溶解气体的消除方法
抖化学 / 2022-12-06
溶解气体的消除方法:天然水中大都含有氧及二氧化碳，有些天然水中还含有硫化氢，这种水都具有腐蚀性，用于工业生产中会造成危害。例如，在锅炉用水中，若使用未除氧的水，会使一些管道及黄铜做的 换热器遭到腐蚀，直接影响设备的使用寿命。含硫化氢的水具有讨厌的臭蛋气味及腐蚀性，能腐蚀大多数金属。在pH=4时，即便含0.1μg·L-1以下的低浓度H2S,也能嗅到其臭味。H2S是一种毒性强的气体，当空气中含有0.5mg·L-1时，就能使人产生慢性中毒。含H2S的水对鱼类也有害。
气体在水中的溶解度，除决定于该气体的本性，也和外界条件如温度和压力关系极大。水的温度越高，气体溶解度越小。水面上某气体的分压越小，则该气体在水中的溶解度也越小。温度利气体分压对气体溶解度的这种影响，是从水中去除溶解气体的依据。现将主要的几种除气方法简述如下。
(一)曝气
当水中某气体的浓度大于与空气中该气体平衡时的浓度时，该气体就要从水中逸出而被排除，曝气原理即在于此。曝气是使需处理的水与空气充分接触，让水中所含的二氧化碳、甲烷、碗化氢等气体逸出水相，与此同时，水中的溶氧量可能增大。单位时间内水与空气接触的面积越大，氧气的吸收和其它气体的排除就越快。因此，常将水分散成薄层或细滴，以增大水与空气的接触面积，或向水中通入气泡，使空气与水密切接触。水层越薄或冰滴越细，曝气的时间越长，其效果也就越好(见表2-7)。
在离子交换法除盐过程中，水经强酸型阳离子交换器后呈酸性，下一步在进入阴离子交换器前，为了提高除硅效果和树脂利用率，让水先进入除碳器以除去水中的二氧化碳(游离碳酸)。常用的除碳器就是一种上爆气设备(见图2-31)，水从塔的上部层
旋状(薄膜状)地喷洒下来，从塔的下部由鼓风机吹入空气，使水与空气充分接触，以除去CO2。
(二)水的除氧
1.热力除氧
热力除氧是引入具有一定压力的蒸气，将水加热至沸腾，水中的氧因情解度减小而逸出。逸出的氧随少量未凝结的蒸气一起排川。图2-32为热力喷雾式除氧器。它是锅炉给水除氧的主要方法。
2.真空除氧
这是利用减小水面上空气相的总压从而减小氧的分压，来降低氧和其它气体在水中的溶解度，图2-33为真空除氧示意图。
在真空除氧器中，进水经过喷管或喷嘴均匀地流经填料，在低压下被骤然蒸发，同时降去水中气体。这种方法效率较高，可使溶解氧降低至0.3~0.7ppm。此值足以防止冷却水系统的腐蚀，但对锅炉给水仍不符合要求。此时可以将热力除氧和真空除氧
两种方法结合起来使用，称为“真空热力综合除氧”，,可用原有热力除氧的设备，再加一真空系统即可。将欲除氧的低温水经热换加热至约45℃后进人真空喷雾式除氧器，这种复合方法能使体的去除率很高，详见下页表。
此法需要增加少许设备，若利用余热来加热水，综合考虑可节约能源，且操作方便，但对于设备及管道阀门等的密封性要中基严格的。
3.化学除氧
加入化学药剂使之与溶解氧反应而除去水中氧的方法叫做水内化学除氧。
1)铁屑除氧使水经过铁屑过滤器，铁屑被溶解氧氧化从而将水中的溶解氧除去:
3Fe+2O2→FeO4
此法约可除氧50%左右。
2)加反应试剂除氧常用的反应试剂有亚硫酸钠、亚硫酸、氢氧化亚铁及联胺(N2H4)等，它们都是还原剂。例如亚硫酸钠还原氧的反应是:
2Na2SO3+O2→2Na2SO4
运行中按过剩SO3²- 来控制加试剂量(约保持过剩量10~40pm)。
采用联胺时不会增加水中含盐量:
N2H4+O2→N2+2H2O
但联胺易挥发，有毒，对人呼吸系统及皮肤有损害。它在空气最大允许浓度为1mg·L- 1。
加反应试剂法除氧设备简单、操作方便、除氧效果良好，但药剂费用较贵，因此较少单独使用。
4.氧化还原树脂除氧
近几年在国外已采用氧化还原树脂除氧的方法。我国于1982年通过鉴定，1985年开始应用于工业生产中。这也属于化学除氧，不过氧化、还原反应在树脂上进行。所用的树脂有很多类型如醌型、吡啶型、巯基型等，它能与O2发生氧化还原反应。Y-12-06型氧化还原树脂其反应原理为:
失效树脂可用肼加以再生：
在低温(O℃以上)即能除氧，出水含氧2~100ppb,操作也较方便，再生剂水合腓排放浓度为0.02mg·L- 1,符合国家规定的充许排放浓度(<0.1mg·L- 1) 。国内已有不少单位使用。但此类树脂价格昂贵，且因肼有毒，对于直接用汽的蒸气锅炉不宜使用。
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.jpg "压力通风型曝气装置示意图")
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.jpg "反应原理")
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