软水处理的方法

1. 硬水软化的方法

一、软水剂法

该法是用化学药品作为软水剂,与水中的钙、镁离子作用,或生成不溶性沉淀使之从水中去除,或形成稳定的可溶性络合物,降低水的硬度。

1.沉淀法
通常使用石灰和纯碱,使水中的钙离子形成CaCO3沉淀、镁离子形成Mg(OH)2沉淀而从水中除去,从而降低水的硬度,称为石灰—纯碱法,较经济实用。

Ca(HCO3)2+Ca(OH)22CaCO3↓+2H2O
Mg(HCO3)2+Ca(OH)2MgCO3+CaCO3↓+2H2O
MgCO3+Ca(OH)2Mg(OH)2↓+CaCO3↓
CaCl2+Na2CO3CaCO3↓+2NaCl
MgCl2+Ca(OH)2Mg(OH)2↓+CaCl2
CaSO4+Na2CO3CaCO3↓+Na2SO4
MgSO4+Ca(OH)2Mg(OH)2↓+CaSO4

在去除钙、镁离子的同时,水中的铁、锰盐等也可以转变成不溶性的氢氧化物沉淀而除去。
硬水中只加纯碱(Na2CO3),经煮沸也可以降低水的硬度,但由于碳酸镁在水中仍有一定的溶解度,故软化程度不高。

磷酸三钠也是常用的软水剂,具有较好的软水效果。

3Ca(HCO3)2+2Na3PO4Ca3(PO4)2↓+6NaHCO3
3CaSO4+2Na3PO4Ca3(PO4)2↓+3Na2SO4

经纯碱或磷酸三钠处理的软水,往往含有较高的碱度,仅可直接用于碱性条件下的练漂、染整加工。

工业上采用石灰—纯碱法进行软水处理时,是将水与需要量的化学药品在反应器中混合,处理后放出软水,沉淀物由反应器底部排出,而纯碱和磷酸三钠往往是在练漂、印染工作液中适量添加,起到软水剂的作用。

2.络合法
无机型络合剂如六偏磷酸钠,是染整加工中常使用的络合型软水剂,它能与水中的钙、镁离子形成稳定的水溶性络合物,而将钙、镁盐杂质去除,起到软化的作用:
Na4[Na2(PO3)6]+Ca2+Na4[Ca(PO3)6]+2Na+
Na4[Na2(PO3)6]+Mg2+Na4[Mg(PO3)6]+2Na+

由于六偏磷酸钠在软水过程中不会产生不溶性沉淀物,更适合于在染整工作液中直接作为软水剂添加使用,但价格相对偏高。

2. 什么是软水处理

软水处理就是水的软化处理=就是将水的硬度降下来=利用科学的方法将水中的钙镁离子除内去。容
水的软化方法有：①加热法；②石灰苏打法：用石灰降低暂时硬水硬度，用烧碱（苏打）降低非碳酸盐硬水的硬度；③离子交换法：用离子交换剂除去钙镁离子，目前家用“净水器”多采用这种方法。
絮凝剂是能够将溶液中的悬浮微粒聚集联结形成粗大的絮状团粒或团块的物质。
目前使用的絮凝剂按其来源及性质可分为无机絮凝剂、合成有机高分子絮凝剂和天然生物高分子絮凝剂三大类。无机絮凝剂主要是铁盐和铝盐,这类药剂在使用过程中耗量较大,并具有一定的腐蚀性和毒性,对人类健康和生态环境会产生不利影响;合成的高分子絮凝剂,如聚丙烯酞胺、聚丙烯酸等具有用量少、絮凝速度快等优点,但这类高聚物的残余单体具有“三致”效应(致畸、致癌、致突变),因而使其应用范围受到限制;相比之下,天然生物高分子絮凝剂,如壳聚糖、淀粉衍生物、明胶等,是从自然物质中提取并稍经化学改性处理的物质,这类絮凝剂无毒或低毒、无二次污染,但絮凝活性低,单独用于絮凝净化效果也不理想。现在提出一种新型的微生物絮凝剂。

