《饮料工艺学》课件第二章_饮用水处理

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第二章 饮料生产用水及其处理,本章主要解决三个问题：,（,1,）,饮料生产用水为什么要处理？,（,2,）,饮料生产用水怎样处理？,（,3,）,处理后的水质应达到什么标准,？,第一节 饮料用水的水质要求,1.,装瓶及相应的工艺用水 ：,应达到软饮料生产用水标准,2.,洗瓶机、锅炉、,CIP,清洗用水：软水,3.,卫生用水：清水,一、饮料生产用水的类型,二、饮料用水的水源及其特点,1,.,地表水,2.,地下水,3.,城市自来水,三、水中的杂质,表：天然水中杂质的分类,杂质粒径（,nm,）,200,分类,真溶液 胶体 悬浮物,特征透明,光照下混浊,混浊 肉眼可见,识别 电镜 超显微镜 普镜 自然沉降、过滤,常用处理法,离子交换,混凝、澄清、过滤,1.,悬浮物质,凡粒度大于,200nm,的杂质统称为,悬浮物质。,悬浮物质,包括：细菌、藻类、原生动物、,泥砂、粘土和其它不溶性物质。,细菌,-,产生腐败,藻类及原生动物,-,异臭、异味、异色、混浊,泥砂、粘土,-,混浊,其它不溶性物质,-,产生沉淀,2.,胶体物质,胶体物质的大小为,1-200 nm,。,具有两个很重要的特性：,（,1,）丁达尔现象,（,2,）带有电荷,胶体物质有两类：,无机胶体：溶胶,-,如硅酸胶体（产生浑浊）,有机胶体：高分子化合物,-,腐殖酸胶体（带色）,3.,溶解物质,微粒粒径在,1 nm,以下的，以分子或离子状态存在于水中。,主要包括：,溶解于水中的气体、盐类、,有机物等。,气体：,主要是,CO,2,，,O,2,，,H,2,S,，,Cl,2,等，这些,气体在水中的存在影响饮料的风味和色泽。,盐类：,主要是,Ca,、,Mg,、,Fe,的碳酸盐类，其次是,Ca,、,Mg,的氯盐和硫酸盐类、硝酸盐类，影响到水的硬度和碱度,。,水的硬度：,硬度是指水中离子沉淀肥皂的能力,。,通常指的是水中,钙离子,和,镁离子盐类,的含量。,总,硬,度,碳酸盐硬度,（暂时硬度）,非碳酸盐硬度,（永久硬度）,钙、镁重碳酸盐，,其次是钙、镁的碳酸盐。,钙、镁的氯化物、硫酸盐、硝酸盐,水硬度的表示方法,毫克当量,/L(meq,/L),：以往习惯用法，它表示当量离子的浓度。,mg/l,：用,CaCO,3,浓度表示。,mmol/l,：现在的国际通用单位。以,CaCO,3,计，每升水中含有的,Ca,2+,的物质的量。,ppm,:,百万分之一，无单位，以,CaCO,3,计。,德国度,：,1,度相当于,1,升水中含有,10,毫克,CaO,。,法国度：,1,度相当于,1,升水中含有,10,毫克,CaCO,3,。,英国度：,1,度相当于,0.7,升水中含有,10,毫克,CaCO,3,。,美国度,：,1,度相当于,1,升水中含有,1,毫克,CaCO,3,。,1,个德国度,=17.85ppm=0.357,毫克当量,/,升,=1.784,法国度,=1.2521,英国度,1ppm,=0.056,德国度,=0.02,毫克当量,/,升,=0.1,法国度,=0.0702,英国度,1,毫克当量,/,升,=2.804,德国度,=50.04ppm,=5,法国度,=3.511,英国度,1,法国度,=0.56,德国度,=10ppm=0.2,毫克当量,/,升,=0.7015,英国度,1,英国度,=0.7987,德国度,=1.428,法国度,天然水按照硬度和含盐量的分类,按硬度分（毫克当量,/,升） 按含盐量分（,mg/l,）,极硬水 大于,9.0,高盐水 大于,1000,硬水,6.0-9.0,次高盐水,500-1000,中硬水,3.0-6.0,中盐水,200-500,软水,1.0-3.0,低盐水,100-200,极软水 小于,1.0,极低盐水 小于,100,水的碱度,是指水中能与,结合的,OH,-,、,CO,3,-,和,HCO,3,-,的总含量，以,mmol,/L,表示,。