A. 區分硬水和軟水的常用的物質是
1.硬水
含有鈣鹽和鎂鹽的天然水。通常，地下水如井水、泉水含鹽量較大，地面水如河水、湖水含鹽量較小。在硬水中，鈣、鎂可以以碳酸鹽、碳酸氫鹽、硫酸鹽、氯化物和硝酸鹽等形式存在。當硬水中鈣和鎂主要以碳酸氫鹽，如ca(hco3)2、mg(hco3)2形式存在時，稱為暫時硬水，當這種硬水加熱煮沸時，碳酸氫鹽會分解成碳酸鹽而沉澱除去如果硬水中鈣和鎂主要以硫酸鹽、硝酸鹽和氯化物等形式存在，則稱為永久硬水，它們不能用煮沸的方法除去。
硬水中的鈣鹽和鎂鹽能與肥皂(硬脂酸鈉)作用，生成不溶性的硬脂酸鹽，降低肥皂的去污能力。如果鍋爐內使用硬水，當加熱時鈣鹽和鎂鹽會在鍋爐內壁上結成水垢。降低鍋爐的熱導率，增加能耗，甚至縮短鍋爐的使用壽命，有時還會堵塞管道。因此，鍋爐用水必須經過軟化處理(見)。
硬水中含鹽量通常以硬度來表示。硬度單位常用「度」表示，1度相當於每升水中含10mg的cao，生活飲用水的總硬度要求小於25度。
2.軟水
只含少量可溶性鈣鹽和鎂鹽的天然水，或是經過軟化處理的硬水。天然軟水一般指江水、河水、湖(淡水湖)水。經軟化處理的硬水指鈣鹽和鎂鹽含量降為
1.0～50
毫克／升後得到的軟化水。雖然煮沸就可以將暫時硬水變為軟水，但在工業上若採用此法來處理大量用水，則是極不經濟的。軟化水的方法有：①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)22caco3↓＋2h2o
mg(hco3)2＋2ca(oh)2
mg(oh)2↓＋2caco3↓＋2h2o
caso4＋na2co3caco3↓＋na2so4②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。③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。
B. 什麼是硬水什麼是軟水
【水的硬度等級】
軟水:0-60ppm
稍硬水：60-120ppm
硬水：120-180ppm
極硬水：181ppm以上
【硬水的定義】
硬水是指溶有碳酸氫版鈣、碳酸氫鎂等權物質較多的水。泉水、井水等常是硬水。
【硬水的危害】硬水除對生活(如洗滌)和生產(如鍋爐)有危害外，長期飲用硬度很高的水，對人體的健康也有不利的影響，此外很多工業部門，如紡織、印染、造紙、化工等，都要求用軟水。
【硬水軟化的方法】
1. 生活中常用煮沸的方法降低水的硬度
2. 實驗室常用蒸餾的方法得到蒸餾水以降低水的硬度
3. 在工業上常用離子交換法和葯劑軟化法來得到軟水。
【常見的硬水】地下水(如井水、泉水)，自來水
【軟水的定義】
軟水是相對於硬水而言，不含鈣、鎂化合物或含鈣、鎂化合物較少的水。
【常見的軟水】蒸餾水，雨水和雪水
【硬水和軟水的區別】
硬水是溶有較多含鈣、鎂物質的水; 軟水是溶有較少或不含鈣、鎂物質的水
C. 下列哪些是硬水哪些是軟水呢
區別硬水與軟水的復基本概念
硬水是制指含有較多、可溶性、鈣鎂化合物的水。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。
軟水是指水的硬度低於8度的水，不含或含較少可溶性鈣、鎂化合物。 常見的有蒸餾水。
硬水能與肥皂水混合產生浮渣，軟水與肥皂水混合產生泡沫，故可以使用肥皂水鑒別硬水和軟水．
江河水,井水,雨水,雪水,湖泊水,自來水,幾乎都是硬水.只有煮沸的水才是常見的軟水.
D. 什麼叫軟水 什麼叫軟水
鈣鎂化合無較少或沒有的水叫做軟水
E. 生活中區別軟水和硬水常用的物質是什麼
肥皂水，硬水起的泡沫少，而軟水起的泡沫多
O(∩_∩)O
F. 什麼是硬水,什麼是軟水
定義:是指含有較多可溶性鈣、鎂化合物的水.如一些井水,泉水.但自來水中幾乎沒有. 含有較多的可溶性鈣鹽和鎂鹽的天然水.硬水中含鹽量通常以硬度表示.硬度單位是度,1度相當於每升水中含10毫克的氧化鈣.硬度在8以上者通常稱為硬水,地下水（如井水、泉水）的含鹽量較多,屬於硬水.在硬水中,鈣鹽和鎂鹽以碳酸氫鹽、碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物和硝酸鹽的形式存在.
性質
水是一種很好的溶劑,能有效去除污物雜質.純水--無色、無味、無臭,被稱作是"通用溶劑".當水和二氧化碳結合生成微量的碳酸時,水的溶解效果更好.當水流過土地和 硬水
岩石時,它會溶解少量的礦物質成分,鈣和鎂就是其中最常見的兩種成分,也就是它們使水質變硬.水中含鈣、鎂等礦物質成分越多,水的硬度越大.即便是在硬水質地區,只要水中的飽和指數未被超過,水管中就不會結水垢.若在飽和指數以下或正好在飽和的臨界點上,都不會有水垢生成.反之,軟水質中也會生水垢,如果超出了飽和指數的話. 飽和指數由水的酸鹼度決定.眾所周知,酸鹼度是通過PH測試來測定的： PH值越低,水中的酸性越強,飽和指數越高,所能溶解的礦物質成分也就越多； PH值越高,水中的鹼性越強,飽和指數越低,所能溶解的礦物質成分也就越少. 對水加熱、水壓降低（如打開水龍頭等）、在水中添加化學品劑等都會導致PH值升高.隨著PH值升高,水能溶解礦物質成分的能力減低,這些礦物質成分（碳酸鈣為主）也就沉澱出來,成了水垢. 循環系統（如冷卻塔、蒸汽鍋爐、循環水處理系統等）工作中,