3. 有什么常用的软化水处理方法

本发明公开了一种高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理方法，将电解槽分隔成阳极室和阴极室，并分别置有阳极板和阴极板;根据I≥1.01Qη(M+2M2)得到电流，待软化的水流经阴极室，通电后，在阴极室内形成强碱性区域，体系pH≥10，产生的OH‑，使Ca2+生成CaCO3晶体，Mg2+生成Mg(OH)2晶体，且随着pH值的增大，碳酸钙晶体的zeta电位降低，晶体聚团行为加强而讯速形成晶核;过饱和的晶体悬浮液随水流流出电解室的过程中，以此晶核为生长点并迅速成长，实现自发结晶，再进行沉降或过滤，即完成软化。本发明计算出适宜电流值，将水中钙镁离子一次性除去，且在处理过程中阴极板上几乎不会附着水垢，电能利用效率高达90%，极大提高了设备的处理能力和便于实现数字化和自动化控制。
权利要求书
1.一种高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)通过隔膜或细孔板将电解槽分隔成阳极室和阴极室，并将阳极板和阴极板分别置于阳极室和阴极室中;
(2)通一电流，所述的电流根据I≥1.01Qη(M+2M2)计算得到，其中，I为电极板的电流，单位：A;η为目标软化率，单位：1;Q为阴极室的水流量，单位：L/s;当M0>M1时，M=M0;当M0[(M0+M2)/(M1+M2)]时，M=2M1-M0;M0为待软化水的碱度，单位：mgCaCO3/L;M1为待软化水的钙硬度，单位：mgCaCO3/L;M2为待软化水的镁硬度，单位：mgCaCO3/L;
(3)待软化的水流经阴极室，通电后，在阴极室内形成强碱性区域，体系pH≥10，电解产生的OH-，与HCO3-反应生成CO32-，然后与水体中的Ca2+结合生成CaCO3晶体;与Mg2+结合生成Mg(OH)2晶体，且随电解的继续，阴极液pH值增大，CaCO3晶体的zeta电位降低，晶体聚团行为加强而迅速形成晶核，随高速水流流出阴极室的过饱和CaCO3和Mg(OH)2悬浮液以此晶核为生长点并迅速成长，实现自发结晶，生成肉眼可见的固体颗粒物，悬浮于水中，再进行沉降或过滤，即完成软化。
2.根据权利要求1所述的高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理方法，其特征在于，还包括在M0[(M0+M2)/(M1+M2)]时，向阴极液中通入足量空气或二氧化碳。
3.根据权利要求2所述的高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理方法，其特征在于，常温常压下通入空气的流量根据Q1=0.61Q(M1-M0)计算得到，其中，Q1为向阴极室通入空气的流量，单位：L/s。
4.根据权利要求2所述的高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理方法，其特征在于，常温常压下通入CO2的流量根据Q0=2.45Q(M1-M0)·10-4计算得到，其中，Q0为向阴极室通入CO2的流量，单位：L/s。
5.根据权利要求1所述的高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理方法，其特征在于，所述的阳极板为碳电极、贵金属电极或钛基金属氧化物电极中的一种;所述的阴极板为定型导电材料中的一种。
6.根据权利要求1所述的高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理方法，其特征在于，所述的隔膜为阴离子交换膜、阳离子交换膜、双极膜、石棉纤维膜、无纺布、化纤滤布或陶瓷隔膜中的一种;所述的细孔隔板为带有微小细孔且不影响导电的塑料薄板。
7.一种利用权利要求1～6所述的高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理方法软化硬水的装置。
8.根据权利要求7所述的软化硬水的装置，其特征在于，至少在所述的阴极室的两端分别设有进水口和出水口，在所述的进水口上设有空气或二氧化碳补气口，在所述的出水口上连有过滤器或沉降池。
9.根据权利要求8所述的软化硬水的装置，其特征在于，在所述的出水口与所述的过滤器或沉降池之间设有第一气液分离器。
