水的净化

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《皮革工业手册制革分册》第105页（3991字）

硬水要经过净化，才能符合制革用水的要求。地表水还应经过沉淀处理与过滤除去悬浮物、胶体，并要求灭菌。除去硬度需要采用化学软化法。水的处理方法如下：

(一)水的沉淀处理与过滤

用沉淀法除去水中杂质的过程称为沉淀处理，其中包括天然水中悬浮物的自然沉降，向水中加入各种混凝剂，使其中细小悬浮物及胶体物质转变为大块沉淀物而除去。

1．混凝

向水中加入具凝聚能力的化学药品，此药剂在水中会促使微小颗粒变为大颗粒而下降，从而得到澄清的水。

(1)混凝剂

表2－4 无机凝聚剂

表2－5 有机絮凝剂

它们可分别单独使用，也可以与无机凝聚剂一起使用。

(2)混凝沉淀处理装置

主要有沉淀池和澄清池。

2．过滤

常用砂子、无烟煤碎粒等粒状滤料过滤。

(二)水的化学软化

化学软化是指加入某种化学品，使在水中溶解的钙、镁盐变成溶解度极低的化合物(沉淀物)从水中析出，从而达到除去钙、镁等成分的目的。

1．石灰软化法

用石灰软化硬水，软化时所需石灰消耗量按下式计算

式中 G——石灰消耗量，kg·h^－1；的摩尔质量，g／mol；

D——软化水量，t·h^－1；

H_暂——原水的暂时硬度(碳酸盐硬度)，mmol·L^－1；

H_Mg——原水的镁硬度，mmol·L^－1；

CO₂——原水中游离的CO₂量，mmol·L^－1；

0．35——石灰过剩量；

K——工业用石灰的纯度，一般为60%～85%。

石灰处理常和凝聚处理同时进行，适合于碳酸盐硬度较高，非碳酸盐硬度较低且不要求高度软化的水，处理后的水的硬度仍约有1mmol·L^－1。

2．石灰纯碱软化法

石灰和纯碱可将水中溶解的钙盐、镁盐变成不溶的碳酸钙和氢氧化镁，沉降后分离除去。石灰只能除去暂时硬度，纯碱能除去永久硬度。

纯碱耗用量G，g·h^－1为：

式中 D——软化水量，t·h^－1；的摩尔质量，g／mol；

H_永——原水的永久硬度，mmol·L^－1；

a——纯碱过剩量，取1．0～1．5mol·L^－1；

E——工业用纯碱的纯度(%)。

在软化时，也常加入凝聚剂。

用石灰和纯碱软化时，其用量也可见表2－6。

表2－6 石灰纯碱软化时用量

3．化学－热能综合软水法

在水中加入石灰和纯碱作为基本软化剂，以少量磷酸三钠为辅助软化剂，同时通入蒸气加热，并加入凝聚剂(明矾)，它使水中的硬度盐一部分在炉外沉淀，一部分在炉内沉淀后随排污排出，其中石灰主要除去暂时硬度，纯碱主要除去永久硬度，而磷酸三钠可进一步在炉内除去残留硬度。此法所需用药剂量见表2－7。

表2－7 化学－热能综合软水法药剂用量

当H_镁／H_总＞0．15，每超过0．36mmol／L(1°d)需按表中数量再增加石灰6g。如H_永／H_总＞0．20，每超过0．36mmol／L(1°d)需按表中数量再增加纯碱12g或增加磷酸三钠5g。如水中含铁盐较多使水呈红色，或含其它杂质使水浑浊，则按表中数量再增加明矾～倍。

4．离子交换软化法

离子交换软化法是用具有离子交换能力的阳离子或阴离子物质交换水中离子的方法，以便除去水中溶有的离子物质。

(1)离子交换剂

无机质的离子交换剂因其交换能力低，现已极少使用。碳质离子交换剂主要是磺化煤，因性能远低于有机合成离子交换树脂，故已逐渐被淘汰。目前广泛使用有机合成离子交换树脂，又称为离子交换树脂。钠型阳离子交换树脂软水示意图见图2－2。

图2－2 钠型阳离子交换树脂软水示意图

强酸阳离子交换树脂能置换水中所有的阳离子，但再生效率较差；弱酸阳离子交换树脂的交换容量大，再生效率高，但只能置换水中碳酸氢盐(重碳酸盐)碱度的阳离子，对中性盐的阳离子则不能交换，因此对硬度／碱度比值约小于1的水质，用弱酸阳离子树脂较为合理。强碱阴离子交换树脂分Ⅰ型和Ⅱ型：Ⅰ型的碱性强，能置换水中所有阴离子，包括硅酸根及二氧化碳；Ⅱ型的碱性较弱，但交换容量较Ⅰ型的大，对置换硅酸根的效果及耐温性不及Ⅰ型树脂。因此，当水质要求不严，水温不高时用Ⅱ型树脂是比较经济的。弱碱阴离子交换树脂的交换容量大，再生效率高，但只能置换强酸性阴离子，对硅酸及碳酸则不能置换。

目前，在我国水处理系统中，常用的树脂有001×7强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂(原为732强酸阳离子交换树脂)及201×7强碱性季胺Ⅰ型阴离子交换树脂(原为717强碱阴离子交换树脂)。此外，还有D202强碱Ⅱ型阴离子交换树脂、702弱碱阴离子交换树脂等。

(2)水的离子交换软化法

单床常用于钠型阳离子交换法，可用于软化硬水，用于一般中小型锅炉房。

多床是同一种离子交换剂，两个单床串联的方式，当要求水深度软化而单床离子交换达不到要求时可采用多床，常说的二级钠离子交换即是。

复床是两种不同的离子交换剂的交换器的串联方式，如强酸性阳离子交换树脂和强碱性阴离子交换树脂串联的方式，用于水的除盐。

混合床是将阴阳离子交换树脂置于同一交换器内，相当于很多级阴阳离子交换器串联起来，可得到高纯度的水。

双层床是一个交换器中装有两种树脂(弱酸与强酸或弱碱与强碱)，上下分层不混合，其除硅效果好。

双流床主要是用于处理凝结水，可提高出水量，节省投资费用。

固定床离子交换工艺的缺点是交换器的体积大，树脂用量多而利用率低，运行不连续。为了提高树脂的利用率及实现操作管理自动化，在本世纪60年代出现了连续式离子交换装置。大致分为两类：移动床式和流动床式。

移动床的工作程序是离子交换剂装于交换塔中，原水从其下部流入，软水从塔上部流出，这样自下而上的流动。交换45～60min后，停止交换，将交换塔底部一定容积的失效离子交换剂送至再生塔中还原。同时从清洁塔向交换塔上部补充相同容积的已还原和清洗的离子交换剂。约10min后，交换塔又继续工作。再生塔也是周期性地向清洗塔中输送一定容积的离子交换剂，其工作周期一般10～15min。在交换塔上部始终有刚加入的新离子交换剂层，所以出水水质稳定，离子交换剂的利用率高，其缺点是离子交换剂磨损较大，耗电量较多。

流动床则是完全连续的工作，进行交换的同时不断从交换塔内向外输送失效的离子交换剂，同时不断向交换塔内输送再生的离子交换剂。离子交换剂的输送采用水力喷射器。流动床的优点是出水质量高，并且质量比较稳定，设备简单、操作方便，离子交换剂用量少，但在新设备投入运行时，需要一定时间进行调整。