水中的雜質(zhì)含量怎么去出

【專(zhuān)家解說(shuō)】：">一、水的來(lái)源及含雜質(zhì)情況
水對(duì)很多物質(zhì)都有良好的溶解能力，這就造成水中容易混入雜質(zhì)的缺點(diǎn)。
從自然界得到的水中往往含有許多雜質(zhì)，這些雜質(zhì)或者溶解或者懸浮在水中。懸浮在水中的無(wú)機(jī)物包括少量砂土和煤灰;有機(jī)懸浮物包括有機(jī)物的殘?jiān)案鞣N微生物。溶解在水中的氣體包括來(lái)自空氣中的氧氣、二氧化碳、氮?dú)夂凸I(yè)排放的氣體污染物如氨、硫氧化物、氮氧化物、硫化氫、氯氣等;溶解在水中的無(wú)機(jī)鹽類(lèi)主要有碳酸鈣、碳酸氫鈣、硫酸鈣、氯化鈣以及相應(yīng)的鎂鹽、鈉鹽、鉀鹽、鐵鹽、錳鹽和其他金屬離子的鹽，溶解的有機(jī)物，主要是動(dòng)植物分解的產(chǎn)物。
由于天然水的來(lái)源不同，其中溶解的雜質(zhì)也不盡相同。下面分別加以介紹。
(1)雨水 雨水是天空中水蒸氣凝聚而成，總的來(lái)說(shuō)雨水中含雜質(zhì)較少，是含鈣、鎂離子較少的軟水。但也溶解有一部分來(lái)自空氣的少量氧氣、二氧化碳和十定量的塵埃。還可能含有由雷電作用產(chǎn)生的含氮化合物。在城市上空受工業(yè)廢氣污染可能含有二氧化硫，這種雨水有酸性，俗稱(chēng)酸雨，有較強(qiáng)的腐蝕性。
(2)江河水 河流是降水經(jīng)過(guò)地面流動(dòng)匯集而成的。它在發(fā)源地可能受高山冰雪或冰川的補(bǔ)給，沿途可能與地下水相互交流。由于江河流域面積十分廣闊，又是敞開(kāi)流動(dòng)的水體，所以江河水的水質(zhì)成分與地區(qū)和氣候條件關(guān)系密切i而且受生物活動(dòng)尋口人類(lèi)社會(huì)活動(dòng)的影響最大。
(3)湖泊水 湖泊是由河流及地下水補(bǔ)給而在低洼地帶形成的。湖泊的水質(zhì)與它來(lái)源的水質(zhì)有一定關(guān)系，但又不完全相同。日照及蒸發(fā)的強(qiáng)度也強(qiáng)烈影響湖泊的水質(zhì)。如果蒸發(fā)強(qiáng)烈水中溶解物濃度就會(huì)逐漸增加，特別是水中含有的硝酸鹽、磷酸鹽的濃度增加時(shí)，會(huì)帶來(lái)水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化的傾向，造成水生植物過(guò)度生長(zhǎng)，水中含氧量降低，會(huì)使水腐敗變質(zhì)。
(4)地下水 地下水是降水或地表水經(jīng)過(guò)土壤地層滲流而形成的。十般地下水經(jīng)過(guò)土壤地層的過(guò)濾，所含懸浮雜質(zhì)較少，常為清澈透明;受地面污染蠖少因而含有機(jī)，物及細(xì)菌相對(duì)較少;但一般溶解的無(wú)機(jī)鹽含量較高，硬度和含礦物質(zhì)高;有的地區(qū)地下水含可溶性二價(jià)鐵鹽異常高，由于二價(jià)鐵離子不穩(wěn)定易氧化成三價(jià)鐵離子并生成不溶性三價(jià)鐵鹽或氫氧化鐵沉淀，所以在利用這種地下水之前，需要經(jīng)過(guò)曝氣處理以分離去除所含的鐵離子。
(5)自來(lái)水 經(jīng)過(guò)水廠(chǎng)處理得到的自來(lái)水，應(yīng)該達(dá)到適合飲用水的標(biāo)準(zhǔn)，但其中仍有少量雜質(zhì)。
表5-4 天然水中的雜質(zhì)

來(lái)源
懸浮物
膠體
氣體
非離子固體
陽(yáng)離子
陰離子

從礦物，土壤和巖石中來(lái)的
粘土、砂礫、
其他無(wú)機(jī)的土壤污物
粘土
SiO2
Fe2O3
Al2O2
MnO2

CO2

Ca2+、Mg2+
Na+、K+
Fe2+、Mn2+
Zn2+、Cu2+

HCO3-、Cl-
SO42-、NO3-
CO32-、HSiO3-
H2BO3-、HPO42-
H2PO4-、OH-、F-

從大氣中來(lái)