10.一种软化硬水的系统，其特征在于，将若干个权利要求8所述的电解槽并联、串联或串并复合连接，且在阴极室出水口的汇集处设有第二气液分离器。
说明书
一种高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理方法及其装置
技术领域
本发明属于电化学软化水技术领域，特别涉及一种高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理方法及其装置。
背景技术
利用电化学技术进行水体脱盐除垢处理，早在2006年就有文献(Desalination,2006,201:150)报道，随后也有不少国内文献及专利(西安交通大学学报,2009,43(5):104;专利公开CN105523611A、CN204198498U)报道过，并在工程实践中得到一定程度的应用。相比于传统的消石灰软化法，电化学脱盐软化水技术占地空间小、处理速度快、不需要使用絮凝剂无二次污染、废弃固体物少，操作简单方便，可实现数字化控制，具有很高的经济效益和环境效益。用于冷却循环水的除垢防垢领域，与以往传统的化学加药方法以及电磁技术、超声波技术相比，电化学技术的优点在于能够将水中的成垢的钙镁离子以水垢沉积的方式从水中取出，并能提高浓缩倍数，达到节水减排的目的。
现有的电化学设备主要用于冷却循环水的除垢防垢领域，为提高除垢效率，中国专利公开CN105621538A、CN201923867U及CN105329985A等专利对电化学除垢设备进行了相应的优化设计，其创新点在于充分优化电化学设备内部结构，扩大阴极面积，简化操作，提高设备的处理效率与处理能力。
为了摆脱极板面积大小的限制因素，以色列文献(Desalination,2010,263:285;Journal of Membrance Science,2013,445:88)提出了一种新的处理方法，利用阳离子交换膜将电解槽分隔为阳极室与阴极室，将待处理的水流经阴极室后，引入外部结晶器内进行诱发结晶以提高极板处理能力，电能利用率达到50%。中国专利CN204198498U利用刮刀刮掉阴极板垢以提供微小晶核增加结晶比表面积，虽在一定程度上提高了电能的利用率，但其电能利用率依旧偏低，一是增加了阴极动力旋转部分的电耗，二是由于其辅助电极接正电且在阴极室内，其表面必定会析氧(氯)而产生H+，可消耗阴极产生的部分OH-而导致电能利用率降低，另外其在后续工艺中提及需添加絮凝剂造成二次污染及处理成本的增加，另外其设备内腔底部没有隔膜将阴阳两室分开，而其实施例中阳极室酸性水一直往复循环部分H+必会进入阴极室，也会降低电能的利用率。生活中大部分水体都是硬水即碱度小于硬度(等同于重碳酸根的含量低于钙镁量)，故在不补加二氧化碳的情况下不能完全消除硬度。专利CN106277369A虽也提及阴阳极间加隔膜，但同样要求阴极室出水口需连接一外部结晶器诱发结晶，结晶器体积庞大且时效性低，因无二氧化碳的补给同样存在硬度水条件下不能完全消除硬度达到彻底软化水的目的。
发明内容
本发明的第一目的是提供了一种高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理方法，向电解槽中通入电流，使得阴极室内形成强碱性区域，利用电解产生的OH-，使得Ca2+生成CaCO3晶体，与Mg2+生成Mg(OH)2晶体，并随着电解的进行，阴极室pH值增大，碳酸钙晶体聚团行为加强而迅速形成晶核，使得过饱和的CaCO3和Mg(OH)2悬浮液高效自发结晶，避免了诱发结晶和外加絮凝剂而带来的二次污染，减少了工序步骤，而且时间上也快很多，投资少、设备占用空间也少，处理能力大。
本发明的第二目的是提供了一种利用上述高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理方法软化硬水的装置及其系统，向电解槽中通入电流，使得阴极室内形成强碱性区域，利用电解产生的OH-，使得Ca2+生成CaCO3晶体，与Mg2+生成Mg(OH)2晶体，并随着电解的进行，阴极室pH值增大，CaCO3晶体聚团行为加强而迅速形成晶核，使得过饱和的CaCO3和Mg(OH)2悬浮液高效自发结晶，避免了诱发结晶和外加絮凝剂而带来的二次污染，减少了工序步骤，而且时间上也快很多，投资少、设备占用空间也少，处理能力大。
