水的軟化加入

1. 什麼是硬水軟化

硬水是指來含有較多可以溶解的源鈣鹽、鎂鹽的水，其中含碳酸氫鈣，碳酸氫鎂較多的水叫暫時硬水，這種水被煮沸後，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，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，煮沸時不發生明顯的變化。

2. 燒鍋爐進水加入鹽是什麼作用 軟化一般比例是多少

鍋爐用水一般都含有不少雜質，其中主要是鈣、鎂鹽類。含有較多鈣鹽、鎂鹽、硬度在8度以上的水，稱為硬水。用硬水燒鍋爐，容易生成堅硬的水垢。水垢導熱的能力比較差，它阻礙熱量向熱水傳導，增加了能源消耗。據測算，水垢厚度為5毫米時，燃料消耗量就需增加15%。水垢對鍋爐管壁有腐蝕作用，並且還會因過熱變形而鼓包，甚至爆管，發生嚴重設備事故；有時還會發生爆炸，使鍋爐工人和工廠附近的人群發生傷亡。因此，鍋爐在使用時必須設法降低水的硬度，使它變為軟水，這就是鍋爐水處理。
小型鍋爐控制水硬度的主要方法，是採用爐外鈉離子交換法，以除去水中的鈣、鎂離子，使鍋爐體內不結或少結冰垢。
採用這種方法：是在鍋爐外邊設置一個過濾器，其內部裝著一層難以溶解的鈉離子交換劑，它能和水中的陽離子發生交換作用。當硬水通過過濾器時，水中的鈣、鎂和其它陽離子，被交換劑吸收，而交換劑中的鈉離子（Na＋）替代到水中。這樣，硬水就變成了軟水。
交換劑使用一定時期之後，其中的鈉離子會越來越少，如果不予補充，就不能再起到軟水的作用。於是就需要利用食鹽或基它鈉型化學品作還原劑。將食鹽溶液輸入過濾器，當它流過交換劑層時，由於還原溶液中含鈉離子的濃度比較高，它能將離子交換劑原先所吸收的鈣、鎂離子洗脫出來，使交換劑重新變為鈉型，恢復繼續軟化硬水的能力，這就是離子交換劑的再生（或稱為還原）。
通過食鹽的再生作用，使交換劑不斷地循環使用，達到長期軟化硬水的目的。由於食鹽的價格便宜，而且操作簡便，因此，許多工廠都樂於採用它。（摘自《小型鍋爐水處理解答》）

3. 如何軟化水

一、離子交換法

家用軟化水設備是應用離子交換技術，通過樹脂上的功能離子與水中的鈣、鎂離子進行交換，從而吸附水中多餘的鈣、鎂離子，達到去除水垢(碳酸鈣或碳酸鎂)的目的。

二、物理打包法

利用納米晶高能聚合球體，把水中鈣、鎂離子、碳酸氫根等打包產生不溶於水的納米級晶體，從而抑制水垢的生產，納米晶軟水機不用電、不費水、不用鹽、不用任何化學添加劑，在高效抑垢的同時保留對人體有益的礦物質和微量元素，是一種綠色環保的軟水機，解決了現軟化技術多方面的缺陷。

(3)水的軟化加入擴展閱讀：

軟水有如下的作用:

一、防止水管道、熱水器、咖啡機，加濕器、蒸汽電熨斗、浴缸、淋浴噴頭、抽水馬桶等家庭器具積留水垢、經常堵塞、熱效率低等現象。

二、煮咖啡、沖茶葉，口感獨特，味道純正。養花，延長開花期，綠葉無斑點，花朵艷麗。養魚，預防各類魚類疾病。軟水煮飯飽滿、蓬鬆、口感好；衛生器具，晶瑩剔透，無污漬斑點。

三、延長豆腐保質期，豆漿更香濃，豆芽不需生長素，長勢粗壯。洗菜，清除農葯成分，延長蔬菜保鮮期。煮飯，縮短時間，米粒松軟光潤、麵食不易膨脹。烹調，保持蔬菜的天然口感和營養成分。

四、洗衣，預防靜電、脫色、變型，清洗餐具，潔凈無水漬，提高器皿光澤度。清洗廚房浴室，強勁去污、除異味。具有較強的去污力。軟水洗滌衣物纖維，不會發硬，發脆，節約洗滌用品。

