Рабочий процесс

1. Как проверить жесткость воды?

Определите жесткость воды с помощью бумаги для определения общей твердости 。

2. Для смягчения жесткой воды химическими методами используют известь и кальцинированную соду. Запишите соответствующие ионные уравнения и проанализируйте порядок, в котором используются известь и кальцинированная сода.

Mg2 2OH- = Mg(OH)2 ↓ 
Ca2 2HCO3- Ca2 2OH- = 2CaCO3 ↓ 2H2O 
Mg2 2HCO3- 2Ca2 4OH- = Mg(OH)2 ↓ 2CaCO3 ↓ 2H2O 
Ca2 CO32- = CaCO3 ↓ 
Сначала используйте известь, затем используйте кальцинированную соду, чтобы удалить твердость, вызванную Ca2. 

3. Что такое временная твердость и что такое постоянная твердость?

Твердость, вызванная Ca(HCO3)2 и Mg(HCO3)2, называется временной твердостью. Твердость, вызванная сульфатами или хлоридами кальция и магния, называется постоянной твердостью.

4. Использовать химические уравнения для объяснения процесса образования накипи в котлах?

CA (HCO3)2 = CaCO3 ↓ CO2 ^ H2O 
MG (HCO3)2 = MgCO3 ↓ CO2 ^ H2O 
MgCO3 H2O = Mg(OH)2 CO2 ^

---- Жесткая вода, вызванная временной жесткостью, может быть уменьшена путем нагрева и кипячения.

Метод программного обеспечения жесткой воды

Общие методы для умягчения жесткой воды:

(A) Метод нагрева и кипячения:

Может только уменьшить временную жесткость воды, но не может уменьшить постоянную жесткость.

(B) Химический метод размягчения: (метод кальцинированной известковой соды)

Уменьшить содержание ионов кальция и магния в воде путем добавления химических веществ.

(C) Метод ионного обмена:

Ионообменники включают природные или искусственные цеолиты, сульфированный уголь и ионообменные смолы и т. Д. В этом проекте мы используем метод ионообмена дерева.

Кратко опишите принцип ионообменного метода для смягчения жесткой воды.

Ca2 и Mg2 в жесткой воде обмениваются с Na или H в ионообменной смоле, снижая концентрацию ионов Ca2 и Mg2 в растворе.

Метод ионного обмена

Методы умягчения жесткой воды обычно включают метод химического умягчения и метод ионного обмена. Здесь мы лишь вкратце представим метод ионного обмена. Ионообменный метод-это метод умягчения воды с помощью ионнообменника ①. Сульфированный уголь (NaR) обычно используется в качестве ионообменника в промышленности. Сульфированный уголь представляет собой черное гранулированное вещество, которое не растворяется в кислоте и щелочи. Катионы этого вещества будут подвергаться ионному обмену с катионами других веществ в растворе. Как показано на рисунке 2-6, ионообменная колонна заполнена сульфированным углем. Впрысните жесткую воду из верхней части ионообменной колонны так, чтобы жесткая вода медленно протекала через сульфированный уголь. Когда жесткая вода проходит через сульфированный уголь, Ca2 + и Mg2 + в жесткой воде осуществляют ионный обмен с Na + в сульфированном угле, тем самым смягчая жесткую воду. Реакция может быть выражена следующим образом: 2NaR + Ca2 + = CaR2 + 2Na + 2NaR + Mg2 + = MgR2 + 2Na + После того, как Na + в сульфированном угле заменяется Ca2 + и Mg2 +, сульфированный уголь теряет способность размягчать жесткую воду. Однако, если замочить в растворе хлорида натрия с массовой долей от 8% до 10%, CaR2 и MgR2 будут обмениваться с Na + для регенерации NaR, тем самым восстанавливая способность сульфированного угля смягчать жесткую воду. Этот процесс носит название регенерации. Это можно выразить следующим образом: CaR2 + 2Na + = 2NaR + Ca2 + Этот метод умягчения жесткой воды имеет преимущества высокого качества, простого оборудования, небольшой занимаемой площади и простоты в эксплуатации. Поэтому в настоящее время он широко используется. Поскольку ионообмен является обратимым, используемая ионообменная смола обычно промывается соответствующей концентрацией неорганической кислоты или щелочи и может быть восстановлена в исходное состояние и повторно использована. Этот процесс носит название регенерации. Катионообменная смола может быть элюирована разбавленной соляной кислотой, разбавленной серной кислотой и другими растворами; анионообменную смолу можно обрабатывать гидроксидом натрия и другими растворами для регенерации.

Метод ионного обмена

Катионная смола (анионная смола также может быть использована) используется для поглощения ионов кальция и магния в воде, тем самым смягчая воду и изменяя жесткость воды. Размер емкости обменной смолы можно определить в зависимости от качества поступающей воды, объема воды и жесткости воды. Этот метод умягчать трудную воду имеет преимущества высококачественного, простого оборудования, небольшого следа ноги, и легкой деятельности. В то же время, поскольку эффект ионообмена является обратимым, использованная ионообменная смола обычно промывается соответствующей концентрацией неорганической кислоты или щелочи и может быть восстановлена в исходное состояние и повторно использована. Этот процесс носит название регенерации. Катионообменная смола может быть элюирована разбавленной соляной кислотой, разбавленной серной кислотой и другими растворами; анионообменную смолу можно обрабатывать гидроксидом натрия и другими растворами для регенерации.