,碱度过大对饮料的影响：,和金属离子反应形成水垢，产生不良气味；,和饮料中的有机酸反应，改变糖酸比与风味；,影响,CO,2,的溶入量；,造成饮料酸度下降，使微生物容易生长。,四、饮料用水的水质要求,GB10791-89,软饮料用水标准,浊度 ,2,色度，度 ,5,味及臭气 无臭，无味,总固形物，,mg/l,500,铁（以,Fe,计），,mg/l,0.1,锰（以,Mn,计），,mg/l,0.1,总硬度（以,CaCO,3,计）,mg/l,100,高锰酸钾消耗量,mg/l,10,总碱度（以,CaCO,3,计）,mg/l,50,游离氯，,mg/l,0.1,细菌总数，个,/ml,100,大肠菌群，个,/l,3,致病菌 不得检出,第二节 饮料加工用水的处理,水处理的目的,是消除悬浮物、颜色、过高的碱度和硬度，脱盐，杀菌。,悬浮性杂质,采用澄清和过滤的方法除去；,胶体性杂质,采用混凝、絮凝和过滤的方法除去；,溶解性杂质,采用石灰纯碱法、离子交换法、电渗析法或反渗透法除去；,最后进行,水的消毒,。,一、水中悬浮性和胶体性杂质的除去,有两种方法：,（,1,）沉淀法（澄清）,（,2,）过滤法,（一）水的澄清,水的沉淀,有：自然沉淀和加药物沉淀（混凝沉淀）。,自然沉淀只能除去水中,较大的不溶性悬浮性杂质,，对溶解性或悬浮于水中的细小粒子则必须加入药物，使其变成较大的颗粒，再经沉淀过滤，使水质达到澄清。,水的混凝,是在水中添加使胶体颗粒表面的电荷被中和，破坏胶体的稳定性，使水中细小悬浮物和胶体性物质互相吸附结合成较大的颗粒，从水中沉淀出来，从而达到澄清的目的。,1.,混凝剂,混凝剂：,水处理的混凝剂有两类：铝盐、铁盐。,铝盐,：明矾、硫酸铝、碱性氯化铝等；,铁盐,：硫酸亚铁、硫酸铁、三氯化铁等。,明 矾,明矾是硫酸铝钾,KAl,（,SO,4,）,2,12H,2,O,或,K,2,SO,4,Al,2,（,SO,4,）,3,24H,2,O,，是一种复盐，在水中发生水解作用，生成氢氧化铝。,Al,2,(SO,4,),3,2Al,3+,+3SO,4,2-,Al,3+,+H,2,OAl(OH),2+,+H,+,Al(OH),2+,+H,2,OAl(OH),2,+,+H,+,Al(OH),2,+,+H,2,O,Al(OH),3,+H,+,Al(OH),3,是溶解度很小的化合物，经聚合后，以,胶体状态,从水中析出。,（,1,）在近中性的水中，氢氧化铝带正电荷，而天然水中的自然胶体，大多带负电荷，起,电性中和,的作用；,（,2,）氢氧化铝可,吸附,水中的自然胶体和悬浮物。,注意：,a.,水的,pH,值：要求水的,pH,值为中性,( 6.5-7.5),。,b.,水的温度：,25-35,c.,搅拌,d.,混凝剂的添加量：明矾,0.001-0.02%,；纯硫酸铝,0.2-1.0,毫克当量,/,升,(20-100mg/l),，,但要注意每投入,1mg/l,的,Al(OH),3,需加入,0.5 mg/l,的石灰以调整水的,pH,值,。,聚合氯化铝,聚合氯化铝,(PAC),，又称为羟基氯化铝,(,或称碱式氯化铝,),。