软化水除垢

『壹』 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。

『贰』 软化水设备怎么冲洗

软化水设备在使用一段时间后难免会要对设备进行清洗与保养，以延长其使版用寿命，发挥更好权地工作效率。冲洗方法主要有两种：慢冲洗和快冲洗。
慢冲洗：在用盐水流过树脂以后，软化水设备用原水以同样的流速慢慢将树脂中的盐全部冲洗干净的过程叫慢冲洗，由于这个冲洗过程中仍有大量的功能基团上的钙镁离子被钠离子交换，根据实际经验，这个过程中是再生的主要过程，所以很多人将这个过程称作置换。这个过程一般与吸盐的时间相同，即30分钟左右。
快冲洗：为了将残留的盐彻底冲洗干净，要采用与实际工作接近的流速，用原水对树脂进行冲洗，这个过程的最后出水应为达标的软水。一般情况下，软化水设备的快冲洗过程为5-15分钟。

『叁』 软水机用后一年水垢很多为什么

软水机一般采取树脂置换的方式消除水垢，当树脂达到饱和状态时，去垢效果要降低版。树脂要权进行定期再生或置换。还有一种去除水垢的方法，就是采用专门的雨水pai防垢器，它采用德国进口西利弗斯牌硅磷晶，通过缓释原理消除水垢，运行成本较低，更经济，更实用。

『肆』 软化树脂能除水垢吗

水垢主要由钙、镁形成的，而软化树脂可以将水中的Ca2+、Mg2+（形成水垢的主要成份）置换出回来，随答着树脂内Ca2+、Mg2+的增加，树脂去除Ca2+、Mg2+的效能逐渐降低。
所以软化树脂是不木通 除去水垢的，但是可以防止形成水垢

『伍』 软水器和除垢剂的作用分别是什么

含有较多Ca+\Mg+等阳离子的水成为“硬水”，这些离子暂时溶解于水中，但在加热等回情况答下容易与OH-、CO3等阴离子结合为沉淀，软水器的作用主要是除去水中的Ca+\Mg+等阳离子，防止沉淀产生。除垢剂顾名思义，就是水垢已经产生的情况下（通常就是上述Ca+\Mg+等阳离子产生的固体沉淀），用酸洗等方法将沉淀重新将其还原为可溶物，易于其去除。【内容采编来源于 新浪装修抢工长】

『陆』 软水盐怎么使用可以清洗吗

软水盐，又名离子交换树脂再生剂。软水盐的主要化学成分为氯化钠（NaCl），含量在99.1%以上。颜色是白色，圆形球剂。软水盐的作用很大：

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软水盐是什么?

软水盐的成分为高纯度的氯化钠，简单来讲，是用来恢复（还原）软化水设备里面离子交换树脂（离子交换树脂，是软化水设备里面核心部分，是用来吸附原水里面的钙镁离子的，也就是水碱）的活性的，所以也叫离子交换树脂再生剂。软化水处理设备工作、制水的时候，是不需要软水盐的；只有到了树脂软化水能力下降，才会利用反冲洗原理，通过饱和氯化钠溶液冲洗树脂，恢复树脂活 性，也叫树脂再生。
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软水盐用在哪里呢？

1、家用软水机

2、大型纯净水处理系统

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什么样的软水盐才是品质好的？

1、颗粒均匀，表面光滑，有光泽 ；

2、硬度较高，不容易被压碎，包装里面粉尘较少

3、粒粒洁白，颗粒表面未有斑点 ；

4、取适量溶解后，没有杂质沉淀，溶液里没有絮 状漂浮物 ；

5、放入盐箱，或者大量溶解后，在水溶液中，不 会碎掉，成泥，均匀溶解至消失。
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为什么要选择球剂软水盐？

