电解软化水

A. 软水能再通过电解水机吗

只要不是纯水，就都能电解。如果是用树脂软化的水。电解后阴极出水不再富含钙镁离子，但钠离子会较多，阳极酸性水不变。

B. 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。

C. 脱盐水,生活水,软化水,三者的区别

脱盐水，生活来水，软化水，三者自的区别:

1、性质不同

脱盐水是将所含易于除去的强电解质除去或减少到一定程度的水。生活水是指以符合生活饮用水卫生标准的水。软水是指水的硬度低于8度的水。

2、制取方法不同

脱盐水的制取方法是电渗析法、离子交换法、蒸馏法。软化水，软化水的制取方法是离子交换法、石灰-苏打法、磷酸盐软水法。活性炭过滤法、臭氧杀菌法、离子交换法、逆渗透法、蒸馏法、煮沸法等。

3、水的硬度不同

水的硬度适中（以碳酸钙计算：50-200mg/L)，脱盐水硬度控制指标小于4umol/l，软水低于8度。

D. 电解水可以长期喝吗

少喝。

据国家疾控中心环境与健康相关产品安全所专家介绍，国家卫生部尚未制定专门针对“电解水机”的相关标准，消费者选购须谨慎。

我国一些科研机构一直在开展电解水功能方面的实验研究。根据解放军总医院老年医学研究所韩志涛等专家进行的《碱性电解水对大鼠抗氧化及抗纤维蛋白原作用的实验研究》显示：

“碱性电解水”具有一定抗氧化及降低纤维蛋白原的功效，长期饮用可缓冲体内积蓄的酸性代谢废物，对亚健康群体大有裨益。”然而也有研究提示应避免一次大量饮用“电解碱性水”。

据了解，“饮用离子水”除PH值在8.5以下时完全符合卫生部饮用水审批标准以外，并不符合国家任何保健食品的审批标准。

为促进“功能水”行业的健康发展，中国保健协会已于2007年发布了《电解制水机CAS124-2007》协会标准，有关机构也一直在极力促成“功能水”的行业标准，但据国家疾控中心环境与健康相关产品安全所专家介绍，目前我国还没有“饮用功能水”的相关标准，因此消费者选购须谨慎。

(4)电解软化水扩展阅读

碱性水、负电位等保健功能缺乏科学论证。

首先，碱性水已经在净水界炒了多年。京华时报记者了解到，2012年7月1日起正式实施的国家强制性标准《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）规定,自来水的pH值必须在6.5-8.5之间。

专家表示，该标准主要是考虑水的酸碱性对供水管道的影响，与健康无关。而国家标准对于“碱性水”的定义是pH值大于8.0。

另外，专家表示，虽然富氢水、碱性水、负电位等物质确实存在，但电解水机要宣传其存在保健、治疗等功效，也必须得到相关监管部门的许可。如果产品确实在功能中有这类宣传，应该注意查证许可证号。

E. 软化水电解加热后成黑色，为什么，里面起什么化学反应了

1、软化水电解不会有黑色物质生成
2、但是，你假如用铁作为电极，则可专能生成氢氧化铁沉淀属，为红褐色，有时看上去是黑色的。
3、利用这个原理，某些推销员会说那些水很“脏”，实际上，不是水有很多杂质，而是因为电极参加了反应而已。

F. 电解水机和净水器的区别

一、功能不同

1、净水器功能：按对水的使用要求对水质进行深度过滤、净化处理的水处理设备。

2、电解水机功能：根据“电化学”和“电解”的原理，采用钛白金（铂）材料或其他合金材料作为电解槽的极板，具有陶瓷离子分离膜的透析和分离功能。

二、优势不同

1、净水器优势：净水器能有效去除水中的铁锈、沙粒、胶体，吸附水中的余氯、异味、变色、农药等化学物质。能有效去除水中的细菌、病原体、毒素、重金属等杂质。净水技术在饮用水领域的应用，将很快使“土水不相容”现象成为历史，有效解决许多地方因地下水中有害物质过多而引发的局部疾病。

2、电解水机优势：应用在农业虫害防治、食具环境消毒、皮肤创伤的抗炎、镇痛、杀菌等方面有一定的效果，因此受到重视和发展。

(6)电解软化水扩展阅读：

大多数净水器采用分级过滤的分级结构原理，由多级滤芯自始至终串联而成。滤芯的精度由低到高依次排列，实现多级滤芯之间污垢的分配和截留，从而减少滤芯堵塞和人工排污，减少清污次数，延长滤芯更换周期。

另一个新的设计思想是将质量分布原理应用于自清洁结构。它的设计理念不再是提供尽可能多的空间藏污纳垢，而是采用质量分离的原理，将一小部分清水分离出来，同时使原水正常流动，使污物能及时随水流携带。一直走到流水不腐为止。

G. 软化水，纯水，超纯水的区别和处理工艺

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。雨版、雪水、江、河、湖水都权是软水，泉水、深井水、海水都是硬水。

原水，是指未经过处理的水。

软化水，是指水中硬度(主要指水中钙、镁离子)去除或降低一定程度的水。水在软化的过程中，仅硬度降低，而总含盐量不变。

纯水，是指水中的强电解质和弱电解质(如SiO2、CO2等)，去除或降低到一定程度的水。

超纯水，是指水中的导电介质几乎完全去除，同时不离解的气体、胶体以及有机物质(包括细菌等)也去除至很低程度的水。

H. 软化水电解加热后成黑色,为什么,里面起什么化学反应了

应该是水里面含有锰,你自己查查锰的资料,我没有时间,只能这样提示你了

I. 电解水净化水软化水等哪种对人更适合

电解水是蒙人的；
软化水是把水中的硬度（就是结垢性的东西，如钙离子镁离子）变内成钠离子了；
净化水容分为两种：a.一种是过滤掉水中的细菌、微生物等杂质可以直接饮用的水。
b.一种是在此基础上又去除掉水中大部分盐类的水，也可以直接饮用，但水中的盐类太少了，太纯了，一些人体必需的离子太少了。
我是把a和b混着喝。
我是从事水处理工作的技术人员，但不是做家用水处理设备的。