廣東國際泵管閥展覽會(huì)logo

第九屆廣東泵閥展

2025廣東國際泵管閥展覽會(huì) | 2025廣州給排水技術(shù)設(shè)備展

FLOWTECH CHINA (GUANGDONG) 2025

202535-7日 廣州丨保利世貿(mào)博覽館

202535-7

廣州 | 保利世貿(mào)博覽館

距離開展

0

當(dāng)前位置:首頁 » 新聞資訊 » 電滲析工藝進(jìn)水鈣離子究竟要控制在多少以下呢?

電滲析工藝進(jìn)水鈣離子究竟要控制在多少以下呢?

中水回用、廢水零排放中,廢水的濃縮減量,往往會(huì)涉及到鈣鹽的結(jié)垢問題。針對于電滲析工藝,進(jìn)水鈣離子究竟要控制在多少以下呢?

以硫酸鈣系統(tǒng)為例:

資料01 硫酸鈣的結(jié)垢

在工業(yè)廢水的處理中,碳酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽都是比較常見的結(jié)垢成分,碳酸鹽和磷酸鹽一定程度上可以通過酸來調(diào)控,而硫酸鈣垢往往致密堅(jiān)硬且酸堿難溶,在膜濃縮過程中很不受待見。

最常規(guī)理解:如果系統(tǒng)產(chǎn)生硫酸鈣結(jié)垢,廢水中其硫酸鈣溶液濃度已過飽和。在這類系統(tǒng)的測算中,免不了需要了解物質(zhì)的溶解度及其影響因素。

結(jié)晶過程的產(chǎn)生取決于固體與其溶液之間的平衡關(guān)系,溶質(zhì)從溶液中結(jié)晶出來,正常都涉及到兩個(gè)過程:晶核的產(chǎn)生和晶體的生長。溶液的過飽和度與結(jié)晶存在以下的關(guān)系:

曲線b:物質(zhì)溶解度曲線;b曲線以下,屬于穩(wěn)定區(qū),不存在結(jié)晶問題。

曲線a:超溶解度曲線;a曲線以上,屬于不穩(wěn)定區(qū),溶液能自發(fā)的產(chǎn)生晶核,并伴隨晶體生長。

曲線a和b之間其實(shí)還存在一個(gè)介穩(wěn)區(qū),溶液也處于過飽和狀態(tài),但是由于無法自發(fā)形成晶核,所以還不會(huì)產(chǎn)生晶體。

不難理解,b曲線很容易得到,那a曲線可以怎么得到呢?按我的理解,上圖可以給我們一些答案:b曲線條件下,緩慢降低溫度,有晶體析出時(shí),即可找到對應(yīng)的a曲線對應(yīng)的點(diǎn)。

在實(shí)際過程中,超溶解度曲線的繪制往往會(huì)更加復(fù)雜一些。基于這些特點(diǎn),電滲析系統(tǒng)中硫酸鈣的結(jié)垢問題是否也需要多角度考慮?

綜合膜行業(yè)朋友的各類反饋:超溶解度曲線對ed而言,意義不明顯,目前均以b曲線參考為主,測算硫酸鈣的溶度積。

部分可參考性解釋如下:1.介穩(wěn)區(qū)的區(qū)間有限,電滲析存在溫升,無法實(shí)現(xiàn)精度控制,而且也沒有必要;2. 電滲析遷移過程,膜表面與隔室間溶液存在濃度差,并非一個(gè)完全均一的溶液系統(tǒng);3. 電滲析存在倒極功能,一定條件下的高頻電場可以產(chǎn)生靜電斥力、抑制晶體生長速率;4.工業(yè)水硫酸鹽系統(tǒng)大多為混鹽,無法得到唯一的參考曲線。

資料02 幾個(gè)重要的概念

在進(jìn)行硫酸鈣系統(tǒng)沉淀、溶解等平衡測算時(shí),主要涉及到混合溶液中其它離子對溶解度的影響,這里需要重新回憶大學(xué)無機(jī)化學(xué)的幾個(gè)概念:

離子活度:離子實(shí)際發(fā)揮作用的濃度稱為有效濃度,或稱為活度。即有時(shí)候結(jié)垢的陰陽離子沒有想象的那么容易“碰面”。

離子強(qiáng)度:離子強(qiáng)度是衡量溶液中存在離子所產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的量度,水溶液中電解質(zhì)的濃度會(huì)影響到其他鹽類的溶解度,而影響的強(qiáng)弱程度就稱為離子強(qiáng)度。

離子積和溶度積常數(shù):前者大,析出沉淀;后者大,無沉淀析出;兩者相等,溶液飽和。

測算時(shí),可參考的公式如下:

其中硫酸鈣在25℃條件下,溶度積ksp’常數(shù)與離子強(qiáng)度的參考曲線:

