸可用于粗略测量溶液的pH值。强调：①不能把试纸放到待测液中测定。②在测定溶液pH时，pH试纸不能用水湿润。使用方法：使用pH试纸测溶液的pH时，把小块pH试纸放在表面皿（或玻璃片）上，用醮有待测液的玻璃棒点在试纸的中部，试纸变色后，与标准比色卡比较来确定溶液的pH。（3）精确测定：pH计（酸度计）2.3电离平衡水的电离平衡和PH值第27页/共49页2022/11/3pH测定的方法（1）酸碱指示剂（2）PH782022/11/7观察与思考问题1.氨水为什么使酚酞显红色2.影响红色深浅的主要因素是什么3.为什么氨水中加入固体氯化铵后红色变浅2.3电离平衡同离子效应第28页/共49页2022/11/3观察与思考问题1.氨水为什么使酚酞显红色792022/11/72.3电离平衡同离子效应分析2.[OH–]越大，溶液红色越深。3.由于氯化铵是强电解质，能完全电离出NH4+,溶液中[NH4+]增大，使氨水电离平衡向左移动，从而降低了氨水的电离度，使溶液中[OH–]减小。1.氨水中滴加酚酞溶液显红色，是由于氨水能电离出OH–。第29页/共49页2022/11/32.3电离平衡同离子效应分析2.[OH–]802022/11/72.3电离平衡同离子效应

在弱电解质溶液中加入与该弱电解质具有相同离子的强电解质，使弱电解质电离度降低的现象称为同离子效应。第30页/共49页2022/11/32.3电离平衡同离子效应在弱电解质溶812022/11/72.3电离平衡缓冲溶液

能对抗外来少量强酸、强碱或适当稀释，而保持溶液的pH几乎不变的作用称为缓冲作用。具有缓冲作用的溶液称为缓冲溶液。

加少量水稀释时，缓冲溶液的pH也能基本不变。

必须指出，缓冲溶液的缓冲作用是有限度的。当外加的酸或碱量过多时，缓冲溶液就会失去缓冲作用，溶液的pH也将发生明显改变。第31页/共49页2022/11/32.3电离平衡缓冲溶液能对822022/11/7以NH3·H2O—NH4Cl缓冲对为例说明缓冲溶液的作用原理。

2.向此溶液中加少量强酸，NH3·H2O电离产生的OH_与外来少量的H+

结合生成H2O，平衡向右移动，补充了消耗掉的OH_

，再次平衡时，[OH_]几乎不变，[H+]也几乎不变，pH几乎不变。

1.由于同离子效应，溶液中存在大量的NH3和。2.3电离平衡缓冲作用第32页/共49页2022/11/3以NH3·H2O—NH4Cl缓冲对为例832022/11/72.3电离平衡缓冲作用

3.向此溶液中加少量强碱，溶液中大量存在的NH4+与外来少量的OH_结合生成NH3·H2O，平衡向左移动，再次平衡时，[OH_]几乎不变，[H+]也几乎不变，pH几乎不变。第33页/共49页2022/11/32.3电离平衡缓冲作用3.向此溶液842022/11/7。第三章锅炉用水概述天然水的特点天然水中的杂质锅炉用水水源及名称水质不良对锅炉的危害工业锅炉用水的主要评价指标第34页/共49页2022/11/3。第三章锅炉用水概述天然水的特点天然水中85水是世界上分布最广的物质，几乎占据着地球表面的四分之三，构成了洋、江、海、湖；此外，在高山上和地球南北两极，还常年有积雪和冰，地层中存在大量的地下水，大气中也有相当数量的水蒸气。地面水主要来自雨水，地下水主要来自地面水，而雨水又来自地面水和地下水的蒸发。因此，水在自然界中是不断循环的。水在自然界循环的运动中是一种溶解能力很强的溶剂，能溶解大气中、地表面和地下岩层里边的许多物质，从而使天然水中不同程度地含有各种杂质。水是人们日常生活与工业部门的生产过程中不可缺少的物质。由于水的用途不同，人们对水提出了各种不同的水质标准。如采用锅外处理的低压锅炉给水水质标准要求钙、镁离子总量不大于0.03mmol/L。2022/11/73.1天然水的特点及我国天然水的分布

