水软化过程和方式方法

临时/碳酸盐硬度-由钙和镁的碳酸盐和碳酸氢盐引起。通过煮沸或添加石灰可以轻松去除临时硬度。软化•降低或去除水的硬度称为水软化。•硬水会导致以下问题：-(i)导致洗衣时消耗较多肥皂。(ii)引起颜色改变并影响染色工业。(iii)给造纸、磨冰、人造丝工业等制造过程造成严重困难。(iv)导致管道装置窒息和堵塞。(v)导致锅炉和热水加热系统结垢。(vi)它使食物变得无味、变硬或有弹性。水软化的目标是：(i)减少肥皂用水量（二）改善食品口感(iii)减少管道装置的维修(iv)防止锅炉结垢(v)提高制造和染色过程的效率。(vi)提高过滤效率等。•临时/碳酸盐硬度-由钙和镁的碳酸盐和碳酸氢盐引起。通过煮沸或添加石灰可以轻松去除临时硬度。•永久/非碳酸盐硬度是由钙和镁的硫酸盐、氯化物、硝酸盐引起的。这不能轻易去除，需要特殊的水软化方法，例如石灰苏打工艺、沸石工艺或脱矿质。

去除临时硬度的方法：-

1、煮沸：•碳酸钙不易溶于水。•它可能以碳酸氢钙的形式存在于水中，易溶于含有二氧化碳的水中。•当水沸腾时，释放出CO2，导致CaCO3沉淀，可通过沉淀池中的沉淀过程除去CaCO3。碳酸氢钙(可溶性)碳酸钙(不溶性)•该方法不能用于碳酸镁和碳酸氢镁，因为MgCO3溶于水。局限性：•煮沸并不能消除镁引起的暂时硬度。•对于公共供水来说，沸腾是不可行且不经济的。2.石灰的添加石灰（CaO），通常是熟石灰[Ca(OH)2]被添加到水中。发生以下反应：碳酸钙和氢氧化镁沉淀，可在沉淀池中除去。去除永久硬度的方法：去除永久硬度的不同方法是：(1)石灰-纯碱工艺(2)基础-交换过程/沸石过程(3)脱矿过程1、石灰-纯碱工艺：•在此过程中，将石灰[Ca(OH)2]和苏打灰[Na2CO3]添加到硬水中；与钙盐和镁盐反应，形成不溶性碳酸钙和氢氧化镁沉淀。•这些沉淀物可以在沉淀池中沉淀出来。•发生的化学反应是：此过程删除了以下内容：•碳酸盐硬度（Ca和Mg）•Mg的非碳酸盐硬度转化为非碳酸盐硬度Ca，用苏打去除。•去除游离溶解的二氧化碳•此过程所需设备为：（与混凝过程类似）(i)混合罐-将石灰和苏打灰添加到原水中并混合(ii)絮凝(iii)沉淀——形成的沉淀物沉淀在罐中。拘留时间为2至4小时不等。•软化所需的石灰和苏打用量取决于水的化学质量和所需的硬度去除程度。石灰纯碱工艺的优点：•经济•轻松与其他水处理方法结合使用。•石灰、苏打与混凝剂配合使用，可减少混凝剂的用量。•提高水的pH值，从而减少管道腐蚀。•提高pH值，从而杀死病原体。•减少水中的矿物质含量。•在一定程度上去除铁和锰。石灰苏打法的缺点：•形成大量污泥、CaCO和Mg(OH)沉淀，需要妥善处置。•需要小心操作和熟练监督。•需要对水进行再碳酸化；否则会造成管壁结垢。（西洛斯·博）•无法实现零硬度。硬度去除率最高仅为50mg/l。软化水的再碳酸化：碳酸钙和氢氧化镁的非常细的沉淀有时可能不会在沉淀池中沉淀。这些颗粒可能沉积在过滤器上并导致沙粒增大，即过滤介质和分配管结垢。为了防止这种情况发生，离开沉淀池的软化水应通过通入二氧化碳气体进行再碳酸化。在再碳酸化过程中，不溶性碳酸盐与二氧化碳结合形成可溶性碳酸氢盐。吹入水中的CO2气体可以通过燃烧焦炭、天然气或油来产生。2.沸石或碱交换或阳离子交换过程：•沸石是天然盐或粘土、钠和铝的水合硅酸盐、Issimodo或合成树脂。•一般公式为：•沸石具有交换阳离子的特性。•在水软化过程中，沸石的钠离子与硬水中的钙离子和镁离子进行交换。•涉及的化学反应有：•Ca和Mg沸石通过用5至10%氯化钠溶液（盐水溶液）处理而再生•沸石软化器类似于砂滤器，其中过滤介质是沸石。它们可以是重力过滤器或压力过滤器。常用的压滤式沸石软化器如图2.23所示。它由一个封闭的钢筒组成，内含沸石床（0.75m至2m厚）。硬水每平方米每分钟300升（0.1至0.3m/min）当沸石的钠盐耗尽后，用含10%bri（Nacl）的10%盐水溶液反洗再生。优点(i)可以获得零硬度的水；适用于纺织工业、锅炉(ii)装置紧凑、自动化、操作方便。(iii)不形成污泥。不存在污泥处置问题。(iv)RMO（运行、维护和操作）成本较低。(v)还可去除水中的铁和锰。(vi)不存在管道结垢问题。

