2.8 原水脫氣技術
水中CO2、O2等氣體的去除處理稱脫氣處理。氧氣在中性和堿性條件下引起輸水管道和設備的氧腐蝕。
因為水中含有溶解氧,Fe(OH)2很快被氧化為沉淀Fe(OH)3,發生腐蝕。生成的Fe(OH)3沉淀可以堵塞管道,堵塞膜的孔道。
水體中CO2遇Ca2+、Mg2+易生成CaCO3和MgCO3沉淀,形成鍋垢,影響傳熱,降低熱效率。水中溶解氣體也增加真空負荷。因此在膜法淡化、蒸餾法淡化及真空冷凍淡化中需進行脫氣處理。脫氣后要求CO2含量降至2~10mg/L,O2含量降至1~10ng/L
脫氣處理方法有酸化脫氣、加熱脫氣、真空脫氣、氮氣曝氣脫氣、催化劑樹脂脫氣和除氧劑脫氧氣等。
2.8.1 酸化脫氣——脫CO2氣
天然水(包括海水、地下水等)中CO2來源于碳酸鹽和空氣溶解,可以用加酸調節pH值至4.5左右,使水中碳酸鹽分解為CO2氣逸出。加鹽酸比硫酸安全,不會生成硫酸鹽沉淀。酸化后原水再用自然曝氣或加熱或真空脫氣去除。
2.8.2 加熱脫氣
用蒸汽加熱原水,使水溫升高至器內壓力下的沸點,可使水中溶解氣體在0.007mg/L以下,該法對鍋爐用水除氣特別適合。
2.8.3 真空脫氣
真空脫氣處理是將器內壓力降至相應水溫的水蒸氣壓使水沸騰,水中溶解的O2、CO2等氣體就會逸出,經此法處理的水,水中溶解氧可降至0.1~0.3mg/L以下。通常的除碳塔脫CO2氣即利用此原理。海水溶解氧約8mg/L,使用填料塔減壓脫氣,在40mmHg(5332Pa)壓力下,海水中溶解氧可降至2ng/L,海水酸化使其pH值降至4.5左右時,CO2含量約140mg/L,經減壓脫氣,可降至2~10mg/L。
2.8.4 除氧劑脫氧氣
水中氧氣也可用投加除氧劑去除,常用的藥劑有Na2SO3、NaHCO3、Na2S2O5、聯氨[包括水合聯氨(N2H4·H2O)]、硫酸聯氨(N2H4·H2SO4)、磷酸聯氨(N2H4·H3PO4)和單寧等。藥劑除氧反應如下:
催化劑樹脂脫氣是利用載有鈀或鉑的陰離子交換樹脂為催化劑,使聯氨與水體中的氧起化學反應生成水和氮氣而除氧。
2.8.5 脫H2S氣
地下水中有的含有H2S等硫化物,H2S遇空氣易氧化生成單質硫,也易與金屬離子生成硫化物沉淀,這些沉淀物堵塞膜孔道,導致透水率減少,淡化效率降低。
水體脫H2S可采用曝氣氧化法、加氯氧化法、活性炭吸附法等法去除。