,Al,2,(OH),n,Cl,6-n,m,其中：,n=1-5,，,m,小于,10,。,PAC,在水中,带有大量的正电荷,，能吸附水中带负,电荷的胶粒，大量中和电荷，与水中的污染物一起,形成大颗粒而沉降。,对水温的适应性强。在水中结絮快，用量少，,pH,值范围广,。,采用,PAC,处理水，,不仅能除去水中的悬浮物，而且还能使水中的微生物被吸附除去,。,PAC,的用量一般为,0.005-0.01%,，,pH,值范围为,5-9,之间，温度要求不十分严格。反应快。,2.,无机助凝剂与有机絮凝剂,为提高混凝效果，有时加入一些辅助药剂，称为,助凝剂,。,助凝剂本身不起凝聚作用，仅协助凝聚物的形成,。,用来调整水中,pH,值的碱、酸、石灰等。,加快粒子间的碰撞机会。,有机合成的絮凝剂可与其它,混凝剂协同使用，也可单独,使用，如藻酸钠、聚丙烯酸钠、,CMC-Na,等。,（二） 水的过滤,天然水经过混凝沉淀处理后，还需进行过滤。,过滤,是使水中的胶粒、悬浮物被截留在,滤层的孔隙中或表面。,过滤的方法适合于混浊度低、污染比较轻的水的处理。,过,滤,过,程,阻力截留,重力沉降,接触凝聚,过滤、,反冲洗,1.,砂滤池过滤法,滤料的作用,在于其具有吸附悬浮颗粒的表面，是完成过滤作用的基本介质。,滤料的选择：,足够的化学稳定性，过滤时不溶于水，不产生有害和有毒物质。,足够的机械强度。,适宜的级配和足够的孔隙率。,滤料结构,滤料粒径上细下粗,滤料粒径上粗下细,双层滤池：砂滤层上铺一层无烟煤滤层,过滤池中滤层,厚度为,60-70cm,，其中,滤料层厚度,45-50cm,，垫层厚度,20-30cm,。,常用的滤料有：天然砂、人工破碎的石英砂、活性炭、磁铁矿石、大理石等；,垫层的作用,是防止过滤时滤料进入配水系统，冲洗时能均匀布水。,垫层的要求,在高速水流反冲洗的情况下应保持不被冲动。,要形成均匀的孔隙以保证冲洗水的均匀分布。,材料坚固，不溶于水。,粒径,2 mm,。,碎石,卵石,38,无烟煤,细 砂,中 砂,粗 砂,小卵石,大卵石,45-50cm,20-30cm,2.,砂芯过滤器,又名砂滤棒过滤器。,适用于用水量较少，原水中只含有少量有,机物、细菌及其它杂质的水的处理,。,水,砂芯,硅藻土和骨粉,，高温下焙烧，形成直径,0.002-0.004mm,的小孔，待处理水在外压作用下进入容器。,砂芯过滤器的结构：,外壳：金属铸成锅形的密封容器；,内部：一至数根砂芯。,国产砂芯过滤器的规格,型号 规格 砂芯根数 压强,2Kg/cm,2,高,*,直径,*,厚度 （根） 流量,Kg/h,101,型,800,500,20 19 1500,106,型,450,320,10 12 800,112,型,400,300,10 6 600,砂芯过滤器使用中应注意的问题,（,1,）使用前需进行消毒处理,一般用,75%,酒精或,10%,漂白粉,（,2,）使用中应密切注意压力表表压的变化,（,3,）注意砂芯的定期清洗,3.,净水器,(1),特点,能除去水中的异色、异味；,能除去水中的汞、铅、镉、锌、铁、锰、铬等重金属物质，除去锶、镭等放射性物质和一些致癌物质；,除去氢化物、硫化物、余氯等高分子有机化合物；,设备体积小，不耗能，效率高。,主要用于除去水中的有机物、余氯、不良气味，降低色度等。,（,2,）结构及工作原理,通过,炭床,来完成的；,活性炭颗粒有非常多的,微孔和巨大的比表面积,，具有很强的物理吸附能力。,活性炭表面非结晶部分上有一些,含氧管能团,（羟基和羧基），使通过炭床的水中之有机污染物被活性炭有效地吸附。