1、球剂软水盐氯化钠含量更高，达到99.1%以上，保证软化水效率和质量 ；

2、更加洁净，杂质少，不含重金属等其他化合物，有机物，不损害树脂能力；

3、球剂软水盐原料选择严格，达到食品级别，生产工艺严格控制，使用更加安全可靠。

产品采用高纯度精制盐为原料，经特殊工艺压制成球状颗粒，工艺先进，粒度均匀，适用于各种品牌软化水处理设备，能有效提升软水处理效果和品质

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产品特点：

1、氯化钠纯度高；

2、产品硬度强化大，不易碎；

3、不添加粘合剂，溶解物杂质，不堵塞机器；

4、产品溶解均匀，不塔桥，不成坨。

夏日炎炎，人体需要补水，皮肤更需要补水，补水要从基本补起，软水可以每天享受丝滑的美容盛宴！软水不但对我们的皮肤有很大的好处，洗衣服还不容易褪色、变黄，最明显的特征就是不会有水垢。下面我们就来看看软水都有什么好处：
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软水的好处：

1、烧开水再也不会结水垢，电暖瓶可以放心使用；

2、做出的冰块，晶莹剔透，无异味；

3、软水洗浴，皮肤细腻爽滑；头发柔顺，改善头屑，开叉、油腻等现象。

4、花洒喷头再也不会堵塞，高档卫浴永保光泽；

5、软水洗衣服，告别柔软剂，柔软又蓬松；

6、独立供暖不结垢，热效率高，又安全；

7、生活用软水，节省大量洗涤用品，节省家务劳动时间。

软化水设备在软化水的过程中，不能降低水中的总含盐量，在热水锅炉系统、热交换系统、工业冷却系统、中央空调系统以及其他用水设备系统中都有广泛的应用。软化水过程都需要软水盐，选择优质软水盐也就显得更加重要，好的软水盐不仅纯度高，而且不易碎，添加使用更方便。

『柒』 怎么去除水管里面的水垢

1、药剂清除，针抄对水袭垢的成分，开发出了一种防垢药剂，加入至管道加热器中，可以软化管道中的水垢并达到清除的效果。

2、磁化防垢，是指将水质磁化，从而软化水垢，使其不易凝结也不易依附在内壁上。

3、离子棒防垢是现在新兴的防垢方法，现在一些大型加热器、中央空调中一般选择的就是这种方法。

4、钠离子软化处理，是指使用含钠离子的溶剂加入传热液体中，这样就会达到软化水垢、清除水垢的效果了

(7)软化水除垢扩展阅读

水垢主要是因锅炉给水中所含钙、镁等的盐类受热后析出并粘结于金属表面而形成。水垢的导热系数很小，约为普通钢材的2～5%，水垢结于锅炉受热面上，会大大恶化传热效果，影响锅炉效率；容易使金属材料因局部过热而烧坏，甚至发生爆管事故。

会促使电化学腐蚀加剧，引起锅炉水垢腐蚀，加速受热面的损坏。水垢形成后应及时采用机械的或化学的方法予以清除。防止或减慢水垢形成的有效办法在于严格控制给水品质，并采取适当的锅炉水处理和锅炉排污等措施。

参考资料来源：网络-水垢

『捌』 软水机如何清洗和消毒

软水机清洗—软水机清洗工作原理
软水机主要是通过离子交换树脂去除水中的钙、镁离子，降低水质硬度。另一种技术是区别于化学离子交换法的物理软水方法，是通过高能聚合球将水中的钙镁离子打包成结晶体存在于水中，使其在水中不结垢。主要技术有纳米晶技术。软水与自来水相比，有极明显的口感和手感。

软水机
软水机清洗—软水机清洗方法

清理上下布水器及石英砂垫层内的杂质，每年要将软水机拆卸一次。并检查树脂的损耗量和交换能力，更换老化严重的树脂，对于铁中毒的树脂可用盐酸溶液进行复苏。
定期加盐，并定期清洗盐箱。盐是再生剂，是耗材，盐箱中少于1/3就需要增加（一般增加到2/3左右）。注意，要使用软水机专用盐。定期对树脂进行消毒杀菌。
当软水机到了设定的再生清洗天数后，在设定的时间（一般设定在凌晨2点）机器会自动进行再生清洗。再生过程分为五步工作状态，屏幕显示分别为：反洗（BACKWASH）、吸盐+慢洗（REGENERANT）、盐桶补水（BRINERFILL）、正洗（FASTRINSE）、运行（INSERV）。
当软水机还未到再生清洗时间，而您的感觉水硬，希望立即进行清洗时间，请按“手动/返回”键，即刻启动再生程序，该再生清洗过程与自动清洗过程相同。再生过程中按下此键可提前结束当前工作状态立即转下一个工作位置。