水處理軟化膜

『壹』 有什麼常用的軟化水處理方法

本發明公開了一種高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，將電解槽分隔成陽極室和陰極室，並分別置有陽極板和陰極板;根據I≥1.01Qη(M+2M2)得到電流，待軟化的水流經陰極室，通電後，在陰極室內形成強鹼性區域，體系pH≥10，產生的OH‑，使Ca2+生成CaCO3晶體，Mg2+生成Mg(OH)2晶體，且隨著pH值的增大，碳酸鈣晶體的zeta電位降低，晶體聚團行為加強而訊速形成晶核;過飽和的晶體懸浮液隨水流流出電解室的過程中，以此晶核為生長點並迅速成長，實現自發結晶，再進行沉降或過濾，即完成軟化。本發明計算出適宜電流值，將水中鈣鎂離子一次性除去，且在處理過程中陰極板上幾乎不會附著水垢，電能利用效率高達90%，極大提高了設備的處理能力和便於實現數字化和自動化控制。
權利要求書
1.一種高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，其特徵在於，包括以下步驟：
(1)通過隔膜或細孔板將電解槽分隔成陽極室和陰極室，並將陽極板和陰極板分別置於陽極室和陰極室中;
(2)通一電流，所述的電流根據I≥1.01Qη(M+2M2)計算得到，其中，I為電極板的電流，單位：A;η為目標軟化率，單位：1;Q為陰極室的水流量，單位：L/s;當M0>M1時，M=M0;當M0[(M0+M2)/(M1+M2)]時，M=2M1-M0;M0為待軟化水的鹼度，單位：mgCaCO3/L;M1為待軟化水的鈣硬度，單位：mgCaCO3/L;M2為待軟化水的鎂硬度，單位：mgCaCO3/L;
(3)待軟化的水流經陰極室，通電後，在陰極室內形成強鹼性區域，體系pH≥10，電解產生的OH-，與HCO3-反應生成CO32-，然後與水體中的Ca2+結合生成CaCO3晶體;與Mg2+結合生成Mg(OH)2晶體，且隨電解的繼續，陰極液pH值增大，CaCO3晶體的zeta電位降低，晶體聚團行為加強而迅速形成晶核，隨高速水流流出陰極室的過飽和CaCO3和Mg(OH)2懸浮液以此晶核為生長點並迅速成長，實現自發結晶，生成肉眼可見的固體顆粒物，懸浮於水中，再進行沉降或過濾，即完成軟化。
2.根據權利要求1所述的高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，其特徵在於，還包括在M0[(M0+M2)/(M1+M2)]時，向陰極液中通入足量空氣或二氧化碳。
3.根據權利要求2所述的高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，其特徵在於，常溫常壓下通入空氣的流量根據Q1=0.61Q(M1-M0)計算得到，其中，Q1為向陰極室通入空氣的流量，單位：L/s。
4.根據權利要求2所述的高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，其特徵在於，常溫常壓下通入CO2的流量根據Q0=2.45Q(M1-M0)·10-4計算得到，其中，Q0為向陰極室通入CO2的流量，單位：L/s。
5.根據權利要求1所述的高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，其特徵在於，所述的陽極板為碳電極、貴金屬電極或鈦基金屬氧化物電極中的一種;所述的陰極板為定型導電材料中的一種。
6.根據權利要求1所述的高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，其特徵在於，所述的隔膜為陰離子交換膜、陽離子交換膜、雙極膜、石棉纖維膜、無紡布、化纖濾布或陶瓷隔膜中的一種;所述的細孔隔板為帶有微小細孔且不影響導電的塑料薄板。
7.一種利用權利要求1～6所述的高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法軟化硬水的裝置。
8.根據權利要求7所述的軟化硬水的裝置，其特徵在於，至少在所述的陰極室的兩端分別設有進水口和出水口，在所述的進水口上設有空氣或二氧化碳補氣口，在所述的出水口上連有過濾器或沉降池。
9.根據權利要求8所述的軟化硬水的裝置，其特徵在於，在所述的出水口與所述的過濾器或沉降池之間設有第一氣液分離器。
