⑴ 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。
⑵ 石灰軟化處理後水質有何變化
水質中難容的Ca，Mg離子濃度降低，處理後的水更適合飲用。石灰軟化處理是將石灰[Ca(OH)2 ]加入水中，與水中的硬度成分起反應，生成難溶的CaCO3，或其他難溶的鹼性物質[如Mg(OH)2 ]，使其沉澱析出，以達到軟化的目的。軟化反應過程如下所示：
Ca(OH)2 + CO2 ? CaCO3 ↓ + H2 O
Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 ? 2CaCO3 ↓ + 2H2 O
Ca(OH)2 + Mg(HCO3)2 ? 2CaCO3 ↓ + MgCO3 + 2H2 O
Ca(OH)2 + MgCO3 ? CaCO3 ↓ + Mg(OH)2 ↓
熟石灰加入水中，首先與CO2起化學反應，然後再與Ca(HCO3)2以及Mg(HCO3)2 起反應。便是與Ca(OH)2 與Ca(HCO3)2和Ca(OH)2 與Mg(HCO3)2 的反應產物不同，由於MgCO3 的溶解度比CaCO3大得多，故要使Mg2+反應生成難溶的Mg(OH)2才會沉澱出來，所以石灰的消耗量也大，需增加一倍。
當水中的鹼度大於硬度時，此時水中含有鈉鹽鹼度，例如NaHCO3，因此，通常採用石灰－石膏軟化法，在進行軟化的同時，還可以降低水的鈉鹽鹼度，反應如下：
2NaHCO3 +CaSO4 + Ca(OH)2 ＝2CaCO3 ↓ + Na2 SO4 + 2H2 O
石灰軟化處理後，殘留暫硬可達到0.4~0.8mmol/L，殘留鹼度達0.8~1.2mmol/L，殘留鐵<0.1mg/L；可除COD25%，除硅酸鹽30%~35%。
雖然石灰軟化除去硬度還不夠徹底，操作條件也不大好，但由於石灰價格低廉，來源寬廣，因此，常常被用於原水中碳酸鹽硬度較高、非碳酸鹽硬度較低，且又不要求深度軟化的場所。
⑶ 怎麼把硬水變成軟水
1. 煮沸法（只適用於暫時硬水）
煮沸暫時硬水時的反應：
Ca(HCO3)2 =CaCO3 +H2O+CO2
Mg(HCO3)2 =MgCO3 +H2O+CO2
由於CaCO3不溶，MgCO3 微溶，所以碳酸鎂在進一步加熱的條件下還可以與水反應生成更難溶的氫氧化鎂：
MgCO3 +H2O = Mg(OH)2 +CO2
由此可見水垢的主要成分為CaCO3和Mg(OH)2
2. 石灰——純鹼法 (工業用)
在這種方法中，暫時硬度加入石灰就可以完全消除，HCO3-都被轉化成CO32-。而鎂的永久硬度在石灰的作用下會轉化為等物質的量的鈣的硬度，最後被去除。反應過程中，鎂都是以氫氧化鎂的形式沉澱，而鈣都是以碳酸鈣的形式沉澱。
Ca2+(aq) --石灰-蘇打法--> CaCO3(s)
Mg2+(aq)--石灰-蘇打法--> Mg(OH)2(s)
3. 離子交換法
這種方法中用到的離子交換劑，有無機和有機兩種。無機離子交換劑，如沸石等；有機離子交換劑包括：碳質離子交換劑——磺化酶，陰陽離子交換樹脂等。而且一般的離子交換劑在失效後還可以再.
4.蒸餾（最純凈的）
⑷ 請教高硬度的地下水如何做軟化處理
隨著國內工業的不斷發展，將高硬度的地下水凈化成軟化水已經出現了一體化的軟化水設備，過程全自動，無需專人操作，省時省力。
⑸ 石灰法可以軟化永久硬水嗎
永久硬水是指經過煮沸處理也不能軟化的水。這時水中的鈣、鎂、鐵等離子與硫酸根離子與氯離子共存，生成溶解性鹽從而不能沉澱分離，即不能生成軟水。永久硬水的硬度稱為永久硬度，並稱為碳酸鹽硬度。硬水不宜作鍋爐、洗滌等工業用水
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編輯摘要
目錄
1
概述
2
判斷標准
3
判斷方法
4
產生
5
危害
1
概述
2
判斷標准
3
判斷方法
4
產生
5
危害
6
處理方法
6.1
軟化劑
6.2
軟化裝置
6.3
過濾裝置
6.4
磁性水處理器
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永久硬水
-
概述
永久硬水是指經過煮沸處理也不能軟化的水。這時水中的鈣、鎂、鐵等離子與硫酸根離子與氯離子共存，生成溶解性鹽從而不能沉澱分離，即不能生成軟水。永久硬水的硬度稱為永久硬度，並稱為碳酸鹽硬度。硬水不宜作鍋爐、洗滌等工業用水。
[1]
永久硬水
-
判斷標准
一般的鈣離子濃度是60ppm
，也就是說氫氧化鈣、硫酸鈣、
硫酸鎂中鈣離子的濃度是60ppm
硬水
按美國WQA（水質量協會）標准，水的硬度分為6
級：0~0.5GPG為軟水，0.5~3.5GPG為微硬，3.5~7.0GPG為中硬，7~10.5GPG為硬水，10.5~14.0GPG為很硬，14.0GPG以上為極硬。以上海為例，大部分地區的生活用水為各自來水廠凈化處理後的自來水，硬度范圍為8
~
14
GPG
，按WQA標准屬於硬或很硬范圍。（部分地區如果使用井水，則硬度更高，達到極硬范圍。）
硬度又分為暫時性硬度和永久性硬度。由於水中含有重碳酸鈣與重碳酸鎂而形成的硬度，經煮沸後可把硬度去掉，這種硬度稱為暫時性硬度，又叫碳酸鹽硬度，水中含硫酸鈣和硫酸鎂等鹽類物質而形成的硬度，經煮沸後不能去除的硬度，稱為永久性硬度。以上兩種硬度合稱為總硬度。
[2]
永久硬水
-
判斷方法
如果你是中學生，你知道如下內容就完全夠了。
判斷公式
1.硬水指含鈣離子或者鎂離子較多的水，軟水指含鈣離子或者鎂離子較少的水。
2.（一般用「硬度」來表示水的「硬」的程度。鈣鎂離子含量高水的「硬度」就大，反之就小。）
3.如果硬水中含HCO3^-離子，那這種硬水叫＂暫時硬水＂；如果含SO4^2-或者Cl^-離子，這種硬水叫＂永久硬水＂（硬水中往往HCO3^-離子、SO4^2-和Cl^-離子都有，所以一般的硬水有暫時硬水部分和永久硬水部分，它們的含量稱為「暫時硬度」和「永久硬度」）
4.硬水中的暫時硬水部分可以通過煮沸而除去（這也就是稱為「暫時」的原因）：
Ca(HCO3)2====CaCO3!+CO2|+H2O
Mg(HCO3)2===MgCO3
+CO2|
+H2O;MgCO3
+H2O==Mg(OH)2!