本发明的技术方案如下：
一种高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理方法，包括以下步骤：
(1)通过隔膜或细孔板将电解槽分隔成阳极室和阴极室，并将阳极板和阴极板分别置于阳极室和阴极室中;
(2)通一电流，所述的电流根据I≥1.01Qη(M+2M2)计算得到，其中，I为电极板的电流，单位：A;η为目标软化率，单位：1;Q为阴极室的水流量，单位：L/s;当M0>M1时，M=M0;当M0[(M0+M2)/(M1+M2)]时，M=2M1-M0;M0为待软化水的碱度，单位：mgCaCO3/L;M1为待软化水的钙硬度，单位：mgCaCO3/L;M2为待软化水的镁硬度，单位：mgCaCO3/L;
(3)待软化的水流经阴极室，通电后，在阴极室内形成强碱性区域，体系pH≥10，电解产生的OH-，与HCO3-反应生成CO32-，然后与水体中的Ca2+结合生成CaCO3晶体;与Mg2+结合生成Mg(OH)2晶体，且随电解的进行阴极室pH值的增大，CaCO3晶体的zeta电位降低，晶体聚团行为加强而迅速形成晶核，随高速水流流出阴极室的过饱和CaCO3和Mg(OH)2悬浮液以此晶核为生长点并迅速成长，实现自发结晶，生成为肉眼可见的固体颗粒物，悬浮于水中，再进行沉降或过滤，即完成软化。
优选为，还包括在M0[(M0+M2)/(M1+M2)]时，向阴极液中通入足量空气或二氧化碳。
优选为，常温常压下通入空气的流量根据Q1=0.61Q(M1-M0)计算得到，其中，Q1为向阴极室通入空气的流量，单位：L/s。
优选为，常温常压下通入CO2的流量根据Q0=2.45Q(M1-M0)·10-4计算得到，其中，Q0为向阴极室通入CO2的流量，单位：L/s。
优选为，所述的阳极板为碳电极、贵金属电极或钛基金属氧化物电极中的一种;所述的阴极板为不锈钢、铸铁、石墨、铝或铜等定型导电材料中的一种。
优选为，所述的隔膜为阴离子交换膜、阳离子交换膜、双极膜、石棉纤维膜、无纺布、化纤滤布或陶瓷隔膜中的一种;所述的细孔隔板为带有微小细孔且不影响导电的塑料薄板，如聚四氟乙烯塑料薄板。
本发明还公开了一种利用上述的高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理方法软化硬水的装置。
优选为，至少在所述的阴极室的两端分别设有进水口和出水口，在所述的进水口上设有空气或二氧化碳补气口，在所述的出水口上连有过滤器或沉降池。
优选为，在所述的出水口与所述的过滤器或沉降池之间设有第一气液分离器，用来收集绿色能源—氢气。
本发明还公开了一种软化硬水的系统，将若干个上述的电解槽并联、串联或串并复合连接，且在阴极室出水口的汇集处设有第二气液分离器，用来收集绿色能源—氢气。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
一、本发明的一种高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理方法，通过I≥1.01Qη(M+2M2)计算出一适宜电流，使得阴极室内形成强碱性区域，体系pH≥10，利用电解产生的OH-，使得Ca2+生成CaCO3晶体，与Mg2+生成Mg(OH)2晶体，并随着电解的进行，阴极室pH值增大，CaCO3晶体聚团行为加强而迅速形成晶核，流出阴极室的过饱和悬浮液以此晶核为生长点高效自发结晶，实现将水中大部分或全部钙镁离子一次性除去，且在阴极板上不会附着水垢，无需诱发结晶和外加絮凝剂，避免了二次污染，减少了工序步骤，具有软化效率稿，投资少、设备占用空间少，处理能力大等优点;
二、本发明的一种高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理方法，还根据Q1=0.61Q(M1-M0)计算通入空气的流量和根据Q0=2.45Q(M1-M0)·10-4计算通入二氧化碳的流量，以提供足够量的HCO3-，达到所需软化率;
三、本发明的一种高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理方法，根据通入电流的计算公式和通入空气或二氧化碳的计算公式，计算出电流值及通入空气或二氧化碳的速率，便于实现数控化和自动化，使用清洁电能作为唯一的“处理剂”，无色环保无污染。