五、軟水從根本上消除了水鹼，使設備安全運行，節省經費支出，減少水設備及水管道維修費60%以上，減少熱水燃料費30%以上，減少洗滌劑購置費50%以上。

4. 鍋爐水處理如何軟化

離子交換法
方法復：採用制特定的陽離子交換樹脂，以鈉離子將水中的鈣鎂離子置換出來，由於鈉鹽的溶解度很高，所以就避免了隨溫度的升高而造成水垢生成的情況。
特點及效果：效果穩定準確，工藝成熟。可以將硬度降至0。
使用范圍：餐飲、食品、化工、醫葯等領域、空調、工業循環水等應用中。目前最常用的標准方式。

膜分離法
方法：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。
只能將硬度降到一定的范圍。
特點效果：效果明顯而穩定，處理後的水適用范圍廣。對進水壓力有較高要求，設備投資、運行成本都較高。
適用范圍：一般較少用於專門的軟化處理。

石灰法
方法：向水中加入石灰。
特點效果：只能將硬度降到一定的范圍。
適用范圍：適用范圍大流量的高硬水。

加葯法
方法：向水中加入專用的阻垢劑，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。
特點效果：一次性投入較少，適應性廣。水量軟大時運行成本偏。
適用范圍:由於加入了化學物質，所以水的應用受到很大限制，一般情況下不能應用於飲用、食品加工、工業生產等方面。在民用領域中也很少應用。