3.1.1概述第35页/共49页水是世界上分布最广的物质，几乎占据着地球表面86二、锅炉用水及其水中含有的杂质极软水软水中等硬水硬水极硬水＜1.0mmol/l1.0～3.0mmol/l3.0～6.0mmol/l6.0～9.0mmol/l＞9.0mmol/l低含盐量水中等含盐量水较高含盐量水高含盐量水＜200mg/l200～500mg/l500～1000mg/l＞1000mg/l天然水的分类按天然水中硬度的大小，可以将天然水分为五类，如表2-3所示。表2-3天然水中硬度分类按天然水中含盐量的高低，可以将天然水分成四类，如表2-4所示。表2-4天然水中按含盐量分类第36页/共49页二、锅炉用水及其水中含有的杂质极软水软水中等硬水硬水极硬水＜872022/11/73.1天然水的特点及我国天然水的分布3.1.2天然水的特点天然水中，雨、雪最为纯洁。但在下降过程中与大气中混有的各种杂质相遇，如氧、二氧化碳、氮、硫化氢和灰尘等，使水质受到污染。第37页/共49页2022/11/33.1天然水的特点及我国天然水的分布3.188

(一)大气降水

大气降水是指大气圈中的水蒸气和由水蒸气冷凝并处于高度分散状态的细小水滴，它除含有O2、CO2、N2及一些惰性气体外，还含有少量的离子组分。这些离子组分主要来自海水飞溅的细小盐晶、陆地飞扬的尘埃、火山灰的可溶性盐类以及人类释放的各种污染物。由于大气降水在降落的过程中，对大气进行了“洗涤”，所以大气降水的离子组分不仅决定于大气降水本身的化学组成、降雨量大小以及空气中干杂质的种类与数量，而且还取决于降水时的物理条件，如降水形式(雨、雪)、气温、风向、云雨高度和雨前天气等。大气降水的硬度一般不大于70~100μmol/L，含盐量一般不大于40~50mg/L。这种天然水体虽然纯度较高，适宜作为锅炉用水的水源，但难以收集，不能采用。2022/11/73.1天然水的特点及我国天然水的分布3.1.2天然水的特点第38页/共49页(一)大气降水2022/11/33.892022/11/7(二)江河水

江河水易受自然条件影响，是水源中最为活跃的部分，其化学组分具有多样性与易变性。这是因为，江河水在时间与空间上都有很大的差异。通常，河水中悬浮物和胶体杂质含量较多，浊度高于地下水。我国幅员辽阔，大小河川纵横交错，自然地理条件相差悬殊。因而，各地区江河水的浊度相差很大。甚至同一条河流的化学组分在冬季与夏季、晴天和雨天可能有很大的变化，在上游与下游也有很大差异，浊度也相差很大。我国黄土高原、黄河水及海河水系，水土流失严重，河水含沙量大。暴雨时，少则几kg/m3，多则几十、上百kg/m3。冬季浊度有时仅几十度至几百度。华东、华北和西南地区大部分河流，浊度均较低，平均浊度50~500度。

江河水的含盐量及硬度较低，含盐量一般在50~500mg/L。江河水最大的缺点是易受工业废水、生活污水及其它各种人为污染，因而水的色、臭、味变化大，有毒或有害物质大量进入水体。水温不稳定，夏季常不能满足工业用水要求。

3.1天然水的特点及我国天然水的分布3.1.2天然水的特点第39页/共49页2022/11/3(二)江河水3.1天然水的特点及我国天然水902022/11/7(三)湖泊及水库水

湖泊及水库水主要由河水补给，水质与河水类似。但由于湖水流动性小，储存时间长，经过长期自然沉淀，浊度较低，只有在风浪时浊度上升。水的流动性小，透明度高，又给水中生物特别是藻类的繁殖创造了良好的条件。因而，湖水一般含藻类较多，使水产生色、臭、味。因为湖水进出水交替缓慢，停留时间比河水长，当含有较多的氮与磷时，就会使湖水富营养化。一般认为，只要总磷与无机氮的含量分别超过20μg/L和300μg/L时。就认为水体已处于富营养化状态。由于湖水不断得到补给，又不断蒸发，故含盐量往往比河水高。按含盐量分，有淡水湖、微咸水湖和咸水湖，前两种基本上可作为工业用水水源，而后一种则完全不行。3.1天然水的特点及我国天然水的分布3.1.2天然水的特点第40页/共49页2022/11/3(三)湖泊及水库水3.1天然水的特点及我国912022/11/7(四)地下水

水在地层渗透过程中，悬浮物和胶体己基本或大部分除掉，水质清澈，且水源不易受到外界污染和气温影响，因而水质较稳定。由于地下水流经岩层时，溶解了各种可溶性物质，故水的含盐量通常高于地表水(海水除外)。至于含盐量的多少及盐类的成分，则取决于地下水流经地层的矿物质成分、地下水层深和与岩石接触时间等。我国水文地质条件比较复杂，各地区地下水含盐量相差很大，但大部分在200~500mg/L之间。一般情况下，多雨地区如东南沿海地区及西南地区，由于地下水受大量雨水补给，可溶性盐大