4. 怎样使鱼缸中的水变软

用化学方法进行软水处理，是用磺化煤，（把水用磺化煤过滤一下），最简单的方法，是内往鱼缸里加的水容，提前放太阳下晒一段时间。

5. 锅炉软化水怎么样处理

锅炉补给水对水质有什么要求（是什么水）：

1.锅炉补给水需经过软化处理后使用，这是因为水中含有钙镁等硬度离子，若是不去除硬度离子就会在锅炉内壁形成水垢。

2.在锅炉加热的过程中，水中的钙镁离子会结合其他离子形成沉淀析出，附着在管路或者锅炉内壁。若是长时间不清理会有安全隐患。所以一般要先对补给水提前进行软化。

3.我们把水中钙离子、镁离子的含量的多少有硬度来表示，硬度1度相当于每升水中含有10毫克氧化钙。低于8度的水称为软水，高于17度的称为硬水。所以锅炉补给对水质的要求产水电导率小于0.2us/cm，硬度约等于0，SiO2小于20ug/L。

锅炉补给水处理用什么树脂：

现在已经知道锅炉补给水是需要软化水的，那么锅炉补给水处理用什么树脂就很明了了。可以用软化水树脂。这里给大家介绍几种。

漂莱特C100E：

该树脂是凝胶型聚苯乙烯磺酸基阳离子交换树脂，是特级高纯度产品，符合美国FDA条款中第21条D3.25部分，具有强酸阳离子交换树脂具有运行能力强，良好的动力学性能，优异的物理和化学稳定性，强度高，交换容量高，选择性好，主要用于硬水软化和除盐工艺、锅炉补给水制备。

罗门哈斯IR120 Na：

罗门哈斯IR120 Na是一种磺酸化苯乙烯系凝胶型强酸性阳离子交换树脂。适合用于软化(钠离子型)及顺向再生纯化系统(氢离子型)，具有极佳的物理、化学及热稳定性，良好的离子交换能力与高交换容量特性。主要用于工业软水处理、锅炉补给水制备、食品加工或饮用水、用于纯水，高纯水的制备

三菱SK1B：

DIAION SK1B是含有强酸性磺酸交换基团的苯乙烯聚合物。通过特殊的反应步骤，将其制成粒径均匀的球形颗粒。它具有软水，纯水或化学试验过程的物理强度，反应性能和耐温性，并具有板高的操作能力。主要用于工业软水处理、纯水(特别用在混床)、化工制品、工业制造业等

锅炉水处理树脂的作用：

因为水质的硬度主要是因为水中钙离子和镁离子含量造成的，所以树脂的主要作用就是把这两种离子去除，用软化水树脂与水中的钙离子和镁离子发生离子交换反应被吸附在树脂上，从水中除去，达到软化的效果。

