硬水是指含有較多可以溶解的鈣鹽、鎂鹽的水,其中含碳酸氫鈣,碳酸氫鎂較多的水叫暫時(shí)硬水,這種水被煮沸后,可溶性鈣、鎂鹽就變成碳酸鹽(石頭的主要成分之一),大部分析出,井水就是暫時(shí)硬水;而含硫酸鈣(石膏的主要成分)、硫酸鎂較多的水叫永久硬水,這種水煮沸時(shí),所含鹽不能析出,海水就是永久硬水。
和硬水不同,軟水是只含少量或不含可溶性鈣鹽、鎂鹽的水,煮沸時(shí)不發(fā)生明顯的變化。 人們把水的軟、硬程度分為許多“度”,統稱(chēng)為硬度,可以分類(lèi)為0~30度(德國分類(lèi)法),0~4度叫很軟的水,26~30度叫很硬的水。
軟水中放入肥皂易產(chǎn)生大量泡沫,而硬水中的鈣鹽、鎂鹽能與肥皂起作用產(chǎn)生沉淀,使肥皂失去去污能力,不易產(chǎn)生泡沫。如果將硬水用作鍋爐用水,會(huì )有較多水垢產(chǎn)生而附著(zhù)在鍋爐壁上,妨礙傳熱而多燒燃料,甚至會(huì )使鍋爐產(chǎn)生裂縫而引起爆炸。
通常家中燒水用的壺壁上的白垢,就是硬水受熱產(chǎn)生的沉淀。人常喝太硬的水不利于身體健康,所以,現在提倡喝通過(guò)處理的水,工業(yè)上也將硬水先軟化后再使用。
水的軟化方法有:①加熱法;②石灰蘇打法:用石灰降低暫時(shí)硬水硬度,用燒堿(蘇打)降低非碳酸鹽硬水的硬度;③離子交換法:用離子交換劑除去鈣鎂離子,目前家用“凈水器”多采用這種方法。
1)離子交換法:采用特定的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂,以鈉離子將水中的鈣鎂離子置換出來(lái),由于鈉鹽的溶解度很高,所以就避免了隨溫度的升高而造成水垢生成的情況。這種方法是目前最常用的標準方式。主要優(yōu)點(diǎn)是:效果穩定準確,工藝成熟。可以將硬度降至0。采用這種方式的軟化水設備一般也叫做“離子交換器”(由于采用的多為鈉離子交換樹(shù)脂,所以也多稱(chēng)為“鈉離子交換器”)。
2)膜分離法:納濾膜(NF)及反滲透膜(RO)均可以攔截水中的鈣鎂離子,從而從根本上降低水的硬度。這種方法的特點(diǎn)是:效果明顯而穩定,處理后的水適用范圍廣;但是對進(jìn)水壓力有較高要求,設備投資、運行成本都較高。一般較少用于專(zhuān)門(mén)的軟化處理。
3)石灰法:向水中加入石灰,主要是用于處理大流量的高硬水,只能將硬度降到一定的范圍。
4)加藥法:向水中加入專(zhuān)用的阻垢劑,可以改變鈣鎂離子與碳酸根離子結合的特性,從而使水垢不能析出、沉積。目前工業(yè)上可以使用的的阻垢劑很多。這種方法的特點(diǎn)是:一次性投入較少,適應性廣;但水量軟大時(shí)運行成本偏高,由于加入了化學(xué)物質(zhì),所以水的應用受到很大限制,一般情況下不能應用于飲用、食品加工、工業(yè)生產(chǎn)等方面。在民用領(lǐng)域中也很少應用。由于加藥法只是從化學(xué)原理上阻止水垢的生成,并沒(méi)有降低水的硬度,所以一般不歸入軟化方法中,而是稱(chēng)為阻垢。
