石灰法软化水计算

『壹』 帮忙算题～～用石灰软化，产生的渣量是多少

不用太袭复杂的
解：350mg/L=350mg/0.001m3=350g/m3；
而水流量为100m3/h×24h=2400m3则总含Ca离子量为350g/m3×2400m3=840000g即840000g/40g/mol=21000mol那么一天产生的渣滓量为21000mol×100g/mol=2100000g=2100kg=2.1t（100g/mol是CACO3沉淀的摩尔质量）
您算得差不多，就是2.1t/天

『贰』 怎么让水变成软水

硬水软化一般采用 1)离子交换法：采用特定的阳离子交换树脂，以钠离子将水中的钙镁离子置换出来，由于钠盐的溶解度很高，所以就避免了随温度的升高而造成水垢生成的情况。这种方法是目前最常用的标准方式。主要优点是：效果稳定准确，工艺成熟。可以将硬度降至0。采用这种方式的软化水设备一般也叫做“离子交换器”(由于采用的多为钠离子交换树脂，所以也多称为“钠离子交换器”)。 2)膜分离法：纳滤膜(NF)及反渗透膜(RO)均可以拦截水中的钙镁离子，从而从根本上降低水的硬度。这种方法的特点是，效果明显而稳定，处理后的水适用范围广；但是对进水压力有较高要求，设备投资、运行成本都较高。一般较少用于专门的软化处理。 3)石灰法：向水中加入石灰，主要是用于处理大流量的高硬水，只能将硬度降到一定的范围。 4)电磁法：采用在水中加上一定的电场或磁场来改变离子的特性，从而改变碳酸钙(碳酸镁)沉积的速度及沉积时的物理特性来阻止硬水垢的形成。其特点是：设备投资小，安装方便，运行费用低；但是效果不够稳定性，没有统一的衡量标准，而且由于主要功能仅是影响一定范围内的水垢的物理性能，所以处理后的水的使用时间、距离都有一定局限。多用于商业(如中央空调等)循环冷却水的处理，不能应用于工业生产及锅炉补给水的处理(同时由于该种设备的机理并未得到真正的理论证实)。 5)加药法：向水中加入专用的阻垢剂，可以改变钙镁离子与碳酸根离子结合的特性，从而使水垢不能析出、沉积。目前工业上可以使用的的阻垢剂很多。这种方法的特点是：一次性投入较少，适应性广；但水量软大时运行成本偏高，由于加入了化学物质，所以水的应用受到很大限制，一般情况下不能应用于饮用、食品加工、工业生产等方面。在民用领域中也很少应用。

『叁』 软化水硬度测定方法

软水硬度的测量有两种方法,一种是EDTA滴定法，一种是用软水硬度测量盒直接测定。

通常水质硬度分析是采用国标的EDTA滴定法，单位表示的方法多种，在国内一般以mg/L和mmol/L居多。

软水硬度测试盒主要是将标准方法中复杂的EDTA滴定过程和使用的试剂整合成试剂盒形式，方便非专业用户与现场用户快速检测经软化处理后的水水质硬度，使用方法极为简单，不需要专业技术人员，其检测精度视不同的产品可以达到1PPM或更高。

(3)石灰法软化水计算扩展阅读：

在日常生活中，我们经常见到水壶用久后内壁会有水垢生成，这是因为在我们取用的水中含有不少无机盐类物质，如钙、镁盐等。

这些盐在常温下的水中肉眼无法发现，一旦它们加温煮沸，便有不少钙、镁盐以碳酸盐形式沉淀出来，它们紧贴壶壁就形成水垢。

我们通常把水中钙、镁离子的含量用“硬度”这个指标来表示。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，介于8～17度之间的称为中度硬水。雨、雪水都是软水，泉水、深井水、海水、江、河、湖水都是硬水。

『肆』 石灰软化法的原理是什么

石灰软化法是指向硬水中投加石灰溶液，去除中碳酸盐硬度的方法；是药剂软回化法的一种。它利用氢氧根答与水中碱度反应生成的碳酸根，去除钙硬度；利用氢氧根直接去除铁硬度。适于软化主要含有碳酸盐硬度的原水，且用户对软水水质要求不高时。

