锅炉水处理系统
1、锅炉水对水质要求的标准
硬度≤0.001mmol/l 电导率0.2us/cm
PH=7.0±0.5 SiO2≤0.01ppm
2、水质对锅炉的影响
锅炉若使用不纯水将会引起障碍、凝定。此种障碍乃因有硬度成分而生成锅垢（scale），溶存之氧及其他腐蚀性物质对锅炉材料腐蚀性将随锅炉水的浓度及硅酸度而增加。
锅炉的传热面若有锅垢附着，则将引起：①传热效率降低，锅炉用煤量将增多，动力费用增多，②酸洗次数增加，③传热不均匀还会造成爆管等，④蒸气品质降低，⑤烟气量增加。而腐蚀性对锅炉的更加危险，将会造成锅炉寿命缩小，以及锅炉爆炸等。
因而，锅炉的补给水对水质的要求比较严格，同时对锅炉的补给水水质要在硬度、胶质硅酸、电导率等处理达到要求标准。
3、工艺流程选择及主要工艺介绍
为满足锅炉补给水要求通常选用一级除盐加混床系统，其水处理系统流程为：生水→活性炭过滤器→阳离子交换器→除二氧化碳器→中间水箱→中间水泵→阴离子交换器→阴阳混合离子交换器→除盐水箱。
3.1、离子交换树脂介绍
离子交换树脂是由空间网状结构骨架（即母体）与附属在骨架上的许多活性基团所构成的不溶性高分子化合物。活性基团遇水电离，分成固定部分和活动部分。例如：R-SO3H；R 表示树脂母体即网状结构，-SO3表示活性基团固定离子，H+表示活性基团的活动离子。
水处理的离子交换树脂依其性质可以分类如下：㈠ 阳离子交换树脂C.E.R（强酸性阳离子交换树脂、中酸性阳离子交换树脂 、弱酸性性阳离子交换树脂 ）；㈡ 阴离子交 换树脂 A.E.R（强碱基 型阴离子交换树脂 、中碱基型阴离子交换树脂、弱碱基 型阴离子交换树脂）。
3.2、离子交换反应原理
可逆反应：
离子交换反应是可逆反应，但是这种可逆反应并不是在均相溶液中进进行的，而是在固态的树脂和溶液接触的界面间发生的。例如含有Ca2+的硬水，通过R-Na型离子交换树脂时，发生的交换反应为：2R-Na+Ca2+ R2-Ca+2Na+
由于上述反应过程不断消耗R-Na型树脂，并使它转化为R2Ca型树脂,造成树脂的交换能力减弱、直至失去交换能力。为恢复树脂的交换能力，可用一定浓度的食盐水通过已失效的树脂层，使树脂由R2Ca型树脂恢复为具有交换能力的R-Na型树脂。通常称为再生。其再生反应为：R2-Ca+2Na+ 2R-Na十Ca2+
上述两个反应实质上是可逆的，故其反应式可写为：2RNa+Ca2+R2Ca+2Na
可见，当水中Ca2+多且树脂中R-Na型亦多时，上述反应向右进行，即进行交换反应；反之，上述反应向左进行，则进行再生反应。
所以，离子交换反应是可逆的。这种反应的可逆性使离子交换树脂可以反复使用，是其工业上应用的基础。
交换反应：
强型树脂的交换反应：
强型树脂是指强酸性阳离子交换树脂和强碱性阴离子交换树脂。
3.2.1.中性盐分解反应
R—SO3H十NaCl=RSO3Na+HCL
R—NOH+NaCl=R—NCL+NaOH
上述离子交换反应致使在溶液中生成游离的强酸或强碱。
3.2.2.中和反应
RSO3H+NaOH=RSO3Na+H2O
R—NOH十HCl＝R—NCl十H2O
上述反应的结果在溶液中形成电离极弱的水。
3.2.3.复分解反应
R(SO3Na)2+CaCl2=R(SO3)2Ca+2NaCl
R(—NCL)2+Na2SO4=R(—N)2SO4+2NaCl
弱型树脂的交换反应：
弱型树脂指弱酸性阳离子交换树脂和弱碱性阴离子交换树脂。它们不能进行中性盐分解反应，这是因为弱酸性树脂只能在pH>4时进行交换反应；弱碱性树脂只能在pH<7时才能进行交换反应，而中性盐分解反应则将生成强酸或强碱之缘故。但弱型树脂可进行以下反应：
非中性盐的分解反应
R(COOH)2+Ca(HCO3)2=R(COO)2Ca+2H2CO3
R＝NH2OH+NH4Cl=R＝NH2Cl+NH4OH