雖然上述3.2德拜-休克爾公式有應(yīng)用前提條件,但以公式為基礎(chǔ),硫酸鈣的ksp’常數(shù)與離子強(qiáng)度的關(guān)系曲線就不難理解。在低濃度時(shí),溶解度隨離子強(qiáng)度增大,活度系數(shù)降低,故而硫酸鈣溶解度增加,在高鹽濃度況下,硫酸鈣形成離子對,短程靜電相互作用增強(qiáng),使溶解度降低。

在實(shí)際的ed工藝測算中,含硫酸鈣的廢水系統(tǒng),測算過程相對簡單化:1. 根據(jù)工藝要求,設(shè)定濃縮倍數(shù),測算出濃水水質(zhì);2. 以濃水?dāng)?shù)據(jù),測算出系統(tǒng)的濃水離子強(qiáng)度;3. 以離子強(qiáng)度數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),根據(jù)曲線得到濃水硫酸鈣的ksp’常數(shù);3. 根據(jù)離子濃度,計(jì)算出硫酸鈣的離子積常數(shù);4. 基于上述參數(shù),核對工藝參數(shù)設(shè)定是否合理?進(jìn)水ca離子是否滿足要求?

資料03 案例測算說明

(1) 電滲析初步按濃水tds=180g/l考慮,濃縮倍數(shù)約5.47倍;

(2) 測算出此條件下的濃水水質(zhì),再求離子強(qiáng)度=2.88mol/l(按公式3.3計(jì)算即可);

(3) 得到濃水硫酸鈣ksp’常數(shù)=31.2*10^(-4),查圖即可;

(4) 濃水硫酸鈣離子積常數(shù)=4.67*10^(-4),按公式計(jì)算;

(5) 為了提高穩(wěn)定性,濃水最終按0.8ksp’考慮;

(6) 即滿足濃水離子積常數(shù)<0.8濃水ksp’常數(shù),系統(tǒng)結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)極低。

一套流程下來,測算的過程是否與ro設(shè)計(jì)思路類似?

顯然在這類系統(tǒng)中,前期的評估我們更多地只考慮了鹽效應(yīng)的影響,硫酸鈣的結(jié)垢對電滲析而言,系統(tǒng)還可以通過添加阻垢劑、高頻的倒極、單價(jià)選擇膜的選型、設(shè)備的拆洗等方式進(jìn)行應(yīng)對。此外,由于硫酸鈣的沉淀優(yōu)先在陰膜表面產(chǎn)生,所以陰膜性能的優(yōu)化也是一個(gè)選擇,組器的設(shè)計(jì)更是如此。

綜合上述簡易分析,不難理解,對于電滲析進(jìn)水鈣離子而言,幾十ppm、幾百ppm、幾千ppm的系統(tǒng),也未嘗不可處理,關(guān)鍵還是水質(zhì)特性和處理目標(biāo)。

(來源:膜法水處理札記 ;如有侵權(quán),請聯(lián)系刪除)

  更多精彩資訊,可關(guān)注第九屆廣東國際泵管閥展覽會(huì)(簡稱“廣東泵閥展”)。2025廣東泵閥展作為華南高品質(zhì)泵管閥行業(yè)開年首展,攜手同期舉辦的廣東水展,將于2025年3月5—7日在廣州保利世貿(mào)博覽館盛大開幕。展會(huì)坐擁36,000㎡展示面積,集中展示泵、閥門、智能供水設(shè)備、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、管道/管接件、水泵配套產(chǎn)品、閥門配套產(chǎn)品、污水成套設(shè)備等產(chǎn)品。

  此外,廣東泵閥展通過與廣東省市政行業(yè)協(xié)會(huì)、廣東省城鎮(zhèn)供水協(xié)會(huì)、深圳五金機(jī)電商會(huì)、廣東化工交易中心、廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院、廣州市設(shè)計(jì)院、廣州市市政工程設(shè)計(jì)研究總院及華南各大水務(wù)集團(tuán)等專業(yè)機(jī)構(gòu)的深度合作,在現(xiàn)場舉辦“建筑/市政給排水”、“污水處理”、“工業(yè)節(jié)水”等多場極具前瞻性的高端會(huì)議論壇,為來自國內(nèi)外的優(yōu)質(zhì)商家、買家、專業(yè)觀眾打造一個(gè)集買家會(huì)晤、商貿(mào)洽談、新品發(fā)布、高峰論壇、媒體曝光、現(xiàn)場交易等功能為一體的高品質(zhì)泵閥商貿(mào)平臺(tái),為泵管閥行業(yè)創(chuàng)造更多價(jià)值。

此網(wǎng)站新聞內(nèi)容及使用圖片均來自網(wǎng)絡(luò),僅供讀者參考,版權(quán)歸作者所有,如有侵權(quán)或冒犯,請聯(lián)系刪除,聯(lián)系電話:021 3323 1300

推薦展會(huì)

上海國際泵閥展
2024北京水展——泵閥專區(qū)
廣東水展