NH3、N2、
O2、CO2、
SO2

HCO3-、
SO42-

從有機(jī)物分解現(xiàn)時(shí)來(lái)

有機(jī)污物、有機(jī)廢水

蔬菜的色素物質(zhì)，有機(jī)廢水

O2、NH3
CO2、N2
H2S、CH4
H2
蔬菜色素物質(zhì)，有機(jī)廢水

Na+
NH4+
H+

Cl-
HCO3-
NO2-、NO3-
OH-、HS-
其他有機(jī)陰離子

活的微生物
魚(yú)、藻、微生物、硅藻
細(xì)菌、藻類(lèi)、病毒、硅藻

從表5-4可看出，天然水中雜質(zhì)主要分為兩大類(lèi)，即懸浮雜質(zhì)和溶解雜質(zhì)。懸浮雜質(zhì)包括懸浮物和膠體;溶解雜質(zhì)包括氣體’、司巨電解質(zhì)和電解質(zhì)固.體，其中電解質(zhì)雜質(zhì)以離子狀態(tài)存
在于水中。天然水中雜質(zhì)來(lái)自于四個(gè)方面:即從礦物、土壤和巖石中溶入的;從空氣中帶入的;有機(jī)物分解帶人的和活的微生物產(chǎn)生的。
二、雜質(zhì)對(duì)水質(zhì)的不良影響
1.水中溶解的氣體
水中熔解的氣體主要有氮?dú)狻⒀鯕?、二氧化碳、氨二氧化硫和硫化氫等。?duì)水質(zhì)影響較大的氧氣、二氧化碳、氨、二氧化硫和硫化氫;
(1)氧氣 水中溶解的氧氣常是造成工業(yè)生產(chǎn)中鍋爐等金屬設(shè)備腐蝕的原因d:溶解氧不僅可以引起金屬的化學(xué)腐蝕，而且由于水中氧濃度分布不均勻還會(huì)導(dǎo)致危害更大的電化學(xué)腐蝕。水中氧濃度分布不均的區(qū)域稱(chēng)為氧濃差區(qū)域l氧濃度較高的區(qū)域稱(chēng)為高氧區(qū)廣氧濃度較低的區(qū)域稱(chēng)為貧氧區(qū);由于氧濃度的不伺在金屬表面形成濃差電池發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)i牛富氧區(qū)是腐蝕電池的陰極，貧氧區(qū)是電池的陽(yáng)極;由于氣體在水中擴(kuò)散十分緩、慢十因此水的深度不同會(huì)產(chǎn)生氧濃差。離水面較深的區(qū)域，一旦氧氣被消耗不能及時(shí)得到補(bǔ)充成為貧氧區(qū)，而在水面附近與空氣接觸、易溶入氧氣形成富氧區(qū);而在攪動(dòng)邢流動(dòng)的水中雖然象水的流動(dòng)，氧的濃度比較均勻卜但在水中某些部位廠(chǎng)水流動(dòng)受阻，會(huì)成為水的滯流區(qū)，因此也會(huì)形成貧氧區(qū)和濃度差而造成電化學(xué)腐蝕。
在化工生產(chǎn)的動(dòng)力鍋爐用水中士溶解氧濃度是一項(xiàng)重要監(jiān)測(cè)指標(biāo)，鍋爐水中微量溶解氧存在時(shí)會(huì)使鋼鐵表面鈍化膜破裂而導(dǎo)致嚴(yán)重的點(diǎn)蝕或局部腐蝕主因此必須除去水中;的溶解氧，而且鍋爐壓力越高，÷允許殘留在水中的氧濃度就越低。通常的作法是先用蒸氣加熱的方法脫 氧再加入聯(lián)氨;亞硫酸鈉之類(lèi)的還原劑:與氧反應(yīng)使氧濃度進(jìn)扒步下降，當(dāng)含氧量小于0.005mg/L時(shí)，一般不會(huì)引起鍋爐腐蝕。
(2)二氧化碳 溶于水中二氧化碳一方面對(duì)水的pH值產(chǎn)生影響，含CO2多的水顯酸性，會(huì)導(dǎo)致金屬設(shè)備的腐蝕，為此工業(yè)生產(chǎn)中在水中加入環(huán)己胺或嗎福啉等揮發(fā)性堿來(lái)調(diào)節(jié)水的pH值以防止二氧化碳腐蝕。
另一方面在水溶液中二氧化碳、碳酸氫根和碳酸根離子濃度之間存在一個(gè)平衡關(guān)系:溶于水的二氧化碳(H2CO:)在水中發(fā)生兩級(jí)電離，
一級(jí)電離為:
一級(jí)電離平衡常數(shù) (5-2)
二級(jí)電離為:
二級(jí)電離平衡常數(shù) (5-3)
計(jì)算表明，當(dāng)pH<8.3即氫離子濃度cH+=4.7X10-9mol/L時(shí)，溶液中主要以H2CO3，和HCOi-3離子形式存在，COi2-3離子濃度低。而水中COi-離子和Ca2+離子濃度過(guò)高是造成水垢產(chǎn)生的原因，因此要把水溶液控制在一個(gè)近中性(pH=7)的合適范圍，既不引起金屬腐蝕，也防止碳酸鹽水垢的產(chǎn)生。
