结垢与加酸处理.docxVIP

二、给水的加酸处理 ???? 字体 HYPERLINK javascript:void(0); [大] ?? HYPERLINK javascript:void(0); [中]?? HYPERLINK javascript:void(0); [小] 在反渗透除盐过程中，由于反渗透膜对水中CO2的透过率几乎为100%，而对Ca2+的透过率几乎为零，因此给水被浓缩时，例如，当回收率为75%时，浓水浓度约比进水浓度高四倍 (忽略渗透过反渗透膜的离子浓度)，将会导致浓水侧的pH值升高和Ca2+浓度增加，而pH值的升高，会引起水中HCO3-转化为 CO32-，这样极容易造成碳酸钙CaCO3在反渗透膜上析出，损坏膜元件，造成反渗透膜透水率和脱盐率的下降。反渗透系统中，通常防止CaCO3在膜上沉淀的方法是加酸调节水的pH值，加酸量的大小就是要使浓水中朗格里尔指数LSI≤0，使CaCO3无法在膜上沉淀出来。一般情况下，所加的酸为盐酸或硫酸。根据反渗透膜的特性，氯离子Cl-透过膜的量比硫酸根离子SO42-的要大，向水中加入硫酸调节pH值为好。但是，加入硫酸会增大Ca2+和 SO42-的浓度乘积，造成硫酸钙CaSO4在膜上的沉淀，因此在反渗透系统中，是加盐酸还是加硫酸调节水的pH值应根据具体情况而定。 1. LSI值的计算 难溶盐例如CaCO3必须达到一定的过饱和度，即离子浓度乘积超过溶度积Ksp许多倍 (如需大于35倍以上)，才会析出沉淀。判断水中CaCO3的结垢倾向常用朗格里尔指数LSI来近似地判断，方法如下 LSI=pH-pHs　　　　(6-1) 式中 pH——运行温度下，水的实际pH值; pHs——CaCO3饱和时，水的pH值。 若LSI0，则水中有溶解CaCO3的倾向; 若LSI0，则水中有形成CaCO3的倾向。 pHs值计算方法如下 pHs＝(9.30+A+B)-(C+D)　　　　(6-2) A=(lg[TDS]-1) /10 B=-13.12×lg(t+273)+34.55 C=lg[Ca2+]-0.4 D=lg[AlK] 式中 A——与水中溶解固形物有关的常数，见表6-1; [TDS] ——总溶解固形物，mg/L; B——与水的温度有关的常数，见表6-2; t——水温，℃; C——与水中钙硬度有关的常数，见表6-3; [Ca2+]——Ca2+的浓度，mg/L CaCO3; D——与水中全碱度有关的常数，见表6-4; [AlK]——碱度，mg/L CaCO3。 表6-1 常数A值 溶解固形物 (mg/L) 50 75 100 150 200 300 400 600 800 1000 2000 3000 4000 5000 6000 0.07 0.08 0.10 0.11 0.13 0.14 0.16 0.18 0.19 0.20 0.23 0.25 0.26 0.27 0.28 表6-2 常数B值(温度，℉①) ① t(℃)=5/9(tF-32)。 表6-2中，水温以华氏度(℉) 表示，华氏温度tF换算成摄氏温度t (℃) 可用下式 t=5/9 (tF-32)　　　　(6-3) 表6-3 常数C值 (钙硬，以“mg/L CaCO3”表示) 表6-4 常数D值(碱度，以“mg/L CaCO3”表示) 利用上式可作出华氏与摄氏温度换算曲线，见图6-1。 图6-1 华氏温度与摄氏温度换算曲线 【例6-1】 在124°F时，水中溶解固形物为400 mg/L，钙硬为 240mg/L(以 “CaCO3”表示)，碱度为196 mg/L(以 “CaCO3”表示)，pH值为7.2。试问该水有无CaCO3的结垢倾向? 解 由溶解固形物含量，从表6-1可得A =0.16; 由124°F，从表6-2可得B=1.53; 由钙硬值，从表6-3可得C=1.98; 由碱度值，从表6-4可得D=2.29。 　　　　　　　　pHs＝(9.30+A+B)-(C+D) 　　　　　　　　　 = (9.30+0.16+1.53) - (1.98+2.29) 　　　　　　　　　 = 6.72 LSI=pH-pHs＝7.2-6.72=0.480 说明该水有CaCO3结垢倾向。 2.加酸量的计算 (1)α0、α1、α2与水的pH值的关系。天然水的pH值通常认为是由碳酸化合物控制的，有关平衡反应式如下 CO2+H2O?H2CO3?H++HCO3-　　　　(6-4) HCO3-?H++CO32-　　　　(6-5) 由于溶解在水中的CO2仅有很少一部分水解成H2CO3，因此为方便起见，一般把溶解CO2和H2CO3浓度之和定义为H2CO3*。式 (6-4) 和式 (6-5) 的平衡常数可表达如下 K1＝[H+] [HCO3-