无机化学工艺学-工业用水

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1、第二章工业用水水的特性及在化学工业中重要性水的来源及其杂质水的硬度工业用水化学处理循环冷却水处理一、水的特性及在化学工业生产中的用途不论化学工业、冶金、机械、电力、纺织等各行业，几乎都离不开水。尤其是化学工业是用水大户，（由于其化学反应工程、分离工程和公用工程所解决的是：加热、冷却、蒸发、冷凝、聚合、裂解等都离不开水）。如生产1吨人造纤维需500吨以上的水；生产1吨烧碱要150吨水；加工1吨石油需4吨水。21世纪用太阳能电解水H2和O2形成燃料电池的原料，也离不开水。为什么化学与水结下了不解之缘呢？这与水的性质有关。1、天然水的特性水在常温下呈液态存在，具有一般液体的共性。与其他液

2、体相比，又有许多独立的特性。1）水在0～4℃范围内，不是热胀冷缩，而是冷胀热缩，即t↑v↓γ↑。2）在所有的液体中，水的比热容最大，为4.18J/g.℃，因此水可作为化工优质的热介质，用于冷却、储热、传热等方面。3）0～100℃水可以出现g、l、s三相变化。故利用水的相变的相热转换能量是很方便的。化学中可用作惰性气体或水蒸汽蒸馏（增加总压，降低沸点）。4）在液体中，除汞以外，水的表面能最大。5）水的溶解及反应能力极强，许多物质不但在水中有很大的溶解度，而且有最大的电离度。因此可作为溶剂、试剂、助剂、电解制H2的原料等。6）水有较好的导电性能，是随着水中含盐量的增加而增大。因此作化工

3、过程静电的消除剂（增湿法）。对水的特性认识后，即可理解化学工业中水的用途。2、化学工业中水的主要用途1）原料：即前述的起始原料，作为制氢气、水煤气和有机合成等的原料。2）溶剂（吸附剂）：固体物质的溶解、气体的吸收。3）稀释剂：造纸纸浆、酿酒勾兑。4）冷却剂：间、直冷却水，作为冷却介质，用于几乎所有的化工厂。5）热载体：蒸汽或作为蒸汽透平机的动力。（风机、蒸汽泵等），水蒸汽蒸馏。可见，水已是拟建化工厂外部的极其重要的条件。西部开发首先完成基础设施、基础教育建设，然后有了水才能开发附加值高的化学工业产品。（水是外部条件投资环境的重要部分）3、对水质的要求化工工业用水，按以上所讲大体可分

4、为两大种：直接用水、间接用水。直接用水：系水与产品直接接触，或用于生产产品，对产品质量有很大的影响，故要求优良的水质。（浊度、悬浮物、pH和杂质等要求严格）间接用水：对产品质量一般无影响，出于防腐和防垢的要求，而需要采用不同的水质。（对温度、pH和硬度有要求）因此，生产对象不同，对水质的要求不同。1）原料用水：直接作为原料或作为原料的一部分而使用的水。例如电解水、饮料、食品加工、酿造，水质对产品的影响较大，最好的水质：无色、无浊、无味、盐类含量适当（pH）、氨氮和亚硝酸盐、细菌等指标符合生产要求。酿酒工业要求更严，一些名酒除了它的独特酿造技术外，都是因选用当地的优质井水而著称。合成

5、纤维、电解、医药都要求优质的纯水。2）产品处理用水这种水在水产过程中作为洗涤、漂染、打浆等用水，故也要求同上较好的水质。例如，造纸水中如有铁盐，生产高级纸张会产出斑点。3）锅炉用水（间接用水）。由于水的硬度高（即水中含有钙镁盐类），使锅炉汽包内结垢，致使传热系数↓，易使蒸汽品质恶化，局部过热引起过热爆炸。要求：锅炉用水对水的硬度、含盐量、碱度、pH值、溶解氧均有严格的指标要求。4）冷却用水：冷却用水量最大，作用是来冷却热介质，所以防止腐蚀、结垢、微生物危害是冷却水处理的三大任务。因此冷却水(循环）的水质。要求：硬度、悬浮物、溶解气体、油、其他有机物、藻类、微生物都应控制。例：煤化工

6、厂、石油化工厂的循环水，要进行杀菌除藻及除垢处理。（投加杀菌灭藻阻垢剂）。另外，工业废水、有毒物，要求经处理后达到我国三废排放制度标准后方可外排。二、水的来源及其杂质1、水的资源及其分布水是自然界中分部最广的一种资源，它以气液固三种状态存在，自然界的水主要指海洋、河流、湖泊、地下水、冰川、积雪、土壤水和大气水分等水体，其总量为1.4×1019m3,如果将其平铺在地球表面上，水层深度可达到约3000m深，但是大部分是咸的海水，加上内陆地表咸水湖，地下咸水约占总水量的98%。而冰川、积雪约占总水量的1.7%，目前尚难以利用开发。水的资源及其分布实际上可供开发利用的淡水只占总水量的0.3

7、%，约为4×1016m3。因此，淡水是有限的宝贵资源。从我国情况看：我国的淡水资源比较丰富，居世界第五位，但人均水资源量与世界许多国家相比，相关很大，排列88位。因此我们是一个富水国，也是一个缺水国。每年缺水500亿m3,目前水荒覆盖几乎遍及全国，水荒已是工农业业发展面临的较严峻的问题。从而可见化工节水，治理废水，已刻不容缓。人均水资源：加拿大145900m3/人均，美国14280m3/人均，中国2380m3/人均。水是化学工业生产中重要的原料之一，没有合格的水源，任