(3)氨氣 氨氣是易溶于水的堿性物質(zhì)，通常水中含氨量很少，不會(huì)對(duì)水質(zhì)造成影響，但是當(dāng)水中含蛋白質(zhì)等含氮有機(jī)物較高時(shí)，在微生物作用下可分解產(chǎn)生氨。氨在潮濕空氣中或含氧水中會(huì)引起銅和銅合金腐蝕。氨與銅離子能形成穩(wěn)定絡(luò)合物而降低了銅的氧化還原電極電位使銅易被氧化腐蝕，導(dǎo)致銅質(zhì)工業(yè)設(shè)備損壞。
(4)硫化氫和二氧化硫 溶于水中的二氧化硫和硫化氫都使水顯酸性，其中硫化氫的危害更大些，這是因?yàn)榱螂x子有強(qiáng)烈的促進(jìn)金屬腐蝕的作用。工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中與水接觸的碳鋼表面出現(xiàn)“鼓泡”等腐蝕現(xiàn)象，主要是硫化氫作用的結(jié)果。硫化氫有強(qiáng)還原性，會(huì)與水中的氧化性殺菌劑或鉻酸鹽等強(qiáng)氧化性緩蝕劑反應(yīng)而使它們失效。另外許多金屬硫化物在水中溶解度很低，所以硫化氫是一種金屬離子沉淀劑，會(huì)使含鋅等金屬離子緩蝕劑形成硫化物沉淀而失效。因此要盡力減少水中硫化氫的含量。
2。水中溶解的無(wú)機(jī)鹽類(lèi)
(1)無(wú)機(jī)鹽在水中的溶解性規(guī)律 無(wú)機(jī)鹽在水中溶解度受溫度影響的變化規(guī)律分為三類(lèi):絕大多數(shù)鹽的溶解度都是隨溫度升高而增加的;有些鹽溶解度受溫度變化的影響不顯著(如食鹽);也有些鹽類(lèi)溶解度是隨溫度升高而下降的，屬于這一類(lèi)的有碳酸鈣、硫酸鈣、碳酸鎂等微溶和難溶鹽，因此在受熱過(guò)程中，這些鹽特別容易形成水垢。
(2)溶鹽含量的表示方法 常用mg/L(ppm)表示溶解鹽(或離子)的含量。如lm水中含有鈣離子40g相當(dāng)于40mg/L(Ca2+)，有時(shí)用mg/L(CaC03)表示，即折合成每升水中含碳酸鈣多少毫克。由于Ca的相對(duì)原子質(zhì)量為40，而CaCO3的相對(duì)分子質(zhì)量為100，所以40mg/L(Ca2+)相當(dāng)于100mg/L(CaC03)。目前通常用mg/L(CaC03)作為水硬度的單位， lmg/L(CaC02)叫1度。
(3)總?cè)芄毯亢碗妼?dǎo)率 總?cè)芄毯?TDS)是水質(zhì)控制的第一個(gè)重要指標(biāo)。溶于水的總固體物質(zhì)包括鹽類(lèi)和可溶性有機(jī)物，但后者在水中含量一般很低:實(shí)際上總?cè)芄塘烤褪撬腥芙恹}的數(shù)量，根據(jù)水中的總?cè)芄塘康牟煌鴮⑺|(zhì)分為淡水、咸水、高鹽水三類(lèi)。
測(cè)定水中總固含量需把水蒸至干，很費(fèi)時(shí)間。由于水中溶解的鹽有導(dǎo)電能力，含鹽量高導(dǎo)電力強(qiáng)，因此直接測(cè)定溶液的導(dǎo)電率即可換算出總?cè)芄毯俊ｋ妼?dǎo)率是一定體積溶液的電導(dǎo)，是溶液電阻率的倒數(shù)。對(duì)于同一類(lèi)型淡水，在pH=5~9范圍，電導(dǎo)率是與總?cè)芄毯看?致成線(xiàn)性關(guān)系。電導(dǎo)率測(cè)定通常在25℃恒溫下進(jìn)行，溫度變化l℃，電導(dǎo)率可有2%變化量鍋爐壓力越高，要求控制電導(dǎo)率越低，即總?cè)芄毯吭降汀?br/> (4)鈣鎂離子與硬度 一般從自然界得到的水都溶有一定的可溶性鈣鹽和鎂鹽，這種含可溶性鈣鹽、鎂鹽較多的水稱(chēng)為硬水。又根據(jù)鈣鹽、鎂鹽具體種類(lèi)的不同，又分為暫時(shí)硬水和永久硬水。含有碳酸氫鈣和碳酸氫鎂的硬水在煮沸過(guò)程中會(huì)變成碳酸鹽沉淀析出，所 以把這種硬水叫做暫時(shí)硬水;而把含鈣、鎂的硫酸鹽、氯化物的硬水稱(chēng)為永久硬水，因?yàn)樗鼈冊(cè)谥蠓袝r(shí)也不會(huì)析出。而把含鈣、鎂離子少的水稱(chēng)為軟水。
水中含鈣;鎂離子這種雜質(zhì)時(shí)對(duì)洗滌危害是較大的。鈣、鎂離子會(huì)使肥皂和一些合成洗滌劑的洗滌效力大為降低。肥皂中含有的高碳脂肪酸根(如硬脂肪酸根)會(huì)與鈣、鎂離子生成不溶性的硬脂酸鈣(俗稱(chēng)鈣皂)或硬脂酸鎂，而使肥皂失去洗滌去污的作用。同時(shí)生成的鈣皂沉淀物會(huì)牢固地附著在洗滌對(duì)象的表面，不易去除，嚴(yán)重影響洗滌質(zhì)量:
2C17H35COONa+Ca2+=====(C17H35COO)2Ca↓+2Na+
同樣，合成洗滌劑、烷基苯磺酸鈉雖有一定的耐硬水能力，但也會(huì)與鈣、鎂離子發(fā)生反應(yīng):