10.一種軟化硬水的系統，其特徵在於，將若干個權利要求8所述的電解槽並聯、串聯或串並復合連接，且在陰極室出水口的匯集處設有第二氣液分離器。
說明書
一種高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法及其裝置
技術領域
本發明屬於電化學軟化水技術領域，特別涉及一種高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法及其裝置。
背景技術
利用電化學技術進行水體脫鹽除垢處理，早在2006年就有文獻(Desalination,2006,201:150)報道，隨後也有不少國內文獻及專利(西安交通大學學報,2009,43(5):104;專利公開CN105523611A、CN204198498U)報道過，並在工程實踐中得到一定程度的應用。相比於傳統的消石灰軟化法，電化學脫鹽軟化水技術佔地空間小、處理速度快、不需要使用絮凝劑無二次污染、廢棄固體物少，操作簡單方便，可實現數字化控制，具有很高的經濟效益和環境效益。用於冷卻循環水的除垢防垢領域，與以往傳統的化學加葯方法以及電磁技術、超聲波技術相比，電化學技術的優點在於能夠將水中的成垢的鈣鎂離子以水垢沉積的方式從水中取出，並能提高濃縮倍數，達到節水減排的目的。
現有的電化學設備主要用於冷卻循環水的除垢防垢領域，為提高除垢效率，中國專利公開CN105621538A、CN201923867U及CN105329985A等專利對電化學除垢設備進行了相應的優化設計，其創新點在於充分優化電化學設備內部結構，擴大陰極面積，簡化操作，提高設備的處理效率與處理能力。
為了擺脫極板面積大小的限制因素，以色列文獻(Desalination,2010,263:285;Journal of Membrance Science,2013,445:88)提出了一種新的處理方法，利用陽離子交換膜將電解槽分隔為陽極室與陰極室，將待處理的水流經陰極室後，引入外部結晶器內進行誘發結晶以提高極板處理能力，電能利用率達到50%。中國專利CN204198498U利用刮刀刮掉陰極板垢以提供微小晶核增加結晶比表面積，雖在一定程度上提高了電能的利用率，但其電能利用率依舊偏低，一是增加了陰極動力旋轉部分的電耗，二是由於其輔助電極接正電且在陰極室內，其表面必定會析氧(氯)而產生H+，可消耗陰極產生的部分OH-而導致電能利用率降低，另外其在後續工藝中提及需添加絮凝劑造成二次污染及處理成本的增加，另外其設備內腔底部沒有隔膜將陰陽兩室分開，而其實施例中陽極室酸性水一直往復循環部分H+必會進入陰極室，也會降低電能的利用率。生活中大部分水體都是硬水即鹼度小於硬度(等同於重碳酸根的含量低於鈣鎂量)，故在不補加二氧化碳的情況下不能完全消除硬度。專利CN106277369A雖也提及陰陽極間加隔膜，但同樣要求陰極室出水口需連接一外部結晶器誘發結晶，結晶器體積龐大且時效性低，因無二氧化碳的補給同樣存在硬度水條件下不能完全消除硬度達到徹底軟化水的目的。
發明內容
本發明的第一目的是提供了一種高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，向電解槽中通入電流，使得陰極室內形成強鹼性區域，利用電解產生的OH-，使得Ca2+生成CaCO3晶體，與Mg2+生成Mg(OH)2晶體，並隨著電解的進行，陰極室pH值增大，碳酸鈣晶體聚團行為加強而迅速形成晶核，使得過飽和的CaCO3和Mg(OH)2懸浮液高效自發結晶，避免了誘發結晶和外加絮凝劑而帶來的二次污染，減少了工序步驟，而且時間上也快很多，投資少、設備佔用空間也少，處理能力大。
本發明的第二目的是提供了一種利用上述高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法軟化硬水的裝置及其系統，向電解槽中通入電流，使得陰極室內形成強鹼性區域，利用電解產生的OH-，使得Ca2+生成CaCO3晶體，與Mg2+生成Mg(OH)2晶體，並隨著電解的進行，陰極室pH值增大，CaCO3晶體聚團行為加強而迅速形成晶核，使得過飽和的CaCO3和Mg(OH)2懸浮液高效自發結晶，避免了誘發結晶和外加絮凝劑而帶來的二次污染，減少了工序步驟，而且時間上也快很多，投資少、設備佔用空間也少，處理能力大。