註：不能使用電磁法

5. 有什麼常用的軟化水處理方法

本發明公開了一種高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，將電解槽分隔成陽極室和陰極室，並分別置有陽極板和陰極板;根據I≥1.01Qη(M+2M2)得到電流，待軟化的水流經陰極室，通電後，在陰極室內形成強鹼性區域，體系pH≥10，產生的OH‑，使Ca2+生成CaCO3晶體，Mg2+生成Mg(OH)2晶體，且隨著pH值的增大，碳酸鈣晶體的zeta電位降低，晶體聚團行為加強而訊速形成晶核;過飽和的晶體懸浮液隨水流流出電解室的過程中，以此晶核為生長點並迅速成長，實現自發結晶，再進行沉降或過濾，即完成軟化。本發明計算出適宜電流值，將水中鈣鎂離子一次性除去，且在處理過程中陰極板上幾乎不會附著水垢，電能利用效率高達90%，極大提高了設備的處理能力和便於實現數字化和自動化控制。
權利要求書
1.一種高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，其特徵在於，包括以下步驟：
(1)通過隔膜或細孔板將電解槽分隔成陽極室和陰極室，並將陽極板和陰極板分別置於陽極室和陰極室中;
(2)通一電流，所述的電流根據I≥1.01Qη(M+2M2)計算得到，其中，I為電極板的電流，單位：A;η為目標軟化率，單位：1;Q為陰極室的水流量，單位：L/s;當M0>M1時，M=M0;當M0[(M0+M2)/(M1+M2)]時，M=2M1-M0;M0為待軟化水的鹼度，單位：mgCaCO3/L;M1為待軟化水的鈣硬度，單位：mgCaCO3/L;M2為待軟化水的鎂硬度，單位：mgCaCO3/L;
(3)待軟化的水流經陰極室，通電後，在陰極室內形成強鹼性區域，體系pH≥10，電解產生的OH-，與HCO3-反應生成CO32-，然後與水體中的Ca2+結合生成CaCO3晶體;與Mg2+結合生成Mg(OH)2晶體，且隨電解的繼續，陰極液pH值增大，CaCO3晶體的zeta電位降低，晶體聚團行為加強而迅速形成晶核，隨高速水流流出陰極室的過飽和CaCO3和Mg(OH)2懸浮液以此晶核為生長點並迅速成長，實現自發結晶，生成肉眼可見的固體顆粒物，懸浮於水中，再進行沉降或過濾，即完成軟化。
2.根據權利要求1所述的高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，其特徵在於，還包括在M0[(M0+M2)/(M1+M2)]時，向陰極液中通入足量空氣或二氧化碳。
3.根據權利要求2所述的高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，其特徵在於，常溫常壓下通入空氣的流量根據Q1=0.61Q(M1-M0)計算得到，其中，Q1為向陰極室通入空氣的流量，單位：L/s。
4.根據權利要求2所述的高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，其特徵在於，常溫常壓下通入CO2的流量根據Q0=2.45Q(M1-M0)·10-4計算得到，其中，Q0為向陰極室通入CO2的流量，單位：L/s。
5.根據權利要求1所述的高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，其特徵在於，所述的陽極板為碳電極、貴金屬電極或鈦基金屬氧化物電極中的一種;所述的陰極板為定型導電材料中的一種。
6.根據權利要求1所述的高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，其特徵在於，所述的隔膜為陰離子交換膜、陽離子交換膜、雙極膜、石棉纖維膜、無紡布、化纖濾布或陶瓷隔膜中的一種;所述的細孔隔板為帶有微小細孔且不影響導電的塑料薄板。
7.一種利用權利要求1～6所述的高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法軟化硬水的裝置。
8.根據權利要求7所述的軟化硬水的裝置，其特徵在於，至少在所述的陰極室的兩端分別設有進水口和出水口，在所述的進水口上設有空氣或二氧化碳補氣口，在所述的出水口上連有過濾器或沉降池。
9.根據權利要求8所述的軟化硬水的裝置，其特徵在於，在所述的出水口與所述的過濾器或沉降池之間設有第一氣液分離器。
10.一種軟化硬水的系統，其特徵在於，將若干個權利要求8所述的電解槽並聯、串聯或串並復合連接，且在陰極室出水口的匯集處設有第二氣液分離器。
說明書
一種高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法及其裝置
技術領域
本發明屬於電化學軟化水技術領域，特別涉及一種高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法及其裝置。
背景技術
利用電化學技術進行水體脫鹽除垢處理，早在2006年就有文獻(Desalination,2006,201:150)報道，隨後也有不少國內文獻及專利(西安交通大學學報,2009,43(5):104;專利公開CN105523611A、CN204198498U)報道過，並在工程實踐中得到一定程度的應用。相比於傳統的消石灰軟化法，電化學脫鹽軟化水技術佔地空間小、處理速度快、不需要使用絮凝劑無二次污染、廢棄固體物少，操作簡單方便，可實現數字化控制，具有很高的經濟效益和環境效益。用於冷卻循環水的除垢防垢領域，與以往傳統的化學加葯方法以及電磁技術、超聲波技術相比，電化學技術的優點在於能夠將水中的成垢的鈣鎂離子以水垢沉積的方式從水中取出，並能提高濃縮倍數，達到節水減排的目的。
現有的電化學設備主要用於冷卻循環水的除垢防垢領域，為提高除垢效率，中國專利公開CN105621538A、CN201923867U及CN105329985A等專利對電化學除垢設備進行了相應的優化設計，其創新點在於充分優化電化學設備內部結構，擴大陰極面積，簡化操作，提高設備的處理效率與處理能力。