强酸或强碱的中和反应
R(SO3Na)2+NaOH=RCOONa+H2O
R=NH2OH+HCl=R＝NH2Cl+H2O
3.3、离子交换树脂层的再生过程
采用含一定化学物质的水溶液，使树脂层内失效(失去交换能力)的树脂重新恢复交换能力，这种处理过程称为树脂的再生过程。再生能力或再生性能，通常用再生剂耗(分别称为盐耗、酸耗或碱耗)、再生剂比耗表示。
再生剂耗是指在失效的树脂中再生1摩尔交换基团所耗用的再生剂质量，单位为g／mol。再生剂比耗表示再生单位体积树脂用再生剂的量(mol／m3)和该树脂的工作交换容量(mol／m3)的比值。它反映了树脂的再生性能，是离子交换运行经济性的重要指标。由于树脂工作交换容量并不随比耗正比地增加，因此在一定条件下应通过工作交换容量随比耗变化的趋势确定一个既经济又实用的再生剂比耗。不同的树脂、不同的离子交换工艺，这种经济比耗也不同。
过滤器、离子交换器与附属设备
一、过滤器简介
过滤器按滤料滤材的不同可分为：石英砂过滤器、活性炭过滤器、铁锰过滤器、滤芯式过滤器等；按流速的不同可分为：低速过滤器、中速过滤器、高速过滤器等。按罐体材质可分为玻璃钢罐、碳钢罐、不锈钢罐过滤器，罐体内壁可根据工艺要求内涂环氧涂层或衬胶防腐。过滤器有Ф200～Ф3000等多种型号规格。
离子交换设备按所装填的离子交换树脂的不同分阳离子交换器、阴离子交换器、混合离子交换器等。置换去除原水中的钙镁离子或阴阳离子以达到软化或除盐的目的。离子交换器有Ф200～Ф3000等多种型号规格。有顺流再生方式和无顶压逆流再生方式等。
附属设备包括：酸碱储罐、酸碱喷射器、树脂捕捉器、酸雾吸收器、酸碱溶液箱、除二氧化碳器、除氧器、各种加药装置等。
二、纤维球滤料简介：
纤维球是用优质纤维丝扎结加工而成，弹性效果好，不上浮水面，孔隙率大，耐酸碱等优点，在过滤过程中，滤层空隙沿水流方向逐渐变小，比较符合理想滤料由大上在下小的空隙分布规律，具用效率高，滤速快（20-85mm/h)截污能力强，可再生，使用成本低，适用于各种水质的深度处理和精细过滤。常用规格15-25mm 25-30mm。
三、石英砂过滤简介：
浑浊度的降低：利用石英砂过滤器中的石英砂滤料层对固体颗粒物的物理截留作用，去除水中的固体杂质，从而降低出水的浑浊度。本设计选用颗粒直径介于0.5～2.0mm间的精制石英砂，设计过滤速度为8至10m/h之间，过滤精度及效率更高，且水流均匀。石英砂过滤层应定期进行反冲洗，以恢复其过滤能力，反冲洗的频率应根据设备的实际使用情况和进出水的水质情况进行调整，由于石英砂过滤层内部的摩擦作用，长时间运行的过滤器应适当添加石英砂滤料。
四、活性炭简介：
色、味及游离余氯的吸附：利用活性炭过滤器中活性炭的吸附作用，可有效吸附水中的色、味、游离余氯及部分有机物等。本设计选用10至24目颗粒大的果壳活性炭，设计吸附速度为12至15m/h之间，可达到理想的吸附过滤效果。活性炭过滤器应定期或根据实际使用情况进行反冲洗，正常使用三年左右因活性炭吸附能力饱和，应更换活性炭滤料。
活性炭吸附原理：
吸附是一种物质附着在另一种物质表面上的过程。它能发生在气-液、气-固、液-固两相之间。一般都是以多孔性的固相物质作为离子交换吸附剂。吸附可分为：
a物理吸附：是吸附质与吸附剂之间的分子引力产生的吸附：还包括孔隙大小的过滤吸附。
b化学吸附：是吸附质与吸附剂之间电子化学键力发生化学作用使得化学性质变化引起的吸附。
C离子交换吸附：是吸附质的静电引力聚集到吸附剂表面上的带电点上，同时吸附剂也放出一个等当量离子。
而活性炭的吸附原理包含有以上三种，物理吸附表现在活性炭的孔隙发达性，当杂质直径大于活性炭的孔隙时，就会被挡住；化学吸附，是由于活性炭孔隙中含有的物质能与水中的物质发生化学反应实现色度、臭味的过滤，离子吸附也跟化学吸附有相近的原理。