缺点：(i)不适合处理浑浊的水。(ii)工艺过程会在水中留下碳酸氢钠，导致工业或锅炉给水产生泡沫。(iii)成本高且不适合处理含有铁和锰的水。铁或锰沸石不能再生回钠沸石，沸石被浪费。

3.脱矿过程：•脱矿质是指去除水中的矿物质。•这可用于生产任何所需硬度或矿物质的水•软化水或去离子水与蒸馏水一样纯净，适用于工业用途，尤其是高压锅炉。•除矿物质涉及使水首先通过阳离子交换树脂床，然后通过阴离子交换树脂床。(a)阳离子交换过程——与沸石法类似，进行氢离子交换。阳离子交换树脂是具有碱交换性能的酚醛缩合体。它们的化学式是H，R，其中H代表氢离子，R代表物质的有机部分。涉及的化学反应是：-在阳离子交换过程中，形成酸[碳酸、盐酸、硫酸等]，这些酸被随后的阴离子交换过程除去。(b)阴离子交换过程：阴离子交换树脂是胺与甲醛的缩合产物，具有阴离子交换性能，即交换羟基离子(OH)。树脂的化学式为ROH，其中OH代表羟基离子，R代表物质的org部分。涉及的化学反应有：ROH+HC1→RCI+HOH2ROH+H2SO4→R2SO4+2HOH从阴离子交换器出来的水不含矿物质。兹维亚迪奥当树脂耗尽时，再生过程如下：(i)阳离子交换树脂的再生——用稀盐酸或硫酸处理。(ii)阴离子交换树脂的再生-通过用碳酸钠溶液处理。2RCI+Na2CO3+2H2O→2ROH+2NaCl+CO2↑+H2O问题2.6：使用以下数据为某个行业设计沸石软化剂：(i)每小时所需软水量=25,000升。(ii)原水中存在的硬度（以CaCO计）=400ppm(iii)处理后的材料获得的硬度=50ppm(iv)沸石的离子交换容量=每立方沸石10公斤硬度(v)废沸石再生所需的盐=每立方沸石50千克。还假设该行业每天实行2班制，每班8小时。在需要的地方进行适当的假设。解决方案：•每班8小时所需的软水量。=25,0001/小时×8小时=2,00,000升。•硬度去除率高达400ppm总硬度中的50ppm。•所需去除百分比=350/400x100=87.5%•由于沸石工艺将硬度降低至零；部分（87.5%）原水经过处理，硬度为零，余量（12.5%）不处理，作为原水添加，硬度达到50ppm。每班处理水量=2x105x0.8751.75x105升每班去除的硬度量=[每班处理的水量（升）]x[硬度（毫克/升）]=(1.75x105)×400毫克/升=70x106毫克=70公斤。所需沸石树脂的数量要去除的硬度（Kg）/树脂的离子交换容量（Kg/cu.m）=70公斤/10公斤/立方米=7立方米假设机组数量为6台，其中一台备用。一单位体积=7立方米/5=1.4立方米提供6个（5+1备用）单位，体积为1.4cum，即面积=1m2，深度=再生：在8小时的轮班时间内，假设再生过程需要1小时，并且再生所需盐量=50千克/沸石体积=50公斤/累积x7累积=350公斤。使用10%盐水溶液（10公斤盐溶于水制成100公斤溶液将产生350公斤盐350×100/10=3500公斤水溶液=3500公斤/1000公斤/立方米=3.5cum提供两个容量为1.75立方米的储罐。假设罐体直径为m，则所需深度使用自由板=0.15，总深度=1.55+0.15=1.7m水箱总尺寸=1.2m直径x1.7m深检查接触时间沸石床的