原來(lái)十二烷基苯磺酸鈉是易溶于水的，當(dāng)形成十二烷基苯磺酸鈣之后則不易溶于水，只能在一定程度上分散在水中。因此洗滌時(shí)最好使用含鈣、鎂離子少的軟水。
水的硬度是反映水中含鈣、鎂鹽特性的一種質(zhì)量指標(biāo)。把水中含有的碳酸氫鈣、碳酸氫鎂的量叫碳酸鹽硬度。由于將水煮沸時(shí)，這些鹽可分解成碳酸鹽沉淀析出，故又稱(chēng)之為暫時(shí)硬度。把水中含有的鈣、鎂硫酸鹽及氯化物的量叫非碳酸鹽硬度，因?yàn)橛弥蠓蟹椒ú荒艹暨@些鹽，故又稱(chēng)為永久硬度。把上述兩類(lèi)硬度的總和稱(chēng)為總硬度。
世界各國(guó)雖都規(guī)定有自己的硬度單位標(biāo)準(zhǔn)，但通常把一百萬(wàn)份水中含一份碳酸鈣作為硬度單位(即lkg水中含有l(wèi)mg碳酸鈣)。
水的硬度與水質(zhì)的關(guān)系如表5-5所示。
表5-5 水的硬度分級(jí)

水質(zhì)
硬度/(CaCO3mg/kg)