五、离子交换器原理及简介：
离子交换器的作用：
离子交换树脂是由空间网状结构骨架（即母体）与附属在骨架上的许多活性基团所构成的不溶性高分子化合物。活性基团遇水电离，分成固定部分和活动部分。例如：R-SO3H；R 表示树脂母体即网状结构，-SO3表示活性基团固定离子，H+表示活性基团的活动离子。
离子交换树脂通常是由两部分组成，一部分称为骨架，在交换过程中不参与交换反应。另一部分为连接在骨架上的活性基团，活性基团所带的可交换离子能与水中的离子进行交换。
混合离子交换器是利用离子交换树脂的置换原理，将离子交换树脂中的活性离子（氢离子或氢氧根离子）与水中的阳离子（如钠离子等）和阴离子（如氯离子等）进行交换，从而吸附水中的离子成分，并释放出氢离子和氢氧根离子，达到纯化水的目的。当树脂中的可交换氢离子和氢氧根离子置换完毕，交换器便失去了纯化水的能力，需通过再生的方法使之恢复制水能力。
反应式如下：
RH + Na+—— RNa + H+
ROH+Cl-—— RCl + OH-
其中R表示离子交换树脂的骨架。以上反应为可逆反应。
混合床除盐可以达到很高的纯度，这是因为置换出来的氢离子和氢氧根离子迅速反应生成水，且以上反应是同时进行的，即不断消耗反应后的产物，从而促使反应不断向右进行。由于阴阳离子交换树脂是混合均匀的，可以认为是无数级阴阳离子交换的叠加，其产水水质可以达到非常高的纯度，通常都作为水处理系统的后段精处理，电阻率一般可达15MΩ·cm以上，最高可达18MΩ·cm以上。
混合离子交换器的反应式为：
RH + ROH + NaCl→ RNa + RCl + H2O
微电子产品、半导体、显象管等制造业工业生产用高纯水电子工业用超纯水设备
1、电子工业用超纯水概述
半导体、集成电路芯片及封装、液晶显示、高精度线路板、光电器件、各种电子器件、微电子工业、大规模、超大规模集成电路需用大量的高纯水、超纯水清洗半成品、成品。集成电路的集成度越高，对水质的要求也越高。目前我国电子工业部把电子级水质技术分为五个行业标准，分别为18MΩ.cm、15MΩ.cm、10MΩ.cm、2MΩ.cm、0.5MΩ.cm，以区分不同水质。
2.制备电子工业用超纯水的工艺流
电子行业制备超水的工艺大致分成以下几种：
1、采用离子交换树脂制备超纯水的传统水处理方式，其基本工艺流程为：原水→沙炭过滤器→精密过滤器→原水箱→阳床→阴床→混床（复床）→纯水箱→纯水泵→后置精密过滤器→用水点
2、采用反渗透水处理设备与离子交换设备进行组合的方式，其基本工艺流程为：原水→沙炭过滤器→精密过滤器→原水箱→反渗透设备→混床（复床）→纯水箱→纯水泵→后置精密过滤器→用水点
3、采用反渗透水处理设备与电去离子（EDI）设备进行搭配的的方式，这是一种制取超纯水的最新工艺，也是一种环保，经济，发展潜力巨大的超纯水制备工艺，其基本工艺流程为：原水→沙炭过滤器→精密过滤器→原水箱→反渗透设备→电去离子（EDI）→纯水箱→纯水泵→后置精密过滤器→用水点
3.电子超纯水设备特点
设备通常由多介质过滤器，活性碳过滤器，钠离子软化器、精密过滤器等构成前期预处理系统、RO反渗透主机系统、离子交换混床（EDI电除盐系统）系统等构成主要设备系统。水箱均设有液位控制系统、水泵均设有压力保护装置、在线水质检测控制仪表、电气采用PLC可编程控制器，真正做到了无人职守，同时在工艺选材上采用推荐和客户要求相统一的方法，使设备与其它同类产品相比较，具有更高的性价比和设备可靠性。
4.电子工业用超纯水的应用领域
1、半导体材料、器件、印刷电路板和集成电路；
2、超纯材料和超纯化学试剂；
3、实验室和中试车间；
4、汽车、家电表面抛光处理；
5、光电产品；
6、其他高科技精微产品；
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