溶解氣體的消除方法
抖化學(xué) / 2022-12-06
溶解氣體的消除方法:天然水中大都含有氧及二氧化碳，有些天然水中還含有硫化氫，這種水都具有腐蝕性，用于工業(yè)生產(chǎn)中會(huì)造成危害。例如，在鍋爐用水中，若使用未除氧的水，會(huì)使一些管道及黃銅做的 換熱器遭到腐蝕，直接影響設(shè)備的使用壽命。含硫化氫的水具有討厭的臭蛋氣味及腐蝕性，能腐蝕大多數(shù)金屬。在pH=4時(shí)，即便含0.1μg·L-1以下的低濃度H2S,也能嗅到其臭味。H2S是一種毒性強(qiáng)的氣體，當(dāng)空氣中含有0.5mg·L-1時(shí)，就能使人產(chǎn)生慢性中毒。含H2S的水對(duì)魚類也有害。
氣體在水中的溶解度，除決定于該氣體的本性，也和外界條件如溫度和壓力關(guān)系極大。水的溫度越高，氣體溶解度越小。水面上某氣體的分壓越小，則該氣體在水中的溶解度也越小。溫度利氣體分壓對(duì)氣體溶解度的這種影響，是從水中去除溶解氣體的依據(jù)?，F(xiàn)將主要的幾種除氣方法簡(jiǎn)述如下。
(一)曝氣
當(dāng)水中某氣體的濃度大于與空氣中該氣體平衡時(shí)的濃度時(shí)，該氣體就要從水中逸出而被排除，曝氣原理即在于此。曝氣是使需處理的水與空氣充分接觸，讓水中所含的二氧化碳、甲烷、碗化氫等氣體逸出水相，與此同時(shí)，水中的溶氧量可能增大。單位時(shí)間內(nèi)水與空氣接觸的面積越大，氧氣的吸收和其它氣體的排除就越快。因此，常將水分散成薄層或細(xì)滴，以增大水與空氣的接觸面積，或向水中通入氣泡，使空氣與水密切接觸。水層越薄或冰滴越細(xì)，曝氣的時(shí)間越長(zhǎng)，其效果也就越好(見表2-7)。
在離子交換法除鹽過程中，水經(jīng)強(qiáng)酸型陽離子交換器后呈酸性，下一步在進(jìn)入陰離子交換器前，為了提高除硅效果和樹脂利用率，讓水先進(jìn)入除碳器以除去水中的二氧化碳(游離碳酸)。常用的除碳器就是一種上爆氣設(shè)備(見圖2-31)，水從塔的上部層
旋狀(薄膜狀)地噴灑下來，從塔的下部由鼓風(fēng)機(jī)吹入空氣，使水與空氣充分接觸，以除去CO2。
(二)水的除氧
1.熱力除氧
熱力除氧是引入具有一定壓力的蒸氣，將水加熱至沸騰，水中的氧因情解度減小而逸出。逸出的氧隨少量未凝結(jié)的蒸氣一起排川。圖2-32為熱力噴霧式除氧器。它是鍋爐給水除氧的主要方法。
2.真空除氧
這是利用減小水面上空氣相的總壓從而減小氧的分壓，來降低氧和其它氣體在水中的溶解度，圖2-33為真空除氧示意圖。
在真空除氧器中，進(jìn)水經(jīng)過噴管或噴嘴均勻地流經(jīng)填料，在低壓下被驟然蒸發(fā)，同時(shí)降去水中氣體。這種方法效率較高，可使溶解氧降低至0.3~0.7ppm。此值足以防止冷卻水系統(tǒng)的腐蝕，但對(duì)鍋爐給水仍不符合要求。此時(shí)可以將熱力除氧和真空除氧
兩種方法結(jié)合起來使用，稱為“真空熱力綜合除氧”，,可用原有熱力除氧的設(shè)備，再加一真空系統(tǒng)即可。將欲除氧的低溫水經(jīng)熱換加熱至約45℃后進(jìn)人真空噴霧式除氧器，這種復(fù)合方法能使體的去除率很高，詳見下頁表。
此法需要增加少許設(shè)備，若利用余熱來加熱水，綜合考慮可節(jié)約能源，且操作方便，但對(duì)于設(shè)備及管道閥門等的密封性要中基嚴(yán)格的。
3.化學(xué)除氧
加入化學(xué)藥劑使之與溶解氧反應(yīng)而除去水中氧的方法叫做水內(nèi)化學(xué)除氧。
1)鐵屑除氧使水經(jīng)過鐵屑過濾器，鐵屑被溶解氧氧化從而將水中的溶解氧除去:
3Fe+2O2→FeO4
此法約可除氧50%左右。
2)加反應(yīng)試劑除氧常用的反應(yīng)試劑有亞硫酸鈉、亞硫酸、氫氧化亞鐵及聯(lián)胺(N2H4)等，它們都是還原劑。例如亞硫酸鈉還原氧的反應(yīng)是:
2Na2SO3+O2→2Na2SO4
運(yùn)行中按過剩SO3²- 來控制加試劑量(約保持過剩量10~40pm)。
采用聯(lián)胺時(shí)不會(huì)增加水中含鹽量:
N2H4+O2→N2+2H2O
但聯(lián)胺易揮發(fā)，有毒，對(duì)人呼吸系統(tǒng)及皮膚有損害。它在空氣最大允許濃度為1mg·L- 1。
加反應(yīng)試劑法除氧設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、除氧效果良好，但藥劑費(fèi)用較貴，因此較少單獨(dú)使用。
4.氧化還原樹脂除氧
近幾年在國外已采用氧化還原樹脂除氧的方法。我國于1982年通過鑒定，1985年開始應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。這也屬于化學(xué)除氧，不過氧化、還原反應(yīng)在樹脂上進(jìn)行。所用的樹脂有很多類型如醌型、吡啶型、巰基型等，它能與O2發(fā)生氧化還原反應(yīng)。Y-12-06型氧化還原樹脂其反應(yīng)原理為:
失效樹脂可用肼加以再生：
在低溫(O℃以上)即能除氧，出水含氧2~100ppb,操作也較方便，再生劑水合腓排放濃度為0.02mg·L- 1,符合國家規(guī)定的充許排放濃度(<0.1mg·L- 1) 。國內(nèi)已有不少單位使用。但此類樹脂價(jià)格昂貴，且因肼有毒，對(duì)于直接用汽的蒸氣鍋爐不宜使用。
.jpg "爆氣后水中二氧化碳含量")
.jpg "壓力通風(fēng)型曝氣裝置示意圖")
.jpg "熱力噴霧式除氧器示意圖")
.jpg "真空除氧示意圖")
.jpg "反應(yīng)原理")
.jpg "反應(yīng)原理")
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