本發明的技術方案如下：
一種高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，包括以下步驟：
(1)通過隔膜或細孔板將電解槽分隔成陽極室和陰極室，並將陽極板和陰極板分別置於陽極室和陰極室中;
(2)通一電流，所述的電流根據I≥1.01Qη(M+2M2)計算得到，其中，I為電極板的電流，單位：A;η為目標軟化率，單位：1;Q為陰極室的水流量，單位：L/s;當M0>M1時，M=M0;當M0[(M0+M2)/(M1+M2)]時，M=2M1-M0;M0為待軟化水的鹼度，單位：mgCaCO3/L;M1為待軟化水的鈣硬度，單位：mgCaCO3/L;M2為待軟化水的鎂硬度，單位：mgCaCO3/L;
(3)待軟化的水流經陰極室，通電後，在陰極室內形成強鹼性區域，體系pH≥10，電解產生的OH-，與HCO3-反應生成CO32-，然後與水體中的Ca2+結合生成CaCO3晶體;與Mg2+結合生成Mg(OH)2晶體，且隨電解的進行陰極室pH值的增大，CaCO3晶體的zeta電位降低，晶體聚團行為加強而迅速形成晶核，隨高速水流流出陰極室的過飽和CaCO3和Mg(OH)2懸浮液以此晶核為生長點並迅速成長，實現自發結晶，生成為肉眼可見的固體顆粒物，懸浮於水中，再進行沉降或過濾，即完成軟化。
優選為，還包括在M0[(M0+M2)/(M1+M2)]時，向陰極液中通入足量空氣或二氧化碳。
優選為，常溫常壓下通入空氣的流量根據Q1=0.61Q(M1-M0)計算得到，其中，Q1為向陰極室通入空氣的流量，單位：L/s。
優選為，常溫常壓下通入CO2的流量根據Q0=2.45Q(M1-M0)·10-4計算得到，其中，Q0為向陰極室通入CO2的流量，單位：L/s。
優選為，所述的陽極板為碳電極、貴金屬電極或鈦基金屬氧化物電極中的一種;所述的陰極板為不銹鋼、鑄鐵、石墨、鋁或銅等定型導電材料中的一種。
優選為，所述的隔膜為陰離子交換膜、陽離子交換膜、雙極膜、石棉纖維膜、無紡布、化纖濾布或陶瓷隔膜中的一種;所述的細孔隔板為帶有微小細孔且不影響導電的塑料薄板，如聚四氟乙烯塑料薄板。
本發明還公開了一種利用上述的高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法軟化硬水的裝置。
優選為，至少在所述的陰極室的兩端分別設有進水口和出水口，在所述的進水口上設有空氣或二氧化碳補氣口，在所述的出水口上連有過濾器或沉降池。
優選為，在所述的出水口與所述的過濾器或沉降池之間設有第一氣液分離器，用來收集綠色能源—氫氣。
本發明還公開了一種軟化硬水的系統，將若干個上述的電解槽並聯、串聯或串並復合連接，且在陰極室出水口的匯集處設有第二氣液分離器，用來收集綠色能源—氫氣。
與現有技術相比，本發明的有益效果如下：
一、本發明的一種高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，通過I≥1.01Qη(M+2M2)計算出一適宜電流，使得陰極室內形成強鹼性區域，體系pH≥10，利用電解產生的OH-，使得Ca2+生成CaCO3晶體，與Mg2+生成Mg(OH)2晶體，並隨著電解的進行，陰極室pH值增大，CaCO3晶體聚團行為加強而迅速形成晶核，流出陰極室的過飽和懸浮液以此晶核為生長點高效自發結晶，實現將水中大部分或全部鈣鎂離子一次性除去，且在陰極板上不會附著水垢，無需誘發結晶和外加絮凝劑，避免了二次污染，減少了工序步驟，具有軟化效率稿，投資少、設備佔用空間少，處理能力大等優點;
二、本發明的一種高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，還根據Q1=0.61Q(M1-M0)計算通入空氣的流量和根據Q0=2.45Q(M1-M0)·10-4計算通入二氧化碳的流量，以提供足夠量的HCO3-，達到所需軟化率;
三、本發明的一種高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，根據通入電流的計算公式和通入空氣或二氧化碳的計算公式，計算出電流值及通入空氣或二氧化碳的速率，便於實現數控化和自動化，使用清潔電能作為唯一的「處理劑」，無色環保無污染。