,活性炭能除去：,63-86%,的胶体物质；,50%,左右的铁；,47-60%,的有机物；,95%,左右的细菌；,97%,左右的大肠菌群。,（,3,）使用注意事项,a,进水浊度不能过大；,b,运行流量不能超过额定流量；,c,设备短时停用，应注满清水；如长期停用，应将滤料全部取出，并将滤料清洗干燥后密封保存；,d,当原水水质较差时，应减少流量运行；,e,应定期检测出水水质；,F,每周反冲洗一次；,g,当出水水质劣变时，可简单再生。,再生方法,：将,80-90,清水,或,3%NaOH,溶液,加入放空的净水器中，浸泡滤料,4-8h,后放出，再进行反洗。最后进行正洗后即可投入运行。,当数次简单再生不能提高出水水质时，应更换滤料。,4.,机械过滤器,（,1,）工作原理,利用一种或几种过滤介质，在一定的压力下，使原液通过该介质，去除杂质，从而达到过滤的目的。,其内装的填料一般为：,石英砂、无烟煤、颗粒多孔陶瓷、锰砂等，用户可根据实际情况选择使用。,（,2,） 应用范围,用于给水除浊处理。,适用于水处理的,预处理系统,，也可用于地表水、地下水除泥砂。,机械过滤器具有,滤料反冲洗系统,，使用方便，可多次使用，运行成本低廉，过滤效果好。,5.,微孔过滤器,（,1,）基本原理,微孔过滤器是由折叠滤膜、支撑构件和塑料外壳构成。,折叠滤膜可截留,0.2,m,以上的微粒物质,。,(2),使用特点,滤芯采用折叠滤膜结构，过滤面积大，流量大，工作压差低；,可进行反冲、消毒，多次使用，产品寿命长，成本低；,使用最高温度,100 ,；,具有广泛的化学适应性，耐酸、碱且能够耐受大部分有机溶剂；,截留孔径均匀、致密。,6.,精密过滤器,采用,聚乙烯烧结管,为过滤滤材。精度可根据需要进行选择。,滤芯均匀，过滤效率高；,过滤阻力小，流量大，使用寿命长；,无毒无味；,耐酸、耐碱；,强度大，不变形；,使用温度达,80 ,。,精密过滤器的功能作用,主要用于对水质要求较高的,微滤领域,，可去除水中,泥沙、粘土、铁锈、悬浮物、藻类、生物粘泥、腐蚀产物、大分子细菌、有机物及其它微小颗粒,等杂质，达到水质净化的目的。,7.,超滤,(UF),（,1,）基本原理,超滤是,通过膜表面的微孔结构,对物质进行选择性分离的方法。一定压力下流经膜表面时，实现大、小分子间的分离、浓缩和净化。,超滤的截留范围：悬浮固体、胶体、大分子物质可以全部截留；,小分子可以部分截留；,水、盐、可溶性固体可以全部通过。,过滤流动方式示意图,超滤分离物质的分子量范围为,500-100,万或尺寸近似为,10-100,（,1-10 nm,）。,(2),超滤膜,超滤膜主要分为卷式，板框式，管式和中空纤维式。通常采用,中空纤维膜,。,根据膜的致密层是在中空纤维的内表面或者外表面，分为,内压式,和,外压式,。,现在广泛应用的全为,外压式,。主要优点为单位容积内装填的有效膜面积大，且占地面积小。,内压式,外压式,中空纤维膜：一侧为具有网络状微孔的,致密层,；另一侧为,海绵状结构,，其作用是增强、支撑致密层。,一定数量的中空纤维紧固成一束，两端粘结在有机玻璃或其它材质外壳内即成超滤器。,（,3,） 超滤流程,（,4,）影响超滤的因素,1.,浓度,浓度低不易形成凝胶层，超滤速度较快。,2.,黏度,液体黏度高时滤速慢。絮凝、澄清、离心滤过等方法预处理；升高温度，降低黏度。,3.,分子形状和大小,球状分子比链状分子容易通过薄膜；大分子物质可能形成次级膜而影响小分子物质通过；表面活性剂使聚集的分子束分散，使截流率下降，滤速加快。,4.,温度,温度低时由于黏度升高，滤速较慢，反之则滤速加快。