Регенерация смолы

Метод электрохимической регенерации слабо кислой катионной смолы является эффективной технологией регенерации смолы. Он использует электрохимические принципы для регенерации и восстановления слабокислых смол, которые адсорбировали большое количество катионов. Шаги этого метода относительно просты, легки для того чтобы работать, и имеют высокие эффективность и экономику регенерации.
Шаги электрохимической регенерации катионной смолы слабой кислоты:
1. Подготовьте раствор электролита: Подготовьте кислотный раствор электролита соответствующей концентрации, обычно кислотную соляную кислоту или серную кислоту. Этот раствор будет использован для создания электролитно-влажной среды, способной стимулировать процесс регенерации слабокислых катионов.
2. Постройте электролитическую ячейку: подготовьте электролитическую ячейку, которая включает в себя два электрода (обычно электроды из нержавеющей стали или других коррозионно-стойких материалов). Эти электроды будут погружены в раствор электролита, чтобы сформировать электрохимическую систему со слабо кислой катионной смолой.
3. Подключите источник питания: подключите электроды к источнику постоянного тока, который позволяет току проходить через раствор электролита и ионную смолу.
4. Процесс электролиза: под действием электрического тока кислотные ионы в электролите будут производить ионный обмен в слабокислой катионной смоле, тем самым высвобождая адсорбированные ионы металлов и т. Д. Этот процесс, называемый электрохимической регенерацией, постепенно восстанавливает адсорбционную способность ионной смолы.
5. Монитор и контроль: Во время процесса электролиза можно контролировать такие параметры, как ток, напряжение и концентрация ионов, чтобы обеспечить эффективность и безопасность процесса регенерации.
6. Отделка и очистка: когда адсорбционная способность ионной смолы постепенно восстанавливается, процесс электролиза может быть остановлен. Затем удалите катионную смолу слабой кислоты из раствора электролита и промойте оставшийся электролит чистой водой.

Электролизованная стерилизация воды

Электролызед стерилизация воды использует принцип электролиза для того чтобы разложить воду в кислород и водопод через действие электрического тока, и производит активные виды кислорода с бактерицидным влиянием. Эти активные виды кислорода могут разрушать клеточную структуру бактерий, тем самым достигая цели уничтожения бактерий. Преимущество стерилизации электролизованной водой заключается в том, что это метод стерилизации, который не требует добавления каких-либо химических веществ и не производит вредных остатков. К тому же, он также имеет характеристики быстрой скорости стерилизации, хорошего влияния стерилизации, и легкой деятельности. Поэтому, электролизованная стерилизация воды широко была использована в пищевой промышленности, обработке питьевой воды, обеззараживании медицинской службы и других полях.

Регенерация смолы

Метод электрохимической регенерации слабо кислой катионной смолы является эффективной технологией регенерации смолы. Он использует электрохимические принципы для регенерации и восстановления слабокислых смол, которые адсорбировали большое количество катионов. Шаги этого метода относительно просты, легки для того чтобы работать, и имеют высокие эффективность и экономику регенерации.
Шаги электрохимической регенерации катионной смолы слабой кислоты:
1. Подготовьте раствор электролита: Подготовьте кислотный раствор электролита соответствующей концентрации, обычно кислотную соляную кислоту или серную кислоту. Этот раствор будет использован для создания электролитно-влажной среды, способной стимулировать процесс регенерации слабокислых катионов.
2. Постройте электролитическую ячейку: подготовьте электролитическую ячейку, которая включает в себя два электрода (обычно электроды из нержавеющей стали или других коррозионно-стойких материалов). Эти электроды будут погружены в раствор электролита, чтобы сформировать электрохимическую систему со слабо кислой катионной смолой.
3. Подключите источник питания: подключите электроды к источнику постоянного тока, который позволяет току проходить через раствор электролита и ионную смолу.
4. Процесс электролиза: под действием электрического тока кислотные ионы в электролите будут производить ионный обмен в слабокислой катионной смоле, тем самым высвобождая адсорбированные ионы металлов и т. Д. Этот процесс, называемый электрохимической регенерацией, постепенно восстанавливает адсорбционную способность ионной смолы.
5. Монитор и контроль: Во время процесса электролиза можно контролировать такие параметры, как ток, напряжение и концентрация ионов, чтобы обеспечить эффективность и безопасность процесса регенерации.
6. Отделка и очистка: когда адсорбционная способность ионной смолы постепенно восстанавливается, процесс электролиза может быть остановлен. Затем удалите катионную смолу слабой кислоты из раствора электролита и промойте оставшийся электролит чистой водой.

Автоматизация управления

Реализовать функцию

В заключение, нельзя переоценить глубокое воздействие смягчения воды с высоким pH для сельскохозяйственного орошения. Это является ключевым фактором в укреплении здоровья почвы, оптимизации доступности питательных веществ и, в конечном итоге, максимизации урожайности сельскохозяйственных культур. Эта практика воплощает в себе устойчивый подход к сельскому хозяйству, обеспечивая долгосрочную жизнеспособность при одновременном удовлетворении растущего спроса на производство продуктов питания в постоянно меняющемся мире.