水技
硬度/(CaCO3mg/kg

很軟的水
軟水
較軟的水
0~40
40~80
80~120

較硬功夫的水
硬水
很硬的水
120~180
180~300
300以上

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硬水對(duì)肥皂的洗滌性能影響很大。有實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，用硬脂酸鈉制成的肥皂，以硬度為、100的水配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%的溶液時(shí)，大約有1/4的硬脂酸鈉轉(zhuǎn)變成沒(méi)有滌滌作用硬脂酸鈣，而且它們會(huì)沾附在洗滌對(duì)象表面造成污染。假如用硬度為200的水配制上述溶液時(shí)，肥皂的起泡性和洗滌效果都受到很大影響，甚至用眼看，手摸都能感覺(jué)到鈣皂沉淀的存在。
硬水不僅不適合做洗滌用水，也不適合作鍋爐用水，它容易產(chǎn)生水垢，使鍋爐熱效率降低，甚至引起鍋爐爆炸。因此必須把硬水進(jìn)行軟化處理。
(5)鐵離子的危害 水中含鐵量過(guò)高時(shí)，飲用時(shí)有發(fā)腥發(fā)澀的感覺(jué)，用于洗滌衣物和瓷器會(huì)染上黃色。水牛鐵離子包括Fe2+、Fe3+兩種形式。由于Fe(OH)3溶度積很小，所以在中性水中Fe3+都是以膠體狀態(tài)的氫氧化鐵形式懸浮于水中，會(huì)相互作用凝聚沉積在鍋爐房金屬表面形成難以去除的銹垢，并弓[發(fā)金屬進(jìn)一步腐蝕。而溶在水中的FeZ+的危害作用在于它是水中鐵細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)源，F(xiàn)e2+含量過(guò)多會(huì)引起鐵細(xì)菌的滋生。Fe2+與磷酸根離子結(jié)合形成的磷酸亞鐵是粘著性很強(qiáng)的污垢。而且Fe2+能在碳酸鈣過(guò)飽和溶液中起到晶核作用，能加快碳酸鈣沉淀的結(jié)晶速度。因此在水中要嚴(yán)格控制含鐵量。
(6)銅離子的危害 雖然銅離子在水中含量一般不高，但它對(duì)金屬腐蝕有明顯影響。由于銅離子易被鐵、鋅、鋁等活潑金屬還原成金屬銅，而在金屬表面形成以銅為陰極的微電池，引發(fā)金屬電化學(xué)腐蝕，造成金屬的點(diǎn)蝕而穿孔，因此要嚴(yán)格控制水中含銅量。
(7)水中的陰離子與堿度 水中含有的陰離子有OH-、C02-、PO3-4、Si02-3、C1-和SO24離子等，其中能引起金屬腐蝕是通常在水中含量較高的C1-離子。研究表明，C1-離子雖然并沒(méi)有直接參加電極反應(yīng)，但能明顯加速腐蝕速度，這可能是與C1-離子容易變形發(fā)生離子極化，極化后的Cl-離子具有較高極性和穿透性有關(guān)。由于它的高極性和穿透性使Cl-離子易于吸附在金屬表面，并滲入到金屬表面氧化膜保護(hù)層內(nèi)部，造成破壞而導(dǎo)致腐蝕發(fā)生。
堿度是指水中能與H+發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)總量。水中能與H+發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)包括OH-、CO2-3、HCO-3、HP02-4、H2PO-4、HSi0-3等陰離子和NH3，測(cè)量堿度時(shí)，加入酚酞指示劑，用強(qiáng)酸滴定到紅色褪去所消耗酸的數(shù)量叫酚酞堿度。加入甲基橙指示劑用強(qiáng)酸滴定至溶液顯紅色所消耗的酸的總量叫甲基橙堿度或總堿度。甲基橙堿度總是大于酚酞堿度的。根據(jù)兩者的關(guān)系可判斷水中OH-、C02-3、HCO-3離子的相對(duì)含量。
滴至酚酞變色發(fā)生的反應(yīng)是:
而進(jìn)一步滴定至甲基橙變色發(fā)生的反應(yīng)是:
由于將C02-3滴定至HCO-3，與將HCO-3滴定至H2CO3所消耗的酸量相等，而OH-與HC0-3不能同時(shí)共存于溶液，因此當(dāng)酚酞堿度等于甲基橙堿度時(shí)，說(shuō)明溶液中只有OH-，沒(méi)有HC0-3、CO2-3離子，當(dāng)甲基橙堿度等于酚酞堿度二倍時(shí)，說(shuō)明溶液中只有C02-3離子。而當(dāng)甲基橙堿度小于酚酞堿度二倍時(shí)，說(shuō)明溶液中有OH-、C02-3，沒(méi)有HCO-3(因?yàn)镺H-與HCO-3不能同時(shí)存在于同一溶液中)。
由于OH-、C02-3、HC0-3離子與鈣鎂離子一樣都是成垢離子的來(lái)源，為了防止結(jié)垢就必須控制溶液的硬度和堿度。因此堿度也是水質(zhì)控制的重要指標(biāo)。
3.水中其他雜質(zhì)的危害
(1)油污 水中含有油污，一方面它會(huì)粘附在金屬表面上影響金屬的傳熱效率，還會(huì)阻止緩蝕劑與金屬表面充分接觸，使金屬不能受到很好的保護(hù)而腐蝕。還會(huì)對(duì)水中各種污垢起粘結(jié)劑作用加速污垢的形成和聚積。油污還是微生物的營(yíng)養(yǎng)源會(huì)加快微生物的滋生和形成微生物粘泥，因此水中含油量必須嚴(yán)格控制。
(2)二氧化硅 水中溶解少量以硅酸或可溶性硅酸鹽形式存在的二氧化硅對(duì)金屬的腐蝕有一定的緩蝕作用。但含量過(guò)高時(shí)會(huì)形成鈣鎂的硅酸鹽水垢或二氧化硅水垢。這種水垢熱阻大、難以去除對(duì)鍋爐危害特別大，因此要嚴(yán)格加以控制。
三、水的凈化與純化
1.硬水軟化
把硬水轉(zhuǎn)變成軟水的過(guò)程叫硬水軟化。軟化硬水的方法較多，有加熱法、化學(xué)沉淀法和離子交換法。目前廣泛采用的是離子交換法，即用離子交換劑來(lái)軟化硬水的方法。過(guò)去曾用過(guò)磺化煤、泡沸石來(lái)軟化硬水，目前普遍使用的離子交換劑是高分子離子交換樹(shù)月旨，它是有交換離子能力的高分子化合物。它是由不溶于水的交換劑本體及能在水中解離的活性交換基團(tuán)兩個(gè)基本部分組成。根據(jù)可交換的離子是陽(yáng)離子或陰離子而分別稱(chēng)為陌離子交換樹(shù)脂和陰離子交換樹(shù)脂，如通常使用的苯乙烯型離子交換樹(shù)脂，它的交換劑本體是由苯乙烯與部分對(duì)苯二乙烯共聚而成的不溶性高聚物。當(dāng)本體上連有磺酸基(一SO-3Na+)或季銨基[一N+ (CH3)3Cl-]后則分別具有交換陽(yáng)離子或陰離子的能力。
用離子交換樹(shù)脂軟化硬水分為兩步:處理工程和再生工程。
當(dāng)硬水通過(guò)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂時(shí)，水中的鈣、鎂離子與陽(yáng)離子交換樹(shù)脂上的活性基團(tuán)鈉離 -B子發(fā)生交換并被吸附，使水軟化:
口一(S03Na)2+Ca2+-->口一(SO3)2·Ca+2Na+ (處理工程)
當(dāng)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂上的鈉離子幾乎全部被鈣、鎂離子所交換時(shí)就失去了交換離子的能力;必須通過(guò)再生恢復(fù)它的交換能力。通常使用食鹽為再生劑，再生過(guò)程中先用清水洗滌離子交換樹(shù)脂，然后通人質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的食鹽水浸泡而使離子交換樹(shù)脂吸附的鈣、鎂離子解吸下來(lái)，然后隨廢液排出。
口一(S03)2Ca+2Na+-->口一(S03Na)2+a2+ (再生工程)
在離子交換過(guò)程中，不僅鈣、鎂離子會(huì)被交換，水中含有的鐵、錳、鋁等金屬離子也可同舊寸被交換去除。當(dāng)硬水先后通過(guò)陽(yáng)、陰離子交換樹(shù)脂后;水中的電解質(zhì)陽(yáng)、陰離子基本均可被去除，這種方法得到的軟水叫去離子水。見(jiàn)圖5-3。
圖5-3 離子交換樹(shù)脂軟化硬水示意圖