5)電磁法:采用在水中加上一定的電場(chǎng)或磁場(chǎng)來(lái)改變離子的特性,從而改變碳酸鈣(碳酸鎂)沉積的速度及沉積時(shí)的物理特性來(lái)阻止硬水垢的形成。其特點(diǎn)是:設備投資小,安裝方便,運行費用低;但是效果不夠穩定性,沒(méi)有統一的衡量標準,而且由于主要功能僅是影響一定范圍內的水垢的物理性能,所以處理后的水的使用時(shí)間、距離都有一定局限。多用于商業(yè)(如中央空調等)循環(huán)冷卻水的處理,不能應用于工業(yè)生產(chǎn)及鍋爐補給水的處理(同時(shí)由于該種設備的機理并未得到真正的理論證實(shí))。另外,此種方法與加藥法類(lèi)似也是阻止水垢的生成,而不是降低硬度,所以一般不應歸入軟化方式中,而是應該稱(chēng)為防垢或阻垢。
根據用水水質(zhì)的不同采用不同的處理方法達到應有的標準。而工業(yè)上通用的軟化水方法是離子交換法。
離子交換水處理是指采用離子交換劑,使交換劑中和水溶液中可交換離子產(chǎn)生符合等物質(zhì)的量規則的可逆性交換,導致水質(zhì)改善而交換劑的結構并不發(fā)生實(shí)質(zhì)性(化學(xué)的)變化的水處理方式。在這種水處理方式中,只有陽(yáng)離子參與交換反應的,稱(chēng)陽(yáng)離子交換水處理;只有陰離子參與交換反應的,稱(chēng)陰離子交換水處理;既有陽(yáng)離子又有陰離子參與交換反應的,稱(chēng)陽(yáng)、陰離子交換水處理。由于原水的水質(zhì)千差萬(wàn)別,而對出水水質(zhì)的要求又多種多樣,所以有許多種類(lèi)型的離子交換及某組合的水處理方法,采用這些水處理方法而使原水軟化、除堿和除鹽。離子交換劑中參與交換反應的離子是鈉離子Na+時(shí),此方法稱(chēng)為鈉(Na)型離子交換法,此交換劑稱(chēng)為鈉(Na)型陽(yáng)離子交換劑,相類(lèi)似的,有氫(H)型離子交換法及氫(H)型陽(yáng)離子交換劑等。
鈉型離子交換法是工業(yè)鍋爐給水最通用的一種水處理方法。當原水經(jīng)過(guò)鈉型離子交換劑時(shí),水中的Ca2+、Mg2+等陽(yáng)離子與交換劑中的Na+進(jìn)行交換,降低了水的硬度,使水質(zhì)得到軟化,故這種方法又稱(chēng)為鈉離子交換軟化法。
(1)交換過(guò)程
碳酸鹽硬度(暫硬)軟化過(guò)程:
Ca(HCO3)2 + 2NaR——CaR2 + 2NaHCO3
Mg(HCO3)2 + 2NaR——MgR2 + 2NaHCO3
非碳酸鹽硬度(永硬)軟化過(guò)程:
CaSO4 + 2NaR——CaR2 + Na2SO4
CaCl2 + 2NaR——CaR2 + 2NaCl
MgSO4 + 2NaR——MgR2 + Na2SO4
MgCl2 + 2NaR——MgR2 + 2NaCl
也可以用綜合上述反應式的離子式表示:
Ca2+ + 2NaR——CaR2 + 2Na+
Mg2+ + 2NaR——MgR2 + 2Na+
(2)再生過(guò)程
在鈉離子交換過(guò)程中,當軟水出現了硬度,且殘留硬度超過(guò)水質(zhì)標準規定時(shí),則認為鈉離子交換劑已經(jīng)失效。為了恢復其交換能力,就需要對交換劑進(jìn)行再生(或還原)。再生過(guò)程是使含有大量鈉離子的氯化鈉(NaCl)溶液通過(guò)失效的交換劑層恢復其交換能力的過(guò)程。此時(shí),鈉離子又被離子交換劑所吸著(zhù),而交換劑中的鈣、鎂離子被置換到溶液中去。鈉型離子交換劑的再生過(guò)程可用如下反應式表示:
CaR2 + 2NaCl——2NaR + CaCl2
MgR2 + 2NaCl——2NaR + MgCl2
生產(chǎn)中多采用食鹽(NaCl)溶液作為再生劑。因為食鹽比較容易得到,而且再生過(guò)程中所形成的產(chǎn)物(CaCl2、MgCl2)是可溶性鹽類(lèi),很容易隨再生液排出去。再生用食鹽,大都采用工業(yè)用鹽,其中雜質(zhì)含量不宜過(guò)多,食鹽溶液需澄清過(guò)濾后使用。通常認為,10%食鹽溶液的硬度不應超過(guò)40mmol/L,懸浮物不應大于2%。離子交換劑再生時(shí),一般要用經(jīng)過(guò)澄清的8~10%的鹽溶液。總的再生接觸時(shí)間隨離子交換樹(shù)脂交聯(lián)度的不同而變化,對于一般交聯(lián)度7%左右的強酸性苯乙烯系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂,再生劑和樹(shù)脂總的接觸時(shí)間最低應保證45min以上。
煮沸即可軟化水質(zhì),軟水機也可軟化水質(zhì)。
想要降低水的硬度,最簡(jiǎn)單的方法就是煮沸。在加熱的過(guò)程中,硬水中的鈣、鎂等離子會(huì )沉淀,形成水垢。水中的鈣、鎂離子含量低了,水的硬度也就降低了。
軟水機通過(guò)樹(shù)脂類(lèi)物質(zhì)置換出水中的鈣、鎂離子等,軟化水質(zhì),降低水的硬度,減少水中礦物質(zhì)對衣物和皮膚的磨損,可以呵護肌膚,保護衣料。還能避免水中礦物質(zhì)在潔具、餐具等形成黃斑,避免水管、熱水器花灑產(chǎn)生水垢等。軟水機產(chǎn)生的水主要用于生活用水,不能用來(lái)直接飲用。
擴展資料
世界衛生組織(WHO)定義,水的軟硬程度取決于1L水中鈣離子和鎂離子含量的多少,硬度小于120mg/L為軟水,超過(guò)120mg/L為硬水。硬水會(huì )給我們的日常生活和身體健康帶來(lái)很大影響。
如果使用硬水洗衣服,需要在水中添加大量柔順劑;如果使用硬水清潔,潔具上易生水垢;如果使用硬水沐浴,肌膚易干澀緊繃,頭發(fā)易枯黃無(wú)光澤;如果在電熱水器、加濕器中使用硬水,電器中易結水垢,從而增加能耗、縮短使用壽命。
不適應硬水的人偶爾飲用硬水,會(huì )造成腸胃功能紊亂,即所謂的“水土不服”;用硬水泡茶會(huì )改變茶的色、香、味,大大削弱其飲用質(zhì)量;此外,據《南方日報》報道,深井水、山泉水等“硬水”中含礦物質(zhì)較多,飲用過(guò)多這類(lèi)水可能造成腎結石。
不過(guò),這并不是說(shuō)硬水對人體只有壞處,據《新民晚報》介紹,水溶性的鈣、鎂離子比鈣片等更易被人體所吸收。此外,也有國外對照實(shí)驗表明,喝硬度適中的硬水的人群比常喝軟水的人心血管疾病發(fā)病率低25%-30%。
參考資料來(lái)源:人民網(wǎng)-你聽(tīng)說(shuō)過(guò)硬水嗎?原來(lái)水也不單純
參考資料來(lái)源:人民網(wǎng)-健康飲水有要求!家用凈水器該怎么選?