為了擺脫極板面積大小的限制因素，以色列文獻(Desalination,2010,263:285;Journal of Membrance Science,2013,445:88)提出了一種新的處理方法，利用陽離子交換膜將電解槽分隔為陽極室與陰極室，將待處理的水流經陰極室後，引入外部結晶器內進行誘發結晶以提高極板處理能力，電能利用率達到50%。中國專利CN204198498U利用刮刀刮掉陰極板垢以提供微小晶核增加結晶比表面積，雖在一定程度上提高了電能的利用率，但其電能利用率依舊偏低，一是增加了陰極動力旋轉部分的電耗，二是由於其輔助電極接正電且在陰極室內，其表面必定會析氧(氯)而產生H+，可消耗陰極產生的部分OH-而導致電能利用率降低，另外其在後續工藝中提及需添加絮凝劑造成二次污染及處理成本的增加，另外其設備內腔底部沒有隔膜將陰陽兩室分開，而其實施例中陽極室酸性水一直往復循環部分H+必會進入陰極室，也會降低電能的利用率。生活中大部分水體都是硬水即鹼度小於硬度(等同於重碳酸根的含量低於鈣鎂量)，故在不補加二氧化碳的情況下不能完全消除硬度。專利CN106277369A雖也提及陰陽極間加隔膜，但同樣要求陰極室出水口需連接一外部結晶器誘發結晶，結晶器體積龐大且時效性低，因無二氧化碳的補給同樣存在硬度水條件下不能完全消除硬度達到徹底軟化水的目的。
發明內容
本發明的第一目的是提供了一種高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，向電解槽中通入電流，使得陰極室內形成強鹼性區域，利用電解產生的OH-，使得Ca2+生成CaCO3晶體，與Mg2+生成Mg(OH)2晶體，並隨著電解的進行，陰極室pH值增大，碳酸鈣晶體聚團行為加強而迅速形成晶核，使得過飽和的CaCO3和Mg(OH)2懸浮液高效自發結晶，避免了誘發結晶和外加絮凝劑而帶來的二次污染，減少了工序步驟，而且時間上也快很多，投資少、設備佔用空間也少，處理能力大。
本發明的第二目的是提供了一種利用上述高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法軟化硬水的裝置及其系統，向電解槽中通入電流，使得陰極室內形成強鹼性區域，利用電解產生的OH-，使得Ca2+生成CaCO3晶體，與Mg2+生成Mg(OH)2晶體，並隨著電解的進行，陰極室pH值增大，CaCO3晶體聚團行為加強而迅速形成晶核，使得過飽和的CaCO3和Mg(OH)2懸浮液高效自發結晶，避免了誘發結晶和外加絮凝劑而帶來的二次污染，減少了工序步驟，而且時間上也快很多，投資少、設備佔用空間也少，處理能力大。
本發明的技術方案如下：
一種高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，包括以下步驟：
(1)通過隔膜或細孔板將電解槽分隔成陽極室和陰極室，並將陽極板和陰極板分別置於陽極室和陰極室中;
(2)通一電流，所述的電流根據I≥1.01Qη(M+2M2)計算得到，其中，I為電極板的電流，單位：A;η為目標軟化率，單位：1;Q為陰極室的水流量，單位：L/s;當M0>M1時，M=M0;當M0[(M0+M2)/(M1+M2)]時，M=2M1-M0;M0為待軟化水的鹼度，單位：mgCaCO3/L;M1為待軟化水的鈣硬度，單位：mgCaCO3/L;M2為待軟化水的鎂硬度，單位：mgCaCO3/L;
(3)待軟化的水流經陰極室，通電後，在陰極室內形成強鹼性區域，體系pH≥10，電解產生的OH-，與HCO3-反應生成CO32-，然後與水體中的Ca2+結合生成CaCO3晶體;與Mg2+結合生成Mg(OH)2晶體，且隨電解的進行陰極室pH值的增大，CaCO3晶體的zeta電位降低，晶體聚團行為加強而迅速形成晶核，隨高速水流流出陰極室的過飽和CaCO3和Mg(OH)2懸浮液以此晶核為生長點並迅速成長，實現自發結晶，生成為肉眼可見的固體顆粒物，懸浮於水中，再進行沉降或過濾，即完成軟化。
優選為，還包括在M0[(M0+M2)/(M1+M2)]時，向陰極液中通入足量空氣或二氧化碳。
優選為，常溫常壓下通入空氣的流量根據Q1=0.61Q(M1-M0)計算得到，其中，Q1為向陰極室通入空氣的流量，單位：L/s。
優選為，常溫常壓下通入CO2的流量根據Q0=2.45Q(M1-M0)·10-4計算得到，其中，Q0為向陰極室通入CO2的流量，單位：L/s。
優選為，所述的陽極板為碳電極、貴金屬電極或鈦基金屬氧化物電極中的一種;所述的陰極板為不銹鋼、鑄鐵、石墨、鋁或銅等定型導電材料中的一種。
優選為，所述的隔膜為陰離子交換膜、陽離子交換膜、雙極膜、石棉纖維膜、無紡布、化纖濾布或陶瓷隔膜中的一種;所述的細孔隔板為帶有微小細孔且不影響導電的塑料薄板，如聚四氟乙烯塑料薄板。
本發明還公開了一種利用上述的高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法軟化硬水的裝置。
優選為，至少在所述的陰極室的兩端分別設有進水口和出水口，在所述的進水口上設有空氣或二氧化碳補氣口，在所述的出水口上連有過濾器或沉降池。
優選為，在所述的出水口與所述的過濾器或沉降池之間設有第一氣液分離器，用來收集綠色能源—氫氣。
本發明還公開了一種軟化硬水的系統，將若干個上述的電解槽並聯、串聯或串並復合連接，且在陰極室出水口的匯集處設有第二氣液分離器，用來收集綠色能源—氫氣。
與現有技術相比，本發明的有益效果如下：
一、本發明的一種高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，通過I≥1.01Qη(M+2M2)計算出一適宜電流，使得陰極室內形成強鹼性區域，體系pH≥10，利用電解產生的OH-，使得Ca2+生成CaCO3晶體，與Mg2+生成Mg(OH)2晶體，並隨著電解的進行，陰極室pH值增大，CaCO3晶體聚團行為加強而迅速形成晶核，流出陰極室的過飽和懸浮液以此晶核為生長點高效自發結晶，實現將水中大部分或全部鈣鎂離子一次性除去，且在陰極板上不會附著水垢，無需誘發結晶和外加絮凝劑，避免了二次污染，減少了工序步驟，具有軟化效率稿，投資少、設備佔用空間少，處理能力大等優點;
二、本發明的一種高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，還根據Q1=0.61Q(M1-M0)計算通入空氣的流量和根據Q0=2.45Q(M1-M0)·10-4計算通入二氧化碳的流量，以提供足夠量的HCO3-，達到所需軟化率;
三、本發明的一種高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，根據通入電流的計算公式和通入空氣或二氧化碳的計算公式，計算出電流值及通入空氣或二氧化碳的速率，便於實現數控化和自動化，使用清潔電能作為唯一的「處理劑」，無色環保無污染。