+CO2|+H2O
（這就是水垢形成的原因．）
永久硬水部分就不能通過煮沸除去（也就是稱為＂永久＂的原因）
一般的水中含有硝酸根離子，這種水反復煮沸會產生亞硝酸根離子．亞硝酸根是強烈的致癌物質．所以不能喝反復煮沸的水．
⑹ 如何軟化井水
井水軟化可以使用君浩環保全自動軟化水設備，採用的是鈉離子樹脂，將水中的鈣鎂離子置換成為Na+，達到水質軟化的效果。
設備特點：
1、水質軟化過程自動化：軟化水設備通過程序控制裝置，實現離子交換和樹脂再生過程的自動化。
2、高效：軟水器設計合理，使樹脂有效工作交換容量充分發揮。
3、省工：無需專人操作，安裝簡便。
4、無毒：閥體為無鉛黃銅或工程塑料。
5、省水：制水率百分之九十八以上。
6、省電：由於採用虹吸原理，再生無需鹽泵。
7、調整方便：可根據需要調整再生周期和時間。
8、罐體防腐：罐體採用不銹鋼、玻璃鋼、鋼襯塑材質，避免樹脂污染。
9、適用性廣：可用於工業鍋爐、熱交換器、空調、洗衣、沐浴設備及食品、制葯、電子等行業。
⑺ 石灰純鹼法軟化水將石灰換成氫氧化鈉
反應過程：CaCO3=高溫=CaO+CO2；CaO+H2O=Ca（OH）2；Ca（OH）2+Na2CO3=CaCO3+2NaOH過濾即可.
蘇打石灰法指對非鹼性水進行沉澱軟化的一種處理方法。其要點是同時使用石灰和蘇打。石灰用於降低水中碳酸鹽硬度，蘇打則用於清除非碳酸鹽硬度。有冷法、溫熱法或熱法之分，冷法溫度為生水溫度，熱法為100℃或以上，溫熱法通常為49℃左右
⑻ 石灰軟化法的原理是什麼
石灰軟化法是指向硬水中投加石灰溶液，去除中碳酸鹽硬度的方法；是葯劑軟回化法的一種。它利用氫氧根答與水中鹼度反應生成的碳酸根，去除鈣硬度；利用氫氧根直接去除鐵硬度。適於軟化主要含有碳酸鹽硬度的原水，且用戶對軟水水質要求不高時。
石灰軟化處理工藝中的主要化學反應過程都是在快速反應器中完成。
從進水口進入的生水與石灰乳在反應器的底部快速混合後，消石灰與生水中含有的碳酸氫鈣發生反應生成大量的碳酸鈣沉澱物，這些沉澱物首先以膠體的形式存在於水中。
隨著水流的上升，這些碳酸鈣膠體與反應器中大量的碳酸鈣晶粒接觸並被小晶粒吸附，沉積在小晶粒上而被截留在反應器中，清水從上部出水口流出。反應進行的快慢主要取決於石灰乳的分散性、水流的攪拌強度、水的溫度和反應液的pH值。首次啟動時，由於沒有運行中形成的碳酸鈣晶粒，需要預先加入一定數量的粒徑為0.2-0.5mm的石英砂或外購的碳酸鈣晶粒。
⑼ 如何用石灰/純鹼軟化硬水 想問下石灰/純鹼法軟化硬水的4道化學方程式
石灰是氫氧化鈣,純鹼是抄碳酸鈉,硬水中含有鈣,鎂離子化合物
所以:碳酸鈉電解生成鈉離子和碳酸根離子
Ca2+ +CO3 2-=CaCO3沉澱,Mg2+ +CO3 2-=MgCO3沉澱
氫氧化鈣電解生成氫氧根離子和鈣離子,由於微溶,所以不太好
OH-+Mg2+=Mg（OH）2沉澱
⑽ 碳酸鈉和石灰能軟化水嗎
能的，硬水就是因為含有大量鈣離子和鎂離子
碳酸鈉能除掉鈣離子生成碳酸鈣沉澱
石灰能除掉鎂離子生成氫氧化鎂沉澱
先加石灰再加過量碳酸鈉