若水的硬度是暫時(shí)硬度,這種水經(jīng)過(guò)煮沸以后,水里所含的碳酸氫鈣或碳酸氫鎂就會(huì )分解成不溶于水的碳酸鈣和難溶于水的氫氧化鎂沉淀。
這些沉淀物析出,水的硬度就可以降低,從而使硬度較高的水得到軟化。若水的硬度是永久硬度,往往使用以下幾種方法。
1)離子交換法:采用特定的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂,以鈉離子將水中的鈣鎂離子置換出來(lái),由于鈉鹽的溶解度很高,所以就避免了隨溫度的升高而造成水垢生成的情況。這種方法是目前最常用的標準方式。
主要優(yōu)點(diǎn)是:效果穩定準確,工藝成熟。可以將硬度降至0。
采用這種方式的軟化水設備一般也叫做“離子交換器”(由于采用的多為鈉離子交換樹(shù)脂,所以也多稱(chēng)為“鈉離子交換器”)。2)膜分離法:納濾膜(NF)及反滲透膜(RO)均可以攔截水中的鈣鎂離子,從而從根本上降低水的硬度。
這種方法的特點(diǎn)是,效果明顯而穩定,處理后的水適用范圍廣;但是對進(jìn)水壓力有較高要求,設備投資、運行成本都較高。一般較少用于專(zhuān)門(mén)的軟化處理。
3)石灰法:向水中加入石灰,主要是用于處理大流量的高硬水,只能將硬度降到一定的范圍。4)電磁法:采用在水中加上一定的電場(chǎng)或磁場(chǎng)來(lái)改變離子的特性,從而改變碳酸鈣(碳酸鎂)沉積的速度及沉積時(shí)的物理特性來(lái)阻止硬水垢的形成。
其特點(diǎn)是:設備投資小,安裝方便,運行費用低;但是效果不夠穩定性,沒(méi)有統一的衡量標準,而且由于主要功能僅是影響一定范圍內的水垢的物理性能,所以處理后的水的使用時(shí)間、距離都有一定局限。多用于商業(yè)(如中央空調等)循環(huán)冷卻水的處理,不能應用于工業(yè)生產(chǎn)及鍋爐補給水的處理(同時(shí)由于該種設備的機理并未得到真正的理論證實(shí))。
5)加藥法:向水中加入專(zhuān)用的阻垢劑,可以改變鈣鎂離子與碳酸根離子結合的特性,從而使水垢不能析出、沉積。現工業(yè)上可以使用的的阻垢劑很多。
這種方法的特點(diǎn)是:一次性投入較少,適應性廣;但水量較大時(shí)運行成本偏高,由于加入了化學(xué)物質(zhì),所以水的應用受到很大限制,一般情況下不能應用于飲用、食品加工、工業(yè)生產(chǎn)等方面。在民用領(lǐng)域中也很少應用。
水的暫時(shí)硬度是由碳酸氫鈣或碳酸氫鎂引起的,這種水經(jīng)過(guò)煮沸以后,水里所含的碳酸氫鈣或碳酸氫鎂就會(huì )分解成不溶于水的碳酸鈣和難溶于水的碳酸鎂沉淀。所謂“硬水”是指水中所溶的礦物質(zhì)成分多,尤其是鈣和鎂。
硬水并不對健康造成直接危害,但是會(huì )給生活帶來(lái)好多麻煩,比如用水器具上結水垢、肥皂和清潔劑的洗滌效率減低等。
硬水是指含有較多可以溶解的鈣鹽、鎂鹽的水,其中含碳酸氫鈣,碳酸氫鎂較多的水叫暫時(shí)硬水,這種水被煮沸后,可溶性鈣、鎂鹽就變成碳酸鹽(石頭的主要成分之一),大部分析出,井水就是暫時(shí)硬水;而含硫酸鈣(石膏的主要成分)、硫酸鎂較多的水叫永久硬水,這種水煮沸時(shí),所含鹽不能析出,海水就是永久硬水。
和硬水不同,軟水是只含少量或不含可溶性鈣鹽、鎂鹽的水,煮沸時(shí)不發(fā)生明顯的變化。
人們把水的軟、硬程度分為許多“度”,統稱(chēng)為硬度,可以分類(lèi)為0~30度(德國分類(lèi)法),0~4度叫很軟的水,26~30度叫很硬的水。軟水中放入肥皂易產(chǎn)生大量泡沫,而硬水中的鈣鹽、鎂鹽能與肥皂起作用產(chǎn)生沉淀,使肥皂失去去污能力,不易產(chǎn)生泡沫。如果將硬水用作鍋爐用水,會(huì )有較多水垢產(chǎn)生而附著(zhù)在鍋爐壁上,妨礙傳熱而多燒燃料,甚至會(huì )使鍋爐產(chǎn)生裂縫而引起爆炸。通常家中燒水用的壺壁上的白垢,就是硬水受熱產(chǎn)生的沉淀。人常喝太硬的水不利于身體健康,所以,現在提倡喝通過(guò)處理的水,工業(yè)上也將硬水先軟化后再使用。
