離子交換樹脂軟化水的方法

① 軟化水裝置操作方法

軟水器的工作過程軟化水設備工作流程示意圖，一般由下列幾個步驟循環組成：反洗、吸鹽(再生)、慢沖洗(置換)、快沖洗五個過程。不同軟化水設備的所有工序非常接近，只是由於實際工藝的不同或控制的需要，可能會有一些附加的流程。任何以鈉離子交換為基礎的軟化水設備都是在這五個流程的基礎上發展來。自動軟化器運行程序：
A.運行(工作)
原水在一定的壓力(0.2-0.6Mpa)、流量下，通過控制器閥腔，進入裝有離子交換樹脂的容器(樹脂罐)，樹脂中所含的Na+與水中的陽離子(Ca2+，Mg2+，Fe2+……等)進行交換，使容器出水的Ca2+，Mg2+離子含量達到既定的要求，實現了硬水的軟化。
B. 反洗
樹脂失效後，在進行再生之前，先用水自下而上的進行反洗。反洗的目的有兩個，一是通過反洗，使運行中壓緊的樹脂層松動，有利於樹脂顆粒與再生液充分接觸;一是使樹脂表面積累的懸浮物及碎樹脂隨反洗水排出，從而使交換器的水流阻力不會越來越大。
C. 再生吸鹽
再生用鹽液在一定濃度、流量下，流經失效的樹脂層，使其恢復原有的交換能力。
D. 置換(慢速清洗)
在再生液進完後，交換器內尚有未參與再生交換的鹽液，採用小於或等於再生液流速的清水進行清洗(慢速清洗)，以充分利用鹽液的再生作用並減輕正洗的負荷。
E. 正洗(快速清洗)
目的是清除樹脂層中殘留的再生廢液，通常以正常流速清洗至出水合格為止。
F. 再生劑箱注水
向再生劑箱中注入溶液再生一次所需鹽量的水。

② 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。

③ 軟化水設備中離子交換樹脂的分類及再生方法

①離子交換樹脂根來據其自基體的種類可分為：苯乙烯系樹脂和丙烯酸系樹脂。樹脂中的化學活
性基團的種類決定了樹脂的主要性質和類別。首先區分為陽離子樹脂和陰離子樹脂兩大類，
它們可分別與溶液中的陽離子和陰離子進行離子交換。陽離子樹脂又分為強酸性和弱酸性兩
類，陰離子樹脂又分為強鹼性和弱鹼性兩類 （或再分出中qiang酸和中qiang鹼性類）。②
離子交換樹脂的再生方法再生劑的種類應根據樹脂的離子類型來選用，並適當地選擇價格較
低的酸、鹼或鹽。1、大孔吸附樹脂簡單再生的方法是用不同濃度的溶劑按極性從大到小剃
度洗脫，再用2~3BV的稀酸、稀鹼溶…

④ 怎樣制軟化水

軟化水設備主要的工作原理就是利用陰陽離子軟化。讓原水通過陰陽離子轉化器，除去專水中的，鈣，鎂屬，鈉等離子。出來的水就只是水分子了。沒有其他的分子，那麼就可以有效的防止水垢。

在進水為深井水或者水源硬度很大的情況下，使用軟化水設備的作用是去除水中的鈣、鎂離子含量，使水中鈣鎂離子減少。如果沒有軟水器或軟水器失效，沒有及時用鹽再生樹脂，鈣、鎂鹽在反滲透膜表面因濃度急劇升高而形成難溶於水的沉澱物，堵塞反滲透膜孔，使反滲透膜的使用壽命縮短，增加設備的維護成本。

日常生活中是一般不會用到。現在軟化水設備已經被廣泛應用於鍋爐軟化水中，因為燒鍋爐用的水以前都是直接用自來水，後來縷縷發生鍋爐爆炸。那是因為水在鍋爐底部結一層厚厚的水垢而引發的。

⑤ 如何使用樹脂進行水的軟化

軟化樹脂應該如何使用？

軟化樹脂的使用方法，主要分為四個部分，分別是填裝、反版洗、再生、清洗權，下面為大家詳細的介紹軟化樹脂的使用方法：

填裝：

1.先將干凈的水放入樹脂罐當中，高度在樹脂罐的三分之一左右，可以有效的防止樹脂與樹脂罐發生碰撞，造成樹脂的損壞。

2.將樹脂從樹脂罐頂部放入，然後對樹脂進行反洗，時間大概在30分鍾左右。

3.排水至液面高於樹脂層5cm，進氣混合樹脂15～20分鍾。

4.啟動設備，檢測正洗效果和出水電導率，如果數據正常，且產水能夠達標，即可正常使用。

反洗：

樹脂在工作一段時間之後，樹脂上會有很多雜質，為了樹脂的更好的使用，需要將這些雜質清除，一般的步驟是：從交換柱的底部進水，從頂部出水，對樹脂進行反洗，直至出水清澈為止。

再生：

使用一定濃度的食鹽水清洗樹脂，（實驗證明清洗的效果要比浸泡的效果更好）流速不能太快，一般再生的流速在10~15m/h左右，一般需要清洗半個小時左右，再生時需要根據實際的情況來決定清洗的時間。

清洗：

在食鹽水清洗之後，使用與食鹽水相同的流速進行沖洗，將樹脂中的鹽全部清洗干凈，這個過程也是樹脂再生的過程之一，所以很多人將這個過程叫做置換，時間大概一下30分鍾左右。