『貳』 水的軟化處理方法有哪些

軟化處理的基本方法有三種。
    (1) 化學軟化法 就是在水中加入一些葯劑，從而把水中的鈣、鎂離子轉變為難溶的化合物，並使其沉澱析出。如石灰軟化法等。
    (2) 離子交換軟化法  利用離子交換劑活件基團中的H+、Na+等陽離子與水中的硬度成分Ca2+、Mg2+以達到軟化的目的。
    (3) 熱力軟化法就是將水加熱到100℃或100℃以上，在煮沸過程中，使水中的鈣、鎂的碳酸氫鹽轉變為CaCO3和Mg(OH)2沉澱去除。熱力軟化法只能基本上除去碳酸酸鹽硬度，而不能去除非碳酸型硬度。
    此外，還有電滲析軟化法等，但通常使用的主要方法是離子交換軟化法和化學軟化法。

『叄』 反滲透和納濾的區別是什麼

反滲透（RO）和納濾（NF）技術都是凈水設備進行水處理方式，凈水設備一般以這兩個技術做出的反滲透膜和納濾膜進行區分，兩者有以下區別：

1、過濾精度不同

反滲透可以脫除最小的溶質，分子量小於0.0001微米，由於高的過濾精度，可以濾除水中的細菌和各種雜質，一般用於家庭純凈水、工業超純水和醫療超純水的製造。納濾可脫除分子量在0.001微米左右的溶質，用於過濾精度要求稍低的環境，一般用於水軟化、微污染脫鹽和工業純水的製造。

2、脫鹽率不同

反滲透技術的脫鹽率在99.5% ，能有效截流所有溶解鹽份及各種分子量大於＞100的有機物，同時允許小分子團通過。納濾系統採用的是錯流過濾的方式，脫鹽率在80到90%之間，主要應用於大分子物質的濃縮和純化。

3、產生的「廢水」比例不同

反滲透和納濾都是通過加壓、加電的方式凈化水，但反滲透技術由於膜的構成不同，反滲透產生的廢水在1:2—1:3，納濾的廢水比在1:1，以省水和環保方面來說，反滲透技術更加耗費資源，納濾技術相比具有部分去除單價離子、過程滲透壓低、操作壓力低、省能等優點。

(3)水處理軟化膜擴展閱讀

超濾（UF）和微濾（MF）

超濾和微濾也是凈水設備進行水處理的方式。

1、超濾的過濾精度在0.001—0.1微米，用壓差的膜法分離技術，可濾除水中的鐵銹、泥沙、懸浮物、膠體等，過濾流量大，使用成本低，但無法消除水中的部分雜質和病菌，常用於制葯工業、食品工業、電子工業。

2、微濾的過濾精度在0.1—50微米，只能過濾水中的泥沙、鐵銹等大顆粒雜質，是簡單的粗過濾，常用於微電子行業超純水的終端過濾，各種工業給水的預處理。

『肆』 水質比較臟,用納濾好還是反滲透好

單純的環境水質不來能用"臟"字來表自示，因為臟水是污水的代名詞。只能說環境水質中某些指標不符合飲用水或其他用水的水質標准，不是你所說的那種制水設備好與不好的問題，至於採用哪種制水系統設施好，首先要已知水源水水質情況，依據水質分析化驗結果來確定哪種系統設備適合該水源水水質的製取，目的是要讓制水系統設備出水符合相關的水質標准...。一傑水質

『伍』 水處理軟片膜什麼材料製造的

首先是來要備好高純度的水處理膜的材自料——高密度聚乙烯膜，也就是RO塑料膜。這是製造水處理膜的關鍵材料。
具體的製造工藝是這樣的：兩個軸平行、能有轉速差的轉動圓筒安裝在固定支架。一個筒用於釋放（繞出）RO，另一個用於卷收拉好的膜。
兩個筒的轉速差的大小決定了拉出的RO膜上孔隙的大小。放（繞出）得越慢，拉（卷收）得越快，這樣拉出的RO膜上的孔隙就大，反之則孔隙小。這個孔隙決定了水處理能達到的要求情況。
以前是靠變速箱實現速度差，現在通過變頻電機就可以了。
當然我這個說的是工藝的基本原理，在工程上實現還是要好好設計的，但是難度不大。
本回答由提問者推薦