6. 软水处理的方法和原理

软化水的处理方法，用水泵将源水出入澄清池，经过澄清池处理后的清水，进入清水箱，再有清水泵将清水箱内的水打入，高效过滤器或活性炭过滤器，活性炭过滤器中的清水进入阳离子交换器，阳离子交换器内的清水，进入中间水箱除碳后，进入阴离子交换器，阴离子交换器出水，就是软化水。它的工作原理是，远水近日进入澄清池，去除水中的泥渣及悬浮物，经高效过滤器，继续净化清水，同时加药调整，进入阴离子交换器和阳离子交换器，去除水中的钙，镁，钠等一些离子，除碳水箱(中间水箱)，除去水中的二氧化碳。从而达到软化水的标准。如果再经过混合离子交换器的处理，出水就能达到一级除盐水的标准。

7. 如何软化水

一、离子交换法

家用软化水设备是应用离子交换技术，通过树脂上的功能离子与水中的钙、镁离子进行交换，从而吸附水中多余的钙、镁离子，达到去除水垢(碳酸钙或碳酸镁)的目的。

二、物理打包法

利用纳米晶高能聚合球体，把水中钙、镁离子、碳酸氢根等打包产生不溶于水的纳米级晶体，从而抑制水垢的生产，纳米晶软水机不用电、不费水、不用盐、不用任何化学添加剂，在高效抑垢的同时保留对人体有益的矿物质和微量元素，是一种绿色环保的软水机，解决了现软化技术多方面的缺陷。

(7)软水处理的方法扩展阅读：

软水有如下的作用:

一、防止水管道、热水器、咖啡机，加湿器、蒸汽电熨斗、浴缸、淋浴喷头、抽水马桶等家庭器具积留水垢、经常堵塞、热效率低等现象。

二、煮咖啡、冲茶叶，口感独特，味道纯正。养花，延长开花期，绿叶无斑点，花朵艳丽。养鱼，预防各类鱼类疾病。软水煮饭饱满、蓬松、口感好；卫生器具，晶莹剔透，无污渍斑点。

三、延长豆腐保质期，豆浆更香浓，豆芽不需生长素，长势粗壮。洗菜，清除农药成分，延长蔬菜保鲜期。煮饭，缩短时间，米粒松软光润、面食不易膨胀。烹调，保持蔬菜的天然口感和营养成分。

四、洗衣，预防静电、脱色、变型，清洗餐具，洁净无水渍，提高器皿光泽度。清洗厨房浴室，强劲去污、除异味。具有较强的去污力。软水洗涤衣物纤维，不会发硬，发脆，节约洗涤用品。

五、软水从根本上消除了水碱，使设备安全运行，节省经费支出，减少水设备及水管道维修费60%以上，减少热水燃料费30%以上，减少洗涤剂购置费50%以上。

8. 如何测试水的硬度.如何做软水处理

水的硬度是指水中含有盐的量,量越大,则表明硬度越高,检验水硬度最方便的版方法是取要检验的水权,然后让肥皂在水中溶解,之后搅拌,观察是否有泡末产生,泡末越多表明硬度越小,反之则越大.
所谓软水处理就是除掉其中的盐分,方法就很多的比如：蒸馏,用活性炭等。如果帮到你请采纳！

9. 什么是软水处理

软水处复理就是水的软化制处理=就是将水的硬度降下来=利用科学的方法将水中的钙镁离子除去。 具体工艺是：1.气暴 除去水中的臭味 2.混凝沉淀 利用化学药剂将水中的部分金属离子除去。同时使其混凝着水中的大颗粒杂质沉淀。3.沙过 4.软化 利用阳离子或者阴离子交换树脂，置换出水中的钙镁离子。5碳吸附过滤。

10. 怎么做软水处理 软水处理方法

1、气暴。除去水中的臭味。

2、混凝沉淀。利用化学药剂将水中的部分金属离子除去。同时使其混凝着水中的大颗粒杂质沉淀。

3、沙过。

4、软化。利用阳离子或者阴离子交换树脂，置换出水中的钙镁离子。

5、碳吸附过滤。