石灰软化处理工艺中的主要化学反应过程都是在快速反应器中完成。

从进水口进入的生水与石灰乳在反应器的底部快速混合后，消石灰与生水中含有的碳酸氢钙发生反应生成大量的碳酸钙沉淀物，这些沉淀物首先以胶体的形式存在于水中。

随着水流的上升，这些碳酸钙胶体与反应器中大量的碳酸钙晶粒接触并被小晶粒吸附，沉积在小晶粒上而被截留在反应器中，清水从上部出水口流出。反应进行的快慢主要取决于石灰乳的分散性、水流的搅拌强度、水的温度和反应液的pH值。首次启动时，由于没有运行中形成的碳酸钙晶粒，需要预先加入一定数量的粒径为0.2-0.5mm的石英砂或外购的碳酸钙晶粒。

『伍』 硬水和软水的化学表达式

定义:是指含有较多可溶性钙、镁化合物的水。如一些井水，泉水。但自来水中几乎没有。 含有较多的可溶性钙盐和镁盐的天然水。硬水中含盐量通常以硬度表示。硬度单位是度，1度相当于每升水中含10毫克的氧化钙。硬度在8以上者通常称为硬水，地下水（如井水、泉水）的含盐量较多，属于硬水。在硬水中，钙盐和镁盐以碳酸氢盐、碳酸盐、硫酸盐、氯化物和硝酸盐的形式存在。

性质
水是一种很好的溶剂，能有效去除污物杂质。纯水--无色、无味、无臭，被称作是"通用溶剂"。当水和二氧化碳结合生成微量的碳酸时，水的溶解效果更好。当水流过土地和 硬水
岩石时，它会溶解少量的矿物质成分，钙和镁就是其中最常见的两种成分，也就是它们使水质变硬。水中含钙、镁等矿物质成分越多，水的硬度越大。即便是在硬水质地区，只要水中的饱和指数未被超过，水管中就不会结水垢。若在饱和指数以下或正好在饱和的临界点上，都不会有水垢生成。反之，软水质中也会生水垢，如果超出了饱和指数的话。 饱和指数由水的酸碱度决定。众所周知，酸碱度是通过PH测试来测定的： PH值越低，水中的酸性越强，饱和指数越高，所能溶解的矿物质成分也就越多； PH值越高，水中的碱性越强，饱和指数越低，所能溶解的矿物质成分也就越少。 对水加热、水压降低（如打开水龙头等）、在水中添加化学品剂等都会导致PH值升高。随着PH值升高，水能溶解矿物质成分的能力减低，这些矿物质成分（碳酸钙为主）也就沉淀出来，成了水垢。 循环系统（如冷却塔、蒸汽锅炉、循环水处理系统等）工作中，压力和温度长期处在变化中，造成水中PH值升高和过度饱和。 当硬水中的钙和镁主要以碳酸盐形式【Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2】存在时，这些盐在水被煮沸时便会发生分解，变成碱式碳酸盐沉淀析出而除去。因此，这种硬水称为暂时硬水。如果硬水中的钙和镁主要以硫酸盐、氯化物、硝酸盐的形式存在，当水煮沸时，这些盐不会沉淀，无法除去，这种硬水称为永久硬水。 硬水中的钙盐和镁盐能与肥皂的主要成分硬脂酸钠作用，生成不溶性的硬脂酸钙或镁，使一部分肥皂白白地消耗掉，等于降低了肥皂的去污能力。如果将未经过软化处理的硬水直接注入锅炉，则当加热锅炉时，钙、镁离子便形成碱式碳酸盐沉淀析出，在锅炉内壁及管道中积成水垢，降低锅炉热导率，增加能耗，严重者会引起锅炉爆炸和管道堵塞，因此锅炉用水应当经过软化处理当硬水中的钙和镁主要以碳酸盐形式【Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2】存在时，这些盐在水被煮沸时便会发生分解，变成碱式碳酸盐沉淀析出而除去。因此，这种硬水称为暂时硬水。如果硬水中的钙和镁主要以硫酸盐、氯化物、硝酸盐的形式存在，当水煮沸时，这些盐不会沉淀，无法除去，这种硬水称为永久硬水。 硬水中的钙盐和镁盐能与肥皂的主要成分硬脂酸钠作用，生成不溶性的硬脂酸钙或镁，使一部分肥皂白白地消耗掉，等于降低了肥皂的去污能力。如果将未经过软化处理的硬水直接注入锅炉，则当加热锅炉时，钙、镁离子便形成碱式碳酸盐沉淀析出，在锅炉内壁及管道中积成水垢，降低锅炉热导率，增加能耗，严重者会引起锅炉爆炸和管道堵塞，因此锅炉用水应当经过软化处理（见软水）。