『陸』 納米膜的納濾膜應用

納濾膜的這些性能決定了其在飲水處理中特有的廣闊的應用，簡述如下。
① 軟化：膜軟化水主要是利用納濾膜對不同價態離子的選擇透過特性而實現對水的軟化。膜軟化在去硬度的同時，還可以去除其中的濁度、色度和有機物，其出水水質明顯優於其他軟化工藝。而且膜軟化具有無須再生、無污染產生、操作簡單、佔地面積省等優點，具有明顯的社會效益和經濟效益。
膜軟化在美國已很普遍，佛羅里達州近10多年來新的軟化水廠都採用膜法軟化，代替常規的石灰軟化和離子交換過程。近幾年來，隨著納濾性能的不斷提高，納濾膜組件的價格不斷下降，膜軟化法在投資、操作、維護等方面已優於或接近於常規法。
② 用於去除水中有機物：納濾膜在飲水處理中除了軟化之外，多用於脫色、去除天然有機物與合成有機物（如農葯等）、三致物質、消毒副產物（三鹵甲烷和鹵乙酸）及其前體和揮發性有機物，保證飲用水的生物穩定性等。
納米膜分離技術是近年來發展起來的膜分離技術，是指膜的納米級分離過程。其通過截留相對分子量為300~100000(被分離物料粒徑相當於0.3~100納米)的膜進行分離、純化，包括了納濾和部分超濾技術所能分離的量程范圍，也是一種以壓力為驅動的膜分離過程。由於納米膜分離技術的截斷物質相對分子量范圍比反滲透大，而比部分超濾小，因此，納米膜分離技術可以截留能通過超濾膜的部分溶質，而讓不能通過反滲透膜的物質通過，從而有助於降低目的截留溶質的損失。這種技術具有操作方便、處理效率高、無污染、安全和節能等諸多優點。

『柒』 水處理系統，軟化器和阻垢劑的作用

水質軟化器應該是反滲透設備吧。阻垢劑是一個總稱，他能達到的回效果及領域非常廣泛答，不知道你是使用在那個方面，單獨就你說的這兩樣，我感覺這個阻垢劑應該是鍋爐使用的阻垢劑，軟化器應該是對鍋爐使用水前的處理，就是做成軟化水使水內金屬離子減少。

『捌』 軟化水處理設備原理是什麼

由於水的硬度主要由鈣、鎂形成及表示，故一般採用陽離子交換內樹脂(軟水器)，將水中的容Ca2+、Mg2+（形成水垢的主要成份）置換出來，隨著樹脂內Ca2+、Mg2+的增加，樹脂去除Ca2+、Mg2+的效能逐漸降低。

當樹脂吸收一定量的鈣鎂離子之後，就必須進行再生，再生過程就是用鹽箱中的食鹽水沖洗樹脂層，把樹脂上的硬度離子在置換出來，隨再生廢液排出罐外，樹脂就又恢復了軟化交換功能。

由於水的硬度主要由鈣、鎂形成及表示由於水的硬度主要由鈣、鎂形成及表示鈉離子交換軟化處理的原理是將原水通過鈉型陽離子交換樹脂，使水中的硬度成分Ca2+、Mg2+與樹脂中的Na+相交換，從而吸附水中的Ca2+、Mg2+，使水得到軟化。

『玖』 反滲透膜最常遇到的問題是什麼要注意些什麼

反滲透系統中生物污染是膜系統中最嚴重且最常見的污染，生物污染形成生物粘膜後吸附水中的雜質，為下一代細胞提供養料。生物污染導致膜系統產水量下降，運行壓力增加，拖延率降低，甚至會嚴重到發生望遠鏡現象和機械損壞。反滲透系統的殺菌劑分為氧化性殺菌和非氧化性殺菌劑。隨著反滲透膜不斷用在中水回用系統中，生物粘泥成了主要污染源。

『拾』 硬度過高的水進行軟化處理主要包括哪些軟化法

高硬度原水水質軟化，最好採用一傑環保生產的兩級串聯軟化，同時設備還需要釆用先進的逆流再生工藝，才能滿足軟化水的合格率…。