⑴ 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。
⑵ 石灰软化处理后水质有何变化
水质中难容的Ca，Mg离子浓度降低，处理后的水更适合饮用。石灰软化处理是将石灰[Ca(OH)2 ]加入水中，与水中的硬度成分起反应，生成难溶的CaCO3，或其他难溶的碱性物质[如Mg(OH)2 ]，使其沉淀析出，以达到软化的目的。软化反应过程如下所示：
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，首先与CO2起化学反应，然后再与Ca(HCO3)2以及Mg(HCO3)2 起反应。便是与Ca(OH)2 与Ca(HCO3)2和Ca(OH)2 与Mg(HCO3)2 的反应产物不同，由于MgCO3 的溶解度比CaCO3大得多，故要使Mg2+反应生成难溶的Mg(OH)2才会沉淀出来，所以石灰的消耗量也大，需增加一倍。
当水中的碱度大于硬度时，此时水中含有钠盐碱度，例如NaHCO3，因此，通常采用石灰－石膏软化法，在进行软化的同时，还可以降低水的钠盐碱度，反应如下：
2NaHCO3 +CaSO4 + Ca(OH)2 ＝2CaCO3 ↓ + Na2 SO4 + 2H2 O
石灰软化处理后，残留暂硬可达到0.4~0.8mmol/L，残留碱度达0.8~1.2mmol/L，残留铁<0.1mg/L；可除COD25%，除硅酸盐30%~35%。
虽然石灰软化除去硬度还不够彻底，操作条件也不大好，但由于石灰价格低廉，来源宽广，因此，常常被用于原水中碳酸盐硬度较高、非碳酸盐硬度较低，且又不要求深度软化的场所。
⑶ 怎么把硬水变成软水
1. 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
2. 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)
3. 离子交换法
这种方法中用到的离子交换剂，有无机和有机两种。无机离子交换剂，如沸石等；有机离子交换剂包括：碳质离子交换剂——磺化酶，阴阳离子交换树脂等。而且一般的离子交换剂在失效后还可以再.
4.蒸馏（最纯净的）
⑷ 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。
⑸ 石灰法可以软化永久硬水吗
永久硬水是指经过煮沸处理也不能软化的水。这时水中的钙、镁、铁等离子与硫酸根离子与氯离子共存，生成溶解性盐从而不能沉淀分离，即不能生成软水。永久硬水的硬度称为永久硬度，并称为碳酸盐硬度。硬水不宜作锅炉、洗涤等工业用水
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编辑摘要
目录
1
概述
2
判断标准
3
判断方法
4
产生
5
危害
1
概述
2
判断标准
3
判断方法
4
产生
5
危害
6
处理方法
6.1
软化剂
6.2
软化装置
6.3
过滤装置
6.4
磁性水处理器
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永久硬水
-
概述
永久硬水是指经过煮沸处理也不能软化的水。这时水中的钙、镁、铁等离子与硫酸根离子与氯离子共存，生成溶解性盐从而不能沉淀分离，即不能生成软水。永久硬水的硬度称为永久硬度，并称为碳酸盐硬度。硬水不宜作锅炉、洗涤等工业用水。
[1]
永久硬水
-
判断标准
一般的钙离子浓度是60ppm
，也就是说氢氧化钙、硫酸钙、
硫酸镁中钙离子的浓度是60ppm
硬水
按美国WQA（水质量协会）标准，水的硬度分为6
级：0~0.5GPG为软水，0.5~3.5GPG为微硬，3.5~7.0GPG为中硬，7~10.5GPG为硬水，10.5~14.0GPG为很硬，14.0GPG以上为极硬。以上海为例，大部分地区的生活用水为各自来水厂净化处理后的自来水，硬度范围为8
~
14
GPG
，按WQA标准属于硬或很硬范围。（部分地区如果使用井水，则硬度更高，达到极硬范围。）
硬度又分为暂时性硬度和永久性硬度。由于水中含有重碳酸钙与重碳酸镁而形成的硬度，经煮沸后可把硬度去掉，这种硬度称为暂时性硬度，又叫碳酸盐硬度，水中含硫酸钙和硫酸镁等盐类物质而形成的硬度，经煮沸后不能去除的硬度，称为永久性硬度。以上两种硬度合称为总硬度。
[2]
永久硬水
-
判断方法
如果你是中学生，你知道如下内容就完全够了。
判断公式
1.硬水指含钙离子或者镁离子较多的水，软水指含钙离子或者镁离子较少的水。
2.（一般用“硬度”来表示水的“硬”的程度。钙镁离子含量高水的“硬度”就大，反之就小。）
3.如果硬水中含HCO3^-离子，那这种硬水叫＂暂时硬水＂；如果含SO4^2-或者Cl^-离子，这种硬水叫＂永久硬水＂（硬水中往往HCO3^-离子、SO4^2-和Cl^-离子都有，所以一般的硬水有暂时硬水部分和永久硬水部分，它们的含量称为“暂时硬度”和“永久硬度”）
4.硬水中的暂时硬水部分可以通过煮沸而除去（这也就是称为“暂时”的原因）：
Ca(HCO3)2====CaCO3!+CO2|+H2O
Mg(HCO3)2===MgCO3
+CO2|
+H2O;MgCO3
+H2O==Mg(OH)2!
+CO2|+H2O
（这就是水垢形成的原因．）
永久硬水部分就不能通过煮沸除去（也就是称为＂永久＂的原因）
一般的水中含有硝酸根离子，这种水反复煮沸会产生亚硝酸根离子．亚硝酸根是强烈的致癌物质．所以不能喝反复煮沸的水．
⑹ 如何软化井水
井水软化可以使用君浩环保全自动软化水设备，采用的是钠离子树脂，将水中的钙镁离子置换成为Na+，达到水质软化的效果。
设备特点：
1、水质软化过程自动化：软化水设备通过程序控制装置，实现离子交换和树脂再生过程的自动化。
2、高效：软水器设计合理，使树脂有效工作交换容量充分发挥。
3、省工：无需专人操作，安装简便。
4、无毒：阀体为无铅黄铜或工程塑料。
5、省水：制水率百分之九十八以上。
6、省电：由于采用虹吸原理，再生无需盐泵。
7、调整方便：可根据需要调整再生周期和时间。
8、罐体防腐：罐体采用不锈钢、玻璃钢、钢衬塑材质，避免树脂污染。
9、适用性广：可用于工业锅炉、热交换器、空调、洗衣、沐浴设备及食品、制药、电子等行业。
⑺ 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
⑻ 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。
⑼ 如何用石灰/纯碱软化硬水 想问下石灰/纯碱法软化硬水的4道化学方程式
石灰是氢氧化钙,纯碱是抄碳酸钠,硬水中含有钙,镁离子化合物
所以:碳酸钠电解生成钠离子和碳酸根离子
Ca2+ +CO3 2-=CaCO3沉淀,Mg2+ +CO3 2-=MgCO3沉淀
氢氧化钙电解生成氢氧根离子和钙离子,由于微溶,所以不太好
OH-+Mg2+=Mg（OH）2沉淀
⑽ 碳酸钠和石灰能软化水吗
能的，硬水就是因为含有大量钙离子和镁离子
碳酸钠能除掉钙离子生成碳酸钙沉淀
石灰能除掉镁离子生成氢氧化镁沉淀
先加石灰再加过量碳酸钠