软化方法
硬水经过处理后可以转化为软水方法有以下几种方法：
沉淀法
用石灰、纯碱处理，使水中Ca2+、Mg2+生成沉淀析出，过滤后即得软水，其中的锰、铁等离子也可除去。
软水剂
（1）Na3PO4： 3CaSO4+2Na3PO4→Ca3(PO)4↓+3Na2SO4 （2）六偏磷酸钠： Na4[Na2(P03)6]+Ca2+→Na4[Ca(P03)6]+2Na+ （3）胺的醋酸衍生物（EDTA）：与Ca2+、Fe2+、Cu2+等离子生成螯合物
离子交换法
（1）原理：用无机or有机物组成一混合凝胶，形成交换剂核，四周包围两层不同 电荷的双电层，水通过后可发生离子交换。 阳离子交换剂：含H+、Na+固体与Ca+、、、、、、、、Mg2+离子交换 阴离子交换剂：含碱性基因，能与水中阴离子交换 （2）常用交换剂： a. 泡沸石：水化硅酸钠铝 Na2O·Z+Ca(HCO3)→CaO·Z+2NaHCO3 Na2O·Z+CaSO4→CaO·Z+Na2SO4 b. 磺化煤： 2Na(K)+CaSO4→Ca(K)2+NaSO4 2H(K)+CaSO4→Ca(K)2+NaSO4 c.离子交换树脂
电渗析法
用直流电源作动力，使水中的离子选择性地透过树脂交换膜而获得软水。
磁化法
使水流过一个磁场，钙、镁盐类分子间引力减小，不易产生坚硬水垢。
煮沸法
（只适用于暂时硬水）煮沸暂时硬水时的反应： Ca(HCO3)2 =CaCO3 ↓+H2O+CO2↑ Mg(HCO3)2 =MgCO3↓ +H2O+CO2↑ 由于CaCO3不溶，MgCO3 微溶，所以碳酸镁在进一步加热的条件下还可以与水反应生成更难溶的氢氧化镁： MgCO3 +H2O = Mg(OH)2 ↓+CO2↑ 由此可见水垢的主要成分为CaCO3和Mg(OH)2 8. 石灰——纯碱法 (工业用) 在这种方法中，暂时硬度加入石灰就可以完全消除，HCO3-都被转化成CO32-。而镁的永久硬度在石灰的作用下会转化为等物质的量的钙的硬度，最后被去除。反应过程中，镁都是以氢氧化镁的形式沉淀，而钙都是以碳酸钙的形式沉淀。 Ca2+(aq) --石灰-苏打法--> CaCO3(s) Mg2+(aq)--石灰-苏打法--> Mg(OH)2(s)
编辑本段和软水的区别
通常我们所说的"硬水"与"软水"，主要是指碳酸钙和碳酸镁的含量，以"毫克碳酸钙/公升 水"或"ppm"来表示，称为水的硬度。 一般将水的硬度分为4个等级： 1. 软水:0-60ppm 2. 稍硬水：60-120ppm 3. 硬水：120-180ppm 4. 极硬水：181ppm以上 水的硬度太高时喝起来不可口，水中容易产生白色沉淀的水垢，水垢如附在加热容器或加热器上,会延长加热的时间，浪费能源。水的硬度高时，肥皂也不太容易起泡沫，需浪费较多的清洁剂。水垢进入人体后，无法被吸收，是健康的大敌。 那么水的硬度应该是多少才合适呢？目前并没有正式由政府机关或学会提出的建议值，我国的检验标准为1000ppm以下。 不过，在这污染日趋严重的工业社会中，水的问题不单是硬度或总溶解固体量多寡，目前已知的水中污染物质计有：细菌、微生物、氯和有机物质等。市面上已有多种滤水器可帮助我们除掉污染物，但由于处理水质的方法不同，去除的能力也不同。 已知处理饮用水的方法计有：蒸馏法、煮沸法、逆渗透法、离子交换法、活性碳过滤法和臭氧杀菌法等。这些方法有的只能单纯的杀菌，有的可以去除细菌、微生物和悬浮固体，有的能除去三氯甲烷、有机物和恶臭。然而目前，只有RO逆渗透式的水处理技术，才可称得上最先进的、实用的水处理技术。并且可以直接进入家庭、办公室，这为改变我们的用水状态有着革命性的意义。虽然目前这样的水处理设备还没有得到广泛的使用，但是，它的普及却是迟早的事情。 寻找一个理想的净化水质方法，对改善生活品质，促进健康是相当重要的。我们应该有个共识，净化水质的目标就是软化硬度、除去水中对健康有影响的污染物质。
硬水含有钙盐和镁盐的天然水
通常，地下水如井水、泉水含盐量较大，地面水如河水、湖水含盐量较小。在硬水中，钙、镁可以以碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、氯化物和硝酸盐等形式存在。当硬水中钙和镁主要以碳酸氢盐，如Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2形式存在时，称为暂时硬水，当这种硬水加热煮沸时，碳酸氢盐会分解成碳酸盐而沉淀除去如果硬水中钙和镁主要以硫酸盐、硝酸盐和氯化物等形式存在，则称为永久硬水，它们不能用煮沸的方法除去。硬水中的钙盐和镁盐能与肥皂(硬脂酸钠)作用，生成不溶性的硬脂酸盐，降低肥皂的去污能力。如果锅炉内使用硬水，当加热时钙盐和镁盐会在锅炉内壁上结成水垢。降低锅炉的热导率，增加能耗，甚至缩短锅炉的使用寿命，有时还会堵塞管道。因此，锅炉用水必须经过软化处理(见)。 硬水中含盐量通常以硬度来表示。硬度单位常用“度”表示，1度相当于每升水中含10mg的CaO，生活饮用水的总硬度要求小于25度。
软水只含少量可溶性钙盐和镁盐的天然水
或是经过软化处理的硬水。天然软水一般指江水、河水、湖(淡水湖)水。经软化处理的硬水指钙盐和镁盐含量降为 1.0～50 毫克／升后得到的软化水。虽然煮沸就可以将暂时硬水变为软水，但在工业上若采用此法来处理大量用水，则是极不经济的。软化水的方法有：①石灰 -苏打法。先测定水的硬度，然后加入定量的氢氧化钙和碳酸钠，硬水中的钙、镁离子便沉淀析出： Ca(HCO3)2＋Ca(OH)22CaCO3↓＋2H2O Mg(HCO3)2＋2Ca(OH)2 Mg(OH)2↓＋2CaCO3↓＋2H2O CaSO4＋Na2CO3CaCO3↓＋Na2SO4②磷酸盐软水法。对于锅炉用水，可以加入亚磷酸钠（NaPO3)作为软水剂，它与钙、镁离子形成络合物，在水煮沸时钙、镁不会以沉淀形式析出，从而不会形成水垢。此法不适合于饮用水的软化。③离子交换法。沸石和离子交换剂虽然都不溶于水，但其中的钠离子和氢离子可与硬水中的钙、镁离子发生交换反应，使钙、镁离子被沸石、人造沸石、离子交换剂吸附而被除去。长期使用后失效的沸石和离子交换剂可以通过再生而重复使用，故此法是既经济又先进的软水法。