一般鍋爐中使用的軟水，精密工業(yè)清洗領(lǐng)域使用的洗滌及沖洗用水，大都是采用離子交換樹(shù)脂法制得的。這種方法簡(jiǎn)便、成本低，水中的離子性雜質(zhì)基本被去除，在許多場(chǎng)合去離子水被用來(lái)代替成本較高的蒸餾水使用。
目前中國(guó)大型工礦軟化水大都仍采用石灰法。其他軟化方法成本較高只適用于少量水系統(tǒng)。用石灰可以去除水中的二氧化碳和碳酸氫鈣、碳酸氫鎂。
Ca(OH)2+C02====CaCO3↓+H20
Ca(HCO3)2+Ca(OH)2====2CaCO3↓+2H20
Mg(HCO3)2+2Ca(OH)2====Mg(OH)2↓+2CaCO3↓+2H20
有時(shí)為了去除非碳酸鹽硬度(如CaSO+，CaCl。等)要配合加入適量Na2CO汁
CaSO4+Na2C03=CaCO3+Na2S04
MgSO4+Na2CO3+Ca(OH)2====Mg(OH)2+CaCO↓+Na2SO4
2.混凝劑去除懸浮膠體
為了去除水中懸浮粘土和膠體要加入混凝劑。分散很細(xì)的粘土膠體，單靠重力沉降很難從水中分離?；炷齽┑淖饔迷谟谕ㄟ^(guò)吸附作用使細(xì)小粘土顆粒聚集在一起首先形成直徑在1μm的聚集體，再通過(guò)化學(xué)粘結(jié)、共同沉淀等作用使聚集體進(jìn)一步聚集成羊毛絨狀的絮狀體。絮狀體在重力作用下可以發(fā)生沉降而被去除。
工業(yè)上常用的無(wú)機(jī)混凝劑有硫酸鋁[A12(SO4)·18H20l鋁銨礬[Al2(SO4)·(NH4)2SO4·24H20]孔氯化鋁(A1C13);-鋁鉀礬[A12(SO4)3·K2SO4· 24H20]三氯化鐵(FeCl3)，綠礬(FeSO4·H20)，硫酸高鐵等。
有機(jī)絮凝劑有聚丙烯酰胺等。
無(wú)機(jī)混凝劑的作用機(jī)理是鋁、鐵離子在水中發(fā)生水解，形成單核或多核的羥基絡(luò)離子:
這些永解產(chǎn)物有混凝作用，它們可以把表面帶負(fù)電荷的粘土顆粒的雙電層壓縮，使所節(jié)凈負(fù)電荷減少。當(dāng)鋁、鐵離子形成氫氧化鐵或氫氧化鋁等絮狀沉淀物時(shí)會(huì)把粘土顆粒卷掃攜同沉淀。它們也可以通過(guò)吸附架橋作用把粘土顆粒連在一起形成聚集體。
聚丙烯酰胺等有機(jī)高分子絮凝劑主要通過(guò)架橋作用使粘土顆粒絮凝沉淀，當(dāng)聚合物分子與膠體粒子接觸時(shí)，聚合物分子的一些基團(tuán)吸附到膠體粒子表面，而聚合物分子的剩余部分仍留在溶液中。一個(gè)聚合物分子有多個(gè)位置可與膠體粒子發(fā)生吸附，當(dāng)聚合物分子同時(shí)與多個(gè)膠體粒子發(fā)生吸附作用時(shí)就會(huì)發(fā)生架橋作用，把膠體粒子聚集在一起，并在重力作用下形成沉淀，如圖5-4所示。
經(jīng)過(guò)混凝處理之后的水再通過(guò)細(xì)砂、活性炭組成的過(guò)濾池就可把水中懸浮顆粒基本去除。
3.純水和超純水
由于現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)水質(zhì)提出日益嚴(yán)格的要求，因而直接采用批水作原料、工藝用水或生產(chǎn)過(guò)程用水的部門(mén)逐漸增多，制造純水的技術(shù)也相應(yīng)得到迅速發(fā)展。
所謂純水并非指化學(xué)純的水，而是指在千定程度上去除了各種雜質(zhì)的水。用離子交換法主要去除的是水的硬度(Ca2+、Mg2+)，而并沒(méi)有把水中包括非硬度鹽在內(nèi)的所有強(qiáng)電解質(zhì)者陸除，而且水中還存在硅酸等弱電解質(zhì)以及氣體、膠體、有機(jī)物、細(xì)菌等雜質(zhì)，根據(jù)這些雜質(zhì)的去除程度把純水又分為除鹽水、純水和超純水幾個(gè)等級(jí)。
按生產(chǎn)工藝的實(shí)際需要，許多部門(mén)都提出了對(duì)純水的。要求。如在醫(yī)藥、精.制糖、高級(jí)紙制造、合成纖維、電影膠片、電子工業(yè)、高壓鍋爐用水以及其他部門(mén)都要求使用除鹽水或純水。而在超高壓鍋爐、高絕緣材料、精密電子元件、原子能工業(yè)等則要求使用超純水。在精密工業(yè)清洗的許多領(lǐng)域，水中含有微量雜質(zhì)都會(huì)影響制品的精度，如屬于最先進(jìn)的精密工業(yè)的光學(xué)儀器、電子機(jī)械、半導(dǎo)體元件等領(lǐng)域，洗滌后沖洗用水中存在的微量雜質(zhì)在干燥之后會(huì)在被洗物表面形成污點(diǎn)或斑跡，這是造成元件表面覆蓋膜會(huì)存在氣孔的原因，也是造成其導(dǎo)電性變差，機(jī)械性能變壞的原因。電子工業(yè)中一些精密元件的制造和清洗都要求使用高純水心口果電子管陰極涂面混入雜質(zhì)則會(huì)影響電子發(fā)射;在電視攝像管和電視機(jī)熒光屏制造過(guò)程中混入微量銅、鐵等金屬就會(huì)使畫(huà)面變色。在半導(dǎo)體晶體管制造、集成電路蝕刻過(guò)程中對(duì)水質(zhì)要求更高。
測(cè)量水的純度有多種指標(biāo)，而電·阻率是通常衡量水純度的重要指標(biāo)。水的電阻率早與水中含有的離子性雜質(zhì)多少直接有關(guān)的。因?yàn)樗腥芙獾母鞣N鹽都是以離子狀態(tài)存在而具有導(dǎo)電能力的。水的導(dǎo)電能力越強(qiáng)<電阻率越低)說(shuō)胡含有離子性雜質(zhì)越多，而電阻率越高則說(shuō)明水越純。理論上不含離子性雜質(zhì)的純水可達(dá)到電阻率的極限為18.3M∏·cm(25℃)。只有經(jīng)過(guò)蒸餾的純水的電阻率才能達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。讀者可根據(jù)表5-6了解各種水的電阻率與所含離子性雜質(zhì)的關(guān)系。
下面列出天然水經(jīng)處理后其中含鹽量。
除鹽水是指水中包括非硬度鹽類(lèi)的各種電解質(zhì)都去除到一定程度的水，其含鹽量在1~5mg/L范圍。
純水又稱(chēng)深度除鹽水，其中不僅除去了強(qiáng)電解質(zhì)，而且大部分硅酸和二氧化碳等弱電解質(zhì)也已除去，含鹽量降至1.0mg兒以下。
超純水要求把水中的氣體、膠體、有機(jī)物、…細(xì)菌等各種雜質(zhì)都去除到最低限度，達(dá)到工業(yè)上可達(dá)到的最高純度，此時(shí)水中的含鹽量降低到0.tmg/i以下。見(jiàn)表5-?。
表5-7 超純水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(電子工業(yè)甲)