水的軟化方法有:①加熱法;②石灰蘇打法:用石灰降低暫時(shí)硬水硬度,用燒堿(蘇打)降低非碳酸鹽硬水的硬度;③離子交換法:用離子交換劑除去鈣鎂離子,目前家用“凈水器”多采用這種方法。
1、化學(xué)軟化法。就是在水中加入一些藥劑,水中的鈣鎂離子轉變?yōu)殡y溶的化合物,使其沉淀析出。
2、離子交換法。利用離子交換劑活性基團中的氫離子和鈉離子等陰離子與水中的鈣鎂離子記性離子交換,這樣除去水中的鈣鎂離子,達到軟化的目的。
3、熱力軟化法。將水加熱到100度或者是100度以上時(shí),在煮沸過(guò)程中,使水中的鈣鎂的碳酸氫鹽轉變?yōu)樘妓徕}和氫氧化鎂沉淀清除。熱力軟化法只能清除碳酸鹽的硬度,不能清除碳酸鹽以外的硬度。
此外,還有電滲析軟化法,但通常使用的主要方法是離子交換軟化法和化學(xué)軟化法。
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1)離子交換法:采用特定的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂,以鈉離子將水中的鈣鎂離子置換出來(lái),由于鈉鹽的溶解度很高,所以就避免了隨溫度的升高而造成水垢生成的情況。
這種方法是目前最常用的標準方式。主要優(yōu)點(diǎn)是:效果穩定準確,工藝成熟。
可以將硬度降至0。采用這種方式的軟化水設備一般也叫做“離子交換器”(由于采用的多為鈉離子交換樹(shù)脂,所以也多稱(chēng)為“鈉離子交換器”)。
2)膜分離法:納濾膜(NF)及反滲透膜(RO)均可以攔截水中的鈣鎂離子,從而從根本上降低水的硬度。這種方法的特點(diǎn)是:效果明顯而穩定,處理后的水適用范圍廣;但是對進(jìn)水壓力有較高要求,設備投資、運行成本都較高。
一般較少用于專(zhuān)門(mén)的軟化處理。 3)石灰法:向水中加入石灰,主要是用于處理大流量的高硬水,只能將硬度降到一定的范圍。
4)加藥法:向水中加入專(zhuān)用的阻垢劑,可以改變鈣鎂離子與碳酸根離子結合的特性,從而使水垢不能析出、沉積。目前工業(yè)上可以使用的的阻垢劑很多。
這種方法的特點(diǎn)是:一次性投入較少,適應性廣;但水量軟大時(shí)運行成本偏高,由于加入了化學(xué)物質(zhì),所以水的應用受到很大限制,一般情況下不能應用于飲用、食品加工、工業(yè)生產(chǎn)等方面。在民用領(lǐng)域中也很少應用。
由于加藥法只是從化學(xué)原理上阻止水垢的生成,并沒(méi)有降低水的硬度,所以一般不歸入軟化方法中,而是稱(chēng)為阻垢。 5)電磁法:采用在水中加上一定的電場(chǎng)或磁場(chǎng)來(lái)改變離子的特性,從而改變碳酸鈣(碳酸鎂)沉積的速度及沉積時(shí)的物理特性來(lái)阻止硬水垢的形成。
其特點(diǎn)是:設備投資小,安裝方便,運行費用低;但是效果不夠穩定性,沒(méi)有統一的衡量標準,而且由于主要功能僅是影響一定范圍內的水垢的物理性能,所以處理后的水的使用時(shí)間、距離都有一定局限。多用于商業(yè)(如中央空調等)循環(huán)冷卻水的處理,不能應用于工業(yè)生產(chǎn)及鍋爐補給水的處理(同時(shí)由于該種設備的機理并未得到真正的理論證實(shí))。
另外,此種方法與加藥法類(lèi)似也是阻止水垢的生成,而不是降低硬度,所以一般不應歸入軟化方式中,而是應該稱(chēng)為防垢或阻垢。
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