,5.,压力,一般情况下，溶剂通过超滤膜的流量与外加压力成正比，与膜的阻力成反比。但有些大分子物质除外。,6.,膜的性质,如膜孔径大小，易弯曲的程度，溶质与微孔隙的作用等都与膜孔的截流率有关。,7.,搅拌速度,增强膜面液体的搅动，提高超滤速度，但膜的截流性能有可能降低。,8.pH,蛋白质在其等电点附近时滤速慢。,（,5,） 注意事项,使用过的超滤膜,不可再干燥,，每次使用后应存放在含有防腐剂的水中（如,1-2%,甲醛溶液）；,操作温度不超过,60,；,水的回收率不低于,85%,。,二、水中溶解性杂质的去除,溶解性杂质包括,：,六种含量大的离子,：,Ca,2+,、,Mg,2+,、,Na,+,、,HCO,3,-,、,SO,4,2-,、,Cl,-,两种含量小的离子,：,Fe,2+,SiO,3,2-,两种气体,：,O,2,CO,2,Ca,2+,、,Mg,2+,含量的总和叫水的硬度；,Ca,2+,、,Mg,2+,、,Na,+,、,HCO,3,-,、,SO,4,2-,、,Cl,-,等阴,阳离子的总含量叫,含盐量,。,饮料工业用水处理包含两个内容：,第一：只降低水中,Ca,2+,和,Mg,2+,含量的处理叫,水的软化,；,第二：降低全部阴阳离子含量的处理，叫,水的除盐,。,水的电阻率,水的电阻率,是指某一温度下，边长为,1cm,正方体的相对两侧间的电阻，单位是欧米（,m,）。,水的电阻率大小，与,水中含盐量多少、水中离子浓度、离子的电荷数以及离子的运动速度有关,。,纯净的水，电阻率很大；水越纯，电阻率越大。,水的电导度,水的导电能力的强弱程度，称为,水的电导率,（,S,）或电导，单位是西门子（,S,） 。,电导率反映了水中含盐量的多少，是水的纯净程度的重要指标,。水越纯净，含盐量越少，电阻越大，电导率越小。,超纯水几乎不能导电。,电导率的倒数为电阻率值。,溶度积,溶度积,是表示在难溶电解质的饱和溶液中，当温度一定时，其离子浓度的乘积是一个常数，这个乘积叫溶度积。,水溶液中，组成其难溶电解质的离子浓度乘积，如果正好等于溶度积，这时的溶液浓度叫做,饱和浓度,。,溶度积的意义,离子浓度乘积,溶度积，过饱和。,离子浓度乘积,溶度积，不饱和溶液。,所以，在饮料生产中，,可以利用溶度积的概念判断水溶液是否会产生沉淀,。,（一） 水的软化,硬水对饮料的影响：,降低饮料外观品质,堵塞洗瓶机喷嘴，影响洗瓶效果和外观,降低锅炉加热效率,饮料用水硬度,100ppm,1.,热软化法,根据化合物在不同温度条件下，在水中溶解度不同而进行的软化方法。,一般用,加热法,除去碳酸盐硬度。,Ca(HCO,3,),2,、,Mg(HCO,3,),2,的溶解度,随着温度的上升而很快降低,，到,100,时，分解产生沉淀物。,Ca(HCO,3,),2,CaCO,3,+H,2,O+CO,2, Mg(HCO,3,),2,MgCO,3,+H,2,O+CO,2,MgCO,3,+H,2,O Mg(OH),2,+CO,2,2.,化学软化法,化学软化法一般多采用,石灰软化法,、,石灰,-,纯碱软化法,及,石灰,-,纯碱,-,磷酸三钠,软化法,（,1,）石灰软化法,此法适合于碳酸盐硬度较高、非碳酸盐硬度较低，而且对水质不要求高度软化的水的处理。,步骤：,第一步,：将生石灰（,CaO,）调成石灰乳。,CaO+H,2,O Ca(OH),2,第二步,：将石灰乳加到原水中搅拌，并静置沉降即可消除原水的暂时硬度。