項(xiàng)目
ASTM①
SEMI②

項(xiàng)目
ASTM①
SEMI②

電陰率/M∏·cm(25℃)
微粒數(shù)/(個(gè)/cm3)

細(xì)菌數(shù)/(個(gè)/L)
SiO2(μg/L)
TOC(總有機(jī)碳)/(μg/L)
18
2(粒徑<
1μm)
10
75
200
17
1000(粒徑<
0.8μm)
2(菌族)
5(膠體)
75

銅/(μg/L)
氯離子/(μg/L)
鉀郭子/(μg/L)
鈉離子/(μg/L)
鋅/(μg/L)
TDS③/(μg/L)
2
10
2
2
10
10
2
20
1
1
1
15

①ASTM:美國(guó)材料試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。
②SEMI:電子材料工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
⑧TDS:可溶性固體總含量·
超純水的制造系統(tǒng)通常由以下幾個(gè)步驟組成。
(1)前處理 目的為減少后續(xù)處理步驟的負(fù)荷，包括凝聚沉淀、精密過(guò)濾、活性炭吸附層過(guò)濾等步驟，使水中含有的較粗大顆粒雜質(zhì)得以去除。
(2)離子交換處理 通過(guò)離子交換樹(shù)脂脫除各種可溶的離子性雜質(zhì)，為了去除鈣、鎂離子以外的其他非硬度強(qiáng)電解質(zhì)離子;·有時(shí)要增加高性能的離子交換裝置;
(3)超濾膜處理 目的在于去除懸浮在水中的各種微小雜質(zhì)(包括細(xì)菌、有機(jī)物殘?jiān)?。
(4)反滲透處理 將超濾膜無(wú)法去除的更微小的可溶性雜質(zhì)(如可溶性蛋白質(zhì))加以去除。應(yīng)詞注意，反滲透處理工藝使用的半透膜耐壓壽命較短+應(yīng)當(dāng)盡量減少此種半透膜的負(fù)荷:
(5)紫外燈處理 利用紫外線(xiàn)的殺菌作用對(duì)水牛微生物進(jìn)行殺滅。
其整個(gè)處理流程如圖5-5所示。
圖5-5 超純水制連流程圖

制造超純水時(shí)，應(yīng)考慮到不銹鋼和玻璃器材雖然耐水腐蝕性很好，但仍會(huì)在水中溶解邱微量離子性雜質(zhì).，因此制造超純水生產(chǎn)路線(xiàn)的管道以及各種反應(yīng)容器應(yīng)該使用對(duì)水更加穩(wěn)定
的氟樹(shù)脂和其他塑料來(lái)制造。 同時(shí)在保存、使用超純水的過(guò)程中，會(huì)因種種原因使水的純度降低，比如由于靜電弓I力而附著在容器上的污垢落入水中，微量的食鹽或其他電解質(zhì)溶解到水中，二氧化碳?xì)怏w溶解到水中，都會(huì)使純水的純度下降導(dǎo):電性增加，所以在保存過(guò)程中要十分小心。