⑥ 關於離子交換樹脂跟軟化水

強鹼性陰離子交復換樹脂是在苯乙制烯共聚交聯結構的高分子基體上帶有季銨基[-N（CH3）3]的離子交換樹脂，其鹼性相當於季銨鹼，它在酸性、中性，甚至鹼性介質中都顯示離子交換功能。本產品具有機械強度好、耐熱性能高等特點。本產品原牌號717#。主要用於純水、高純水制備、廢水處理、生化製品取等。
強酸性陽離子交換樹脂是在苯乙烯共聚交聯結構的高分子基體上帶有磺酸基（-SO3H）的離子交換樹脂，它在鹼性、中性，甚至酸性介質中都顯示離子交換功能。本產品具有交換容量高、交換速度快、機械強度好等特點。本產品原牌號732#。主要用於硬水軟化、純水制備、濕法冶金、稀有元素分離等。
源於
http://www.hydecanme.com

⑦ 如何軟化水

一、離子交換法

家用軟化水設備是應用離子交換技術，通過樹脂上的功能離子與水中的鈣、鎂離子進行交換，從而吸附水中多餘的鈣、鎂離子，達到去除水垢(碳酸鈣或碳酸鎂)的目的。

二、物理打包法

利用納米晶高能聚合球體，把水中鈣、鎂離子、碳酸氫根等打包產生不溶於水的納米級晶體，從而抑制水垢的生產，納米晶軟水機不用電、不費水、不用鹽、不用任何化學添加劑，在高效抑垢的同時保留對人體有益的礦物質和微量元素，是一種綠色環保的軟水機，解決了現軟化技術多方面的缺陷。

(7)離子交換樹脂軟化水的方法擴展閱讀：

軟水有如下的作用:

一、防止水管道、熱水器、咖啡機，加濕器、蒸汽電熨斗、浴缸、淋浴噴頭、抽水馬桶等家庭器具積留水垢、經常堵塞、熱效率低等現象。

二、煮咖啡、沖茶葉，口感獨特，味道純正。養花，延長開花期，綠葉無斑點，花朵艷麗。養魚，預防各類魚類疾病。軟水煮飯飽滿、蓬鬆、口感好；衛生器具，晶瑩剔透，無污漬斑點。

三、延長豆腐保質期，豆漿更香濃，豆芽不需生長素，長勢粗壯。洗菜，清除農葯成分，延長蔬菜保鮮期。煮飯，縮短時間，米粒松軟光潤、麵食不易膨脹。烹調，保持蔬菜的天然口感和營養成分。

四、洗衣，預防靜電、脫色、變型，清洗餐具，潔凈無水漬，提高器皿光澤度。清洗廚房浴室，強勁去污、除異味。具有較強的去污力。軟水洗滌衣物纖維，不會發硬，發脆，節約洗滌用品。

五、軟水從根本上消除了水鹼，使設備安全運行，節省經費支出，減少水設備及水管道維修費60%以上，減少熱水燃料費30%以上，減少洗滌劑購置費50%以上。

⑧ 樹脂軟化水的原理！謝謝

離子交換樹脂對溶液中的不同離子有不同的親和力，對它們的吸附有選擇性。各種離子受樹脂交換吸附作用的強弱程度有一般的規律，但不同的樹脂可能略有差異。主要規律如下：
(１) 對陽離子的吸附
高價離子通常被優先吸附，而低價離子的吸附較弱。在同價的同類離子中，直徑較大的離子的被吸附較強。一些陽離子被吸附的順序如下：
Fe3+ > Al3+ > Pb2+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > H+
(２) 對陰離子的吸附
強鹼性陰離子樹脂對無機酸根的吸附的一般順序為：
SO42－> NO3－ > Cl－ > HCO3－ > OH－
弱鹼性陰離子樹脂對陰離子的吸附的一般順序如下：
OH－> 檸檬酸根3－ > SO42－ > 酒石酸根2－ >草酸根2－ > PO43－ >NO2－ > Cl－ >醋酸根－ > HCO3－
(３) 對有色物的吸附
糖液脫色常使用強鹼性陰離子樹脂，它對擬黑色素(還原糖與氨基酸反應產物)和還原糖的鹼性分解產物的吸附較強，而對焦糖色素的吸附較弱。這被認為是由於前兩者通常帶負電，而焦糖的電荷很弱。
通常，交聯度高的樹脂對離子的選擇性較強，大孔結構樹脂的選擇性小於凝膠型樹脂。這種選擇性在稀溶液中較大，在濃溶液中較小。

⑨ 鍋爐用鈉離子交換樹脂罐軟化水用什麼方法檢測達標

鍋爐水來處理軟化器運行(制水)是否自正常,是以軟化器出水的水質分析化驗結果來確定,如化驗軟水總硬度≥0.03mmol/L,就必須啟動軟化器的再生程序,當軟化器再生工藝完成,軟化器出水水質硬度合格(總硬度﹤0.03mmol/L以內)此時設備又恢復正常制水狀態。在你私信中我以發了相關水質硬度測試劑的圖片與使用說明,請注意查看…。一傑水質

⑩ 軟化水實驗的離子交換樹脂

如果只是軟化水，除去水中的鈣鎂離子，只能選強酸性的陽離子交換樹脂，回001X7也就是732樹脂，
還有一種答常用的就是D001，兩種樹脂都可以達到同樣的交換效果。
區別是D001是大孔型的樹脂抗有機物污染能力較強。001X7是凝膠型的，工業上最常用的就是這一種。