硬水中的钙和镁主要以碳酸盐形式【Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2】

『陆』 软化水质的方法

软化水质的方法有5种，我下面详细介绍一下。一、离子交换法
方法：采用阳离子交换树脂，以钠离子将水中的钙镁离子置换出来，由于钠盐的溶解度很高，所以就减少了随温度的增加而造成水垢生成的情况。该软化水处理法适用范围：餐饮、食品、化工、医药等领域、空调、工业循环水等应用中。目前较常用的标准方式。
特点及作用：结果稳定，工艺成熟。可以将硬度降至0。
二、加药法
方法：向水中加入阻垢剂，可以改变钙镁离子与碳酸根离子结合的特性，从而使水垢不能析出、沉积。
该软化水处理法适用范围：由于加入了化学物质，所以水的应用受到很大限制，一般情况下不能应用于饮用、食品加工、工业生产等方面。在民用领域中也很少应用。
特点结果：一次性投入较少，适应性广。水量软大时运行成本偏。
三、膜分离法
方法：纳滤膜（NF）及反渗透膜（RO）均可以拦截水中的钙镁离子，从而减少水的硬度。只能将硬度降到小范围。该软化水处理法适用范围：一般较少用于软化处理。
特点结果：结果而稳定，处理后的水适用较广。对进水压力有较高要求，设备投资、运行成本都较高。
四、电磁法
方法：采用在水中加上电场或磁场来改变离子的特性，从而改变碳酸钙（碳酸镁）沉积的速度及沉积时的物理特性来制止硬水垢的形成。该软化水处理法适用范围：多用于商业（如中央空调等）循环冷却水的处理，不能应用于工业生产及锅炉补给水的处理。
特点结果：设备投资小，安装方便，运行费用低。不够稳定性，没有统一的衡量标准，而且由于主要功能是影响范围内的水垢的物理性能，所以处理后的水的使用时间、距离都有局限。
五、石灰法
方法：向水中加入石灰。
该软化水处理法适用范围：适用范围大流量的高硬水。
特点结果：只能将硬度降到小范围。