,Ca(HCO,3,),2,+Ca(OH),2,2CaCO,3,+2H,2,O,Mg(HCO,3,),2,+Ca(OH),2, Mg(OH),2,+CaCO,3,+2H,2,O,水中的,CO,2,同时也形成碳酸盐沉淀,：,CO,2,+Ca(OH),2, CaCO,3,+H,2,O,软化时所需石灰量按下式计算：,56D(H,Ca,+H,Mg,+CO,2,+0.175),G=,10,3,K,式中：,G,：石灰消耗量（公斤,/,时）,D,：软化水量（吨,/,时）,H,Ca,：原水的钙硬度（摩尔,/,升）,H,Mg,：原水的镁硬度（摩尔,/,升）,CO,2,：原水的游离,CO,2,（摩尔,/,升）,K,：工业石灰纯度，一般为,60-85%,从经验上看：,每降低,1,吨水的暂时硬度,1,度时，需加,CaO,（纯度为,70%,）约,10,克；每降低,1,吨水中,CO,2,的浓度,1mg/L,，需加纯,CaO 1.27g,。,用石灰处理水的暂时硬度常同,水的凝聚处理,同时进行。,此法不能使水彻底软化，用石灰软化处理后水的硬度约,1,毫克当量,/,升。,（,2,） 石灰,-,纯碱软化法,此法同时除去水中的,碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度,，处理后的水残留硬度一般降为,0.25-0.35,毫克当量,/,升。,CaSO,4,+Na,2,CO,3,CaCO,3,+,Na,2,SO,4,CaCl,2,+Na,2,CO,3,CaCO,3,+,2NaCl,此法同时除去水中的,碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度,，处理后的水残留硬度一般降为,0.25-0.35,毫克当量,/,升。,CaSO,4,+Na,2,CO,3,CaCO,3,+,Na,2,SO,4,CaCl,2,+Na,2,CO,3,CaCO,3,+,2NaCl,该法多用于原水的总硬度大于总碱度，并且对钠盐残留量要求不高的情况下使用。,（,3,）石灰纯碱磷酸三钠软化法,在原水中加入石灰和纯碱作为,基本软化剂,，以少量的磷酸三钠为,辅助软化剂,，同时通入蒸气加热，并加入凝聚剂。,石灰主要是清除暂时硬度，纯碱消除永久硬度，磷酸三钠消除残留硬度。,（二） 水的除盐,1.,电渗析法,(1),工作原理,利用离子在电场下,定向迁移现象,和,离子交换膜的选择透过性,达到除盐的效果。,阳离子交换膜只允许阳离子通过，阻挡阴离子通过。阴离子交换膜只允许阴离子通过，阻挡阳离子通过。,在外加直流电场的作用下，水中离子作定向迁移，使一部分水中的大部分离子迁移到另一部分中，从而达到除盐的目的。,(2),电渗析法的特点,处理过程连续化；,无外加任何化学试剂；,不需再生剂和任何再生过程；,不能除去非电解质和不溶性杂质；,不能彻底除盐，不能制备高纯水；,水的利用率低，仅,50%,左右，有大量浓盐水排放。,(3),注意事项,水的预处理,是保证电渗析正常运行的主要因素。,进水水质必须符合,：浊度,2mg/L,；含铁总量,0.3mg/L,；含锰总量,0.1mg/L,；色度,15,；耗氧量,3mg/L,（,KMnO,4,）；水温,5-40,；污染指数,7,。,工作压力,3Kg/cm,2,；,定期,倒换电极,，防止在浓水室一侧的阴膜和阳膜面上出现结垢现象。,定期酸碱清洗,2.,离子交换法,离子交换软化法,，是使用带交换基团的树脂，利用树脂离子交换的性能，去除水中的金属离子。,水中的离子和离子交换树脂上的离子，,等当量等电荷,进行的反应。