用石灰软化水

A. 超纯水软化处理中怎样控制石灰软化水的处理

离子交换法
方法：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。
特点及效果：效果稳定准确，工艺成熟。可以将硬度降至0。
使用范围：餐饮、食品、化工、医药等领域、空调、工业循环水等应用中。目前最常用的标准方式。
电磁法
方法: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。
特点效果：设备投资小，安装方便，运行费用低。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。
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。
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，从而从根本上降低水的硬度。
只能将硬度降到一定的范围。
特点效果：效果明显而稳定，处理后的水适用范围广。对进水压力有较高要求，设备投资、运行成本都较高。
适用范围：一般较少用于专门的软化处理。
石灰法
方法：向水中加入石灰。
特点效果：只能将硬度降到一定的范围。
适用范围：适用范围大流量的高硬水。
加药法
方法：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。
特点效果：一次性投入较少，适应性广。水量软大时运行成本偏。
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。

B. 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

C. 软化水怎么用

这是专业装，需要专业人士操作，不过上面有说明书可以照着做，但是检查起来就麻烦了，因为不同的发质检查的标准不一样，还是建议你到美发店去加工。（搞得不好头发要断或做毛糙）

D. 原水硬度在6000到8000 请问 用石灰软化法可以使硬度降到8MG/L

原水硬度不可能达到6000到8000，是不是笔误？
600-800已经相当吓人。用石灰软化法后的水，碱性特别强，要用在什么地方呢？？？？？？

用三磷酸钠软化水，是否可以代替你的方法？

E. 石灰软化为什么要常和混凝处理同时进行

成都碧海康水处理公司，石灰软化常和混凝处理同时在软化水装置中进行，内是取混凝处理之长，容来补石灰处理之短的巧妙方法。因为，石灰处理可以将水中的Ca2+、Mg2+分别转变为CaC03和Mg(OH)2难溶于水的物质。然而这种沉淀物不能形成大颗粒，有的呈胶体状态悬浮于水中。这正像其它胶体物质一样，由于带有相同电荷相互排斥，而不能聚合成大颗粒沉降下来，反而使水中的CaC03等物质增加，这对于水处理是不利的。为此，必须设法将石灰软化过程生成的难溶物质，经混凝过程使其形成沉淀物而除去。因为混凝过程所形成的凝絮能吸附石灰处理中形成的胶体物质成为大颗粒，在澄清池里沉淀下来，从而既除去了硬度，又能使水得到澄清。石灰处理中的混凝剂，一般采用铁盐，如硫酸亚铁。由于硫酸亚铁在使用过程中，pH值需在8.5以上，以便将Fe2+氧化为Fe3+，从而达到软化水的要求。而石灰处理过程，恰好可以提高水的pH值，将亚铁盐氧化为铁盐。

F. 生石灰软化水能养热带鱼吗

生石灰软化水不能养热带鱼。养殖热带鱼应该使用中性水。
1、所谓水质，主要是指水的硬度和酸碱度。 水的硬度是根据水中含钙、镁、铁盐的含量多少而定的。分为硬水、软水和中性水井水、泉水多属于硬水；自来水、河水则大多数属于中性水；雨水属于软水。养殖热带鱼应该使用中性水。
2、兑水时要注意新加入的水的水温，尽可能地和原鱼缸的水温一致。兑水的次数，秋冬季节每周一至二次，春夏季节每周二到三次，具体次数多少要根据鱼缸中的水的浑浊度而定，过滤条件好的水质清晰的可适当减少次数，过滤条件差的可适当增加次数，但不能过于频繁，否则鱼会生病。
3、温度是热带鱼生存的最重要的条件，没有合适的水温鱼就无法生存，热带鱼对水的温度要求比较苛刻，热带鱼对水的温度也极为敏感。
淡水热带鱼一般都出生于地球赤道两侧的热带淡水水域。其中，南美洲的亚马逊河、东南亚的泰国和马来半岛等地、非洲的刚果盆地是世界热带鱼的三大宝库。绝大多数热带鱼只有在水温超过20℃时才能生存，一般都喜欢26℃左右的水温。非洲的土壤属微酸性红土壤，加之地表水中腐殖质较多，一般水质pH值为6～7的微酸性，因此，非洲产的热带鱼多喜微酸性的水质。生长在南美洲水域中的品种，也大多喜欢栖息于pH值于7的弱酸性水质中。而生长在东南亚、南亚水域中， 包括生长在北美洲南部水域中的鱼种则多喜欢pH值为7的中性水。 生长于中南美洲的花科鱼类如孔雀鱼、剑尾鱼、摩利鱼、月光鱼等卵胎生鱼类也都喜欢生活在弱碱性的硬水中。中美洲产的热带鱼，因出生地听水质为微碱性，因而要求饲养用水为微碱性。另外一些半海水鱼如蝙蝠鲳、黄鳍鲳及大洋洲的五彩金凤等则更喜欢弱碱性水质。实际上有些喜中性或弱碱性水质的鱼类，如蝙蝠鲳、象鼻鱼等，在弱酸性水质中也能生活得很好。但喜欢酸性水质的鱼类，一般在弱碱性水质中很难存活。

G. 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。

H. 采用石灰沉淀软化处理时，常加入什么与混凝剂同时吃

石灰软化常和混凝复处理同制时在软化水装置中进行,是取混凝处理之长,来补石灰处理之短的巧妙方法.因为,石灰处理可以将水中的Ca2+、Mg2+分别转变为CaC03和Mg(OH)2难溶于水的物质.然而这种沉淀物不能形成大颗粒,有的呈胶体状态悬浮于水中.

这正像其它胶体物质一样,由于带有相同电荷相互排斥,而不能聚合成大颗粒沉降下来,反而使水中的CaC03等物质增加,这对于水处理是不利的.为此,必须设法将石灰软化过程生成的难溶物质,经混凝过程使其形成沉淀物而除去.

因为混凝过程所形成的凝絮能吸附石灰处理中形成的胶体物质成为大颗粒,在澄清池里沉淀下来,从而既除去了硬度,又能使水得到澄清.石灰处理中的混凝剂,一般采用铁盐,如硫酸亚铁.由于硫酸亚铁在使用过程中,pH值需在八以上,以便将二价铁离子氧化为三价铁离子,从而达到软化水的要求.而石灰处理过程,恰好可以提高水的pH值,将亚铁盐氧化为铁盐

I. 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。

J. 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。