『柒』 石灰纯碱法软化水将石灰换成氢氧化钠

反应过程：CaCO3=高温=CaO+CO2；CaO+H2O=Ca（OH）2；Ca（OH）2+Na2CO3=CaCO3+2NaOH过滤即可.
苏打石灰法指对非碱性水进行沉淀软化的一种处理方法。其要点是同时使用石灰和苏打。石灰用于降低水中碳酸盐硬度，苏打则用于清除非碳酸盐硬度。有冷法、温热法或热法之分，冷法温度为生水温度，热法为100℃或以上，温热法通常为49℃左右

『捌』 把硬水变成软水 能够用先加生石灰再加纯碱的方法吗 如果能的话投料是多少

不能，硬水就是钙镁离子太多，加生石灰更加增加钙离子了。
硬水软化首先要搞清楚水硬度的分类，一般来说水的硬度是暂时硬度和永久硬度的总和。水的暂时硬度是由碳酸氢钙或碳酸氢镁引起的，这种水经过煮沸以后，水里所含的碳酸氢钙或碳酸氢镁就会分解成不溶于水的碳酸钙和难溶于水的碳酸镁沉淀。
硬水软化一般采用
1)离子交换法：采用特定的阳离子交换树脂，以钠离子将水中的钙镁离子置换出来，由于钠盐的溶解度很高，所以就避免了随温度的升高而造成水垢生成的情况。这种方法是目前最常用的标准方式。主要优点是：效果稳定准确，工艺成熟。可以将硬度降至0。采用这种方式的软化水设备一般也叫做“离子交换器”(由于采用的多为钠离子交换树脂，所以也多称为“钠离子交换器”)。
2)膜分离法：纳滤膜(NF)及反渗透膜(RO)均可以拦截水中的钙镁离子，从而从根本上降低水的硬度。这种方法的特点是，效果明显而稳定，处理后的水适用范围广；但是对进水压力有较高要求，设备投资、运行成本都较高。一般较少用于专门的软化处理。
3)石灰法：向水中加入石灰，主要是用于处理大流量的高硬水，只能将硬度降到一定的范围。
4)电磁法：采用在水中加上一定的电场或磁场来改变离子的特性，从而改变碳酸钙(碳酸镁)沉积的速度及沉积时的物理特性来阻止硬水垢的形成。其特点是：设备投资小，安装方便，运行费用低；但是效果不够稳定性，没有统一的衡量标准，而且由于主要功能仅是影响一定范围内的水垢的物理性能，所以处理后的水的使用时间、距离都有一定局限。多用于商业(如中央空调等)循环冷却水的处理，不能应用于工业生产及锅炉补给水的处理(同时由于该种设备的机理并未得到真正的理论证实)。
5)加药法：向水中加入专用的阻垢剂，可以改变钙镁离子与碳酸根离子结合的特性，从而使水垢不能析出、沉积。目前工业上可以使用的的阻垢剂很多。这种方法的特点是：一次性投入较少，适应性广；但水量软大时运行成本偏高，由于加入了化学物质，所以水的应用受到很大限制，一般情况下不能应用于饮用、食品加工、工业生产等方面。在民用领域中也很少应用。

『玖』 请教高硬度的地下水如何做软化处理

随着国内工业的不断发展，将高硬度的地下水净化成软化水已经出现了一体化的软化水设备，过程全自动，无需专人操作，省时省力。

『拾』 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。