,（,1,）原理,离子交换的反应过程，可以用,H,型阳离子交换树脂,HR,和水中,Na,+,交换反应过程为例：,HR+Na,+,NaR+H,+,水中的阳离子（如,Na,+,）被转移到树脂上，而离,子交换树脂上的一个可交换的,H,+,转入水中。,Na,+,从水中转移到树脂上的过程是离子的,置换过程,；,树脂上的,H,+,交换到水中的过程,称,游离过程,。,（,2,）离子交换器的结构,(3),离子交换器使用过程,a,水的软化,：原水中含有的钙、镁通过,钠离子交换剂,进行置换反应，使原水的硬度降低。,2RNa+Ca,2+,(Mg,2+,) R,2,Ca(R,2,Mg)+2Na,+,b,逆洗：,当出水硬度超过,0.035,毫克当量,/,升,时，离子交换剂需进行,再生,。再生前离子交换剂需进行反冲洗，即,逆洗,。以排除原水带入的悬浮杂质和泥浆，使树脂翻动，有利于再生。时间,20min,。,c,再生,：逆洗程序完成后，进行再生。将盐液连续通过钠离子交换剂,时间,45-60min,。,R,2,Ca(R,2,Mg)+2Na,+,2RNa+Ca,2+,(Mg,2+,),d,正洗,：清除离子交换器内的再生废液的残余污染，冲洗时间,15min,。,（,4,）离子交换剂,凡是能够进行离子交换的物质都称为,离子交换剂,。,其他分类：,按结构分：,凝胶型和大孔树脂,按用途分：,工业级；食品级；分析级；双层床用树脂；等等,按聚合物单体分：,苯乙烯类 丙烯酸类 酚醛类,环氧类 氯乙烯类 脲醛类,乙烯基吡啶类,（,5,）离子交换器形式,单极离子交换器（单床）,-,一种阳离子树脂,多极离子交换器（多床）,-,同种树脂（两床串联）离子交换器（混合床,复合离子交换器（复床）,-,两种不同树脂（两床串联）,混合离子交换器（混合床）,-,两种离子树脂混合（单床处理）,双层离子交换器（双床）,-,两种树脂上下两层（单床处理）,3.,反渗透,(RO),装置,反渗透是上世纪,60,年代发展起来的新的薄膜分离技术。是依靠反渗透膜在压力下使溶液中的溶剂与溶质进行分离的过程。,原理：,对于浓溶液施加比自然渗透压力更大的压力，使渗透向相反方向进行，把原水中的水分子压到半透膜的另一边，变成洁净的水，从而达到除盐的目的。,加压,反渗透半渗透膜常用,醋酸纤维膜和中空纤维膜,。 在一定的压力下，水分子可以通过,RO,膜，而原水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法通过,RO,膜,。,35-40T/H,反渗透设备,140T/H,反渗透设备,4.,除铁除锰过滤器,地下水中的铁和锰一般以重碳酸盐的形式存在，采用了氧化除铁、除锰原理，,利用空气中氧气将水中,Fe,2+,和,Mn,2+,离子氧化成不溶于水的,Fe,3+,和,MnO,2,，用过滤的方法即可除去。,第三节 水的消毒,水的消毒,指杀灭水中的,病原菌,及,水中的其它有害微生物,，防止因水中的致病菌导致消费者产生疾病，并非将所有微生物全部杀灭。,氯化法,臭氧消毒,紫外线消毒,一、 氯化法消毒,氯化法消毒,指在水中通氯气或其它含有有效氯的化合物，如漂白粉、次氯酸盐类（氯胺、次氯酸钠等）。,氯化法的优点：,方法简单，成本低，能杀灭致病菌。,氯化法的缺点：,常常在水中残留氯气，需要增加脱氯装置。,有效氯：,凡是与氧原子直接结合的氯。,氯化法杀菌原理,HOCl,为一个中性分子，可以扩散到带负电的细菌表面，并穿过细菌的细胞膜进入细胞内部，由于氯原子的氧化作用，破坏了细菌的某些酶系统，导致细菌的死亡。,pH7,时，,HOCl,保持分子状态，有较好的杀菌效果，因此,水的,pH,值需控制在,7,以下,。