6. 硬水軟化的方法

硬水軟化的方法：

1、離子交換法：採用特定的陽離子交換樹脂，以鈉離子將水中的鈣鎂離子置換出來，由於鈉鹽的溶解度很高，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准方式。

(6)水的軟化加入擴展閱讀

硬水軟化首先要搞清楚水硬度的分類，一般來說水的硬度是暫時硬度和永久硬度的總和。水的暫時硬度是由碳酸氫鈣或碳酸氫鎂引起的，這種水經過煮沸以後，水裡所含的碳酸氫鈣或碳酸氫鎂就會分解成不溶於水的碳酸鈣和難溶於水的碳酸鎂沉澱。這些沉澱物析出，水的硬度就可以降低，從而使硬度較高的水得到軟化。水的永久硬度則是由鈣和鎂的硫酸鹽或氯化物引起的，永久硬度不能用加熱的方法軟化，一般有加入碳酸鹽的沉澱法和離子交換法等。

7. 水的軟化方法有哪些

1)離子交換法：採用特定的陽離子交換樹脂，以鈉離子將水中的鈣鎂離子置換出來，由於鈉鹽的溶解度很高，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准方式。主要優點是：效果穩定準確，工藝成熟。可以將硬度降至0。採用這種方式的軟化水設備一般也叫做「離子交換器」(由於採用的多為鈉離子交換樹脂，所以也多稱為「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。這種方法的特點是:效果明顯而穩定，處理後的水適用范圍廣；但是對進水壓力有較高要求，設備投資、運行成本都較高。一般較少用於專門的軟化處理。 3)石灰法：向水中加入石灰，主要是用於處理大流量的高硬水，只能將硬度降到一定的范圍。 4)加葯法：向水中加入專用的阻垢劑，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。目前工業上可以使用的的阻垢劑很多。這種方法的特點是：一次性投入較少，適應性廣；但水量軟大時運行成本偏高，由於加入了化學物質，所以水的應用受到很大限制，一般情況下不能應用於飲用、食品加工、工業生產等方面。在民用領域中也很少應用。由於加葯法只是從化學原理上阻止水垢的生成，並沒有降低水的硬度，所以一般不歸入軟化方法中，而是稱為阻垢。 5)電磁法：採用在水中加上一定的電場或磁場來改變離子的特性，從而改變碳酸鈣(碳酸鎂)沉積的速度及沉積時的物理特性來阻止硬水垢的形成。其特點是：設備投資小，安裝方便，運行費用低；但是效果不夠穩定性，沒有統一的衡量標准，而且由於主要功能僅是影響一定范圍內的水垢的物理性能，所以處理後的水的使用時間、距離都有一定局限。多用於商業(如中央空調等)循環冷卻水的處理，不能應用於工業生產及鍋爐補給水的處理(同時由於該種設備的機理並未得到真正的理論證實)。另外，此種方法與加葯法類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，而是應該稱為防垢或阻垢。

8. 軟化水能不能直接飲用

不能，軟化水的適用領域:浴室、廚房、洗衣、暖氣、鍋爐、中央空調設備供水等廣大領域。

軟水有如下的作用:

（1）防止水管道、熱水器、咖啡機，加濕器、蒸汽電熨斗、浴缸、淋浴噴頭、抽水馬桶等家庭器具積留水垢、經常堵塞、熱效率低等現象。

（2）煮咖啡、沖茶葉，口感獨特，味道純正。養花，延長開花期，綠葉無斑點，花朵艷麗。養魚，預防各類魚類疾病。軟水煮飯飽滿、蓬鬆、口感好；衛生器具，晶瑩剔透，無污漬斑點。

（3）延長豆腐保質期，豆漿更香濃，豆芽不需生長素，長勢粗壯。洗菜，清除農葯成分，延長蔬菜保鮮期。煮飯，縮短時間，米粒松軟光潤、麵食不易膨脹。烹調，保持蔬菜的天然口感和營養成分。

（4）有效抑制真菌，促進外傷癒合，減少便秘、腸胃類及結石類疾病的發病幾率。發生皮外傷、凍傷、燒傷之類意外時，先用軟水洗凈患處後，並以軟水浸濕脫脂棉、紗布、毛巾等，輕擦患部，可快速癒合傷口，

並且使燒傷引起的浮腫馬上消失，這是由於軟水具有促進細胞組織再生的作用。可以有效抑制真菌促進細胞組織的再生。發生皮外傷、凍傷、燒傷之類意外時，用軟水洗凈可快速癒合傷口。

（5）洗衣，預防靜電、脫色、變型，清洗餐具，潔凈無水漬，提高器皿光澤度。清洗廚房浴室，強勁去污、除異味。具有較強的去污力。軟水洗滌衣物纖維，不會發硬，發脆，節約洗滌用品。

（6）軟水從根本上消除了水鹼，使設備安全運行，節省經費支出，減少水設備及水管道維修費60%以上，減少熱水燃料費30%以上，減少洗滌劑購置費50%以上。

(8)水的軟化加入擴展閱讀：

在日常生活中，我們經常見到水壺用久後內壁會有水垢生成。這是什麼原因呢？原來在我們取用的水中含有不少無機鹽類物質，如鈣、鎂鹽等。

這些鹽在常溫下的水中肉眼無法發現，一旦它們加溫煮沸，便有不少鈣、鎂鹽以碳酸鹽形成沉澱出來，它們緊貼壺壁就形成水垢。我們通常把水中鈣、鎂離子的含量用「硬度」這個指標來表示。

硬度1度相當於每升水中含有10毫克氧化鈣。低於8度的水稱為軟水，高於17度的稱為硬水，介於8～17度之間的稱為中度硬水。雨、雪水、江、河、湖水都是軟水，泉水、深井水、海水都是硬水。

工作原理

水的硬度主要由其中的陽離子：鈣(Ca2+)、鎂(Mg2+)離子構成。 當含有硬度的原水通過交換器的樹脂層時，水中的鈣、鎂離子被樹脂吸附，同時釋放出鈉離子，

這樣交換器內流出的水就是去掉了硬度離子的軟化水,當樹脂吸附鈣、鎂離子達到一定的飽和度後，出水的硬度增大，此時軟水器會按照預定的程序自動進行失效樹脂的再生工作，利用較高濃度的氯化鈉溶液(鹽水)通過樹脂，使失效的樹脂重新恢復至鈉型樹脂。

相關概念

原水

是指未經過處理的水。從廣義來說，對於進入水處理工序前的水也稱為該水處理工序的原水。例如由水源送入澄清池處理的水稱為原水。(自來水河水地下水）

硬水

是指水中所溶的礦物質成分多，尤其是鈣和鎂。硬水並不對健康造成直接危害，但是會給生活帶來好多麻煩，比如用水器具上結水垢、肥皂和清潔劑的洗滌效率減低等。

(工業上採用截然不同的標准，工業上一般只有硬度<1的水稱作軟水，1-10之間都經常籠統地稱為硬水，硬度>10的水也多稱為高硬水)

有些鈣、鎂離子含量很高的水卻不見有水垢生成，這是因為這些鈣、鎂離子以氯化鹽形式存在，它們是可溶的，所以在加熱時並不能沉澱出來。

水的硬度對日常生活影響是很大的。如水的硬度大時洗衣服不起泡；旅居異地因飲水的硬度不適應可出現水土不服的症狀；壺內結水垢會使壺的導熱性下降；工業鍋爐的水垢可引起爆炸事故。

所以，生活和工業用水均應適當控制水的硬度。常喝軟水（純凈水）容易得心腦血管疾病，常喝硬水（礦泉水）容易得腎結石。

區分軟水與硬水

一般我們日常生活中經常提到的「軟水」和「硬水」，就是指水中碳酸鎂和碳酸鈣的含量，以「毫克碳酸鎂/公斤水」或者「ppm」來表示，這就稱之為水的硬度。

水質的硬度過於高，喝起來口感不好，水中也容易產生白色沉澱物狀的水垢;水垢附在加熱容器或者是加熱器上面，日積月累就會延長容器加熱的時間，也會加大能源的耗損。如果水垢進入人體，對人體的健康也會有影響，因為水垢是無法被吸收的。

那麼水的硬度應該是多少才合適呢?並沒有正式由政府機關或學會提出的建議值，我國的檢驗標准為1000ppm以下。

人們一般將水質的硬度分為四個等級

1.軟水:0-60ppm

2.稍硬水：60-120ppm

3.硬水：120-180ppm

4.極硬水：181ppm以上

面對污染日趨嚴重的工業社會，水的問題已經不單單是「硬度」或者是總溶解固體量的多與少;我們已知的水中污染物質有：有機物、微生物、細菌、氯等等。

市場上已經有了很多種過濾器，這些過濾器可以幫助大家講水中的污染物去除掉，但是，由於處理水質的方法不同，去除的能力也是不同的。

已知的處理飲用水的處理方法有：活性炭過濾法、臭氧殺菌法、離子交換法、逆滲透法、蒸餾法、煮沸法等。不過，這些方法也只是起到單純的殺菌的作用，有的可以去除懸浮物、微生物和細菌。

有的可以出去有機物、惡臭、三氯化鉀。其中，比較先進、實用的水處理技術就是RO逆滲透水處理技術。RO逆滲透水處理技術也可以直接接入辦公室、家庭、學校。

優質的凈化水質的方法可以改善生活品質，促進健康;而去除水中對健康有影響的污染物質，以及軟化水的硬度就是是凈化水質的目標。

軟水是只含有少量的可溶性鎂鹽和鈣鹽的天然水，也可以說經軟化處理過的硬水。天然的軟水一般指江水、河水、湖(淡水湖)水等。經軟化處理過的硬水鎂鹽和鈣鹽的含量下降到1.0~50毫克/升的軟化水。

煮沸雖然可以講硬水暫時變為軟水，但是面對工業上大量的用水需求，這種方法既不經濟也不現實。那麼對於工業用水就可以採用：

① 離子交換法。沸石和離子交換劑雖然都不溶於水，但其中的鈉離子和氫離子可與硬水中的鈣、鎂離子發生交換反應，使鈣、鎂離子被沸石、人造沸石、離子交換劑吸附而被除去。長期使用後失效的沸石和離子交換劑可以通過再生而重復使用，故此法是既經濟又先進的軟水法。

② 石灰-蘇打法

先測定水的硬度，然後加入定量的氫氧化鈣和碳酸鈉，硬水中的鈣、鎂離子便沉澱析出：

Ca(HCO3)2+Ca(OH)2=2CaCO3↓+2H2O

Mg(HCO3)2+2Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+2CaCO3↓+2H2O

CaSO4+Na2CO3=CaCO3↓+Na2SO4

③磷酸鹽軟水法。對於鍋爐用水，可以加入亞磷酸鈉(NaPO3)作為軟水劑，它與鈣、鎂離子形成絡合物，在水煮沸時鈣、鎂不會以沉澱形式析出，從而不會形成水垢。此法不適合於飲用水的軟化。

9. 硬水軟化為什麼要加入石灰

使用石灰軟化硬水的方法稱為石灰軟化法，又稱石灰純鹼軟化法，在硬水中加入專消石屬灰，使水中的鎂生成氫氧化鎂沉澱，這樣，加入碳酸鈉使水中的鈣生成碳酸鈣而沉澱，硬水即變為軟水，利用這種方法可使水中鈣濃度降低到10~35ppm。其化學反應式如下：
CaSO4+Na2CO3→CaCO3↓+Na2SO4
CaCl2+Na2CO3→CaCO3↓+2NaCl
MgSO4+Na2CO3→MgCO3+Na2CO3
MgCO3+Ca(OH)2→CaCO3↓+Mg(OH)2↓

10. 什麼是硬水的軟化

硬水是指生水裡含有Ca
,Mg
的水(濃度在8~30度)一般大於30度的叫做很硬水,軟化可以煮沸,化學葯劑和離子交換法.