,加氯方法及加氯量,加氯方法,滤前加氯,：原水水质差，有机物含量多，加氯量较大。,滤后加氯,：原水水质较好，有机物含量少，消毒效果好。,加氯量,作用氯,：和水中微生物、有机物及有还原作用的盐类（亚铁盐、亚硝酸盐）起作用的部分。,余氯,：为了保持水在加氯后持久的杀菌能力、防止水中微生物残存和外界侵入的微生物生长繁殖的部分。,GB 5749-2006,中规定，自来水的管网末端余氯应保持在,0.050.3 mg/L,。一般总投氯量为,0.52.0 mg/L,。,1.,漂白粉,漂白粉是用,氯气,和,熟石灰,作用而得到的一种复,盐。常用,氧氯化钙,CaOCl,2,表示。,漂白粉中氧氯化钙,CaOCl,2,含量一般在,65%,；,有效氯在氧氯化钙,CaOCl,2,中占,55.5%,；,所以，,在漂白粉中，有效氯含量,36%,。,市售漂白粉中有效氯含量按,25%,计算。,2.,次氯酸钠,采用无隔膜的金属电极，,水解低浓度食盐水,，产生次氯酸钠。,电极反应：阳极：,2Cl,-,2e Cl,2,阴极：,2H,+,+2e H,2,二次反应：,Cl,2,+,2NaOH NaClO+NaCl+H,2,O,二、臭氧消毒,臭氧的性质：,（,1,）,在自然条件下，是淡蓝色的气体；,（,2,）,有一种类似雷电后的腥臭味；,（,3,）,在标准压力和常温下，在水中的溶解度是氧气的,13,倍；,（,4,）,臭氧比空气重，是空气的,1.658,倍；,（,5,）,臭氧有很强的氧化力,，是已知最强的氧化剂之一；,（,6,）,正常情况下，,臭氧极不稳定,，容易分解成氧气。,臭氧在水中分解为,氧气,和,一个活泼的氧原子,，具有很强的氧化作用。能与水中的细菌及其它微生物的酶、有机物作用，使其失去活性。,优点：,（,1,）杀菌能力强。不仅可以杀灭水中的细菌，而且可以杀灭细菌的芽孢；杀菌作用比氯快,1530,倍，几分钟内就可杀死细菌。,（,2,）不产生残留物质，还可增加水中氧气，使水体变得更清新。,缺点,耗电量大，水中臭氧可以变为氧气，使水中含氧量升高，更适宜于细菌的繁殖。,臭,氧,发,生,器,三、紫外消毒,原理,：,经紫外线照射后，微生物细胞内,核酸结构,发生变化，破坏了核酸的正常生理功能，导致蛋白质变性，引起微生物死亡。,特点：,（,1,）消毒时间短，效率高；,（,2,）操作管理方便；,（,3,）不改变水的理化性质。,（,4,）对原水水质要求较高；,（,5,）没有持续杀菌作用。,紫外线杀菌的装置,可发射出,波长,250260nm,紫外线的,高压汞灯,。,紫外线消毒器处理水的能力必须大于实际生产的用水量，,一般以超出实际用水量的,23,倍为宜,。,紫外线消毒器工作时，要求保持电压稳定。,2.,影响紫外消毒效果的因素,（,1,）水质。细菌总数,900,个,/L,。,（,2,）灯管周围介质的温度。,2535,。,（,3,）处理水量,（,4,）照射半径、时间,3.,使用紫外线杀菌时注意事项,（,1,）定期检查处理水质,（,2,）定期清洗石英玻璃管,（,3,）经常检查紫外线灯管,（,4,）连续生产时，最好有两台紫外消毒器交替使用,思考题,1.,水中杂质分几种类型，各有何特点？,2.,水处理的目的水什么？,3.,不同类型的杂质对水体质量各有何影响？,4.,阐述水中溶解性和胶体性杂质去除方法？,5.,阐述水体软化和除盐、水体消毒的方法和原理？,6.,水的硬度和碱度的概念及其对饮料生产的影响,?,7.,何谓水的电阻率,?,8.,何谓水的电导度,?,和水的电阻率的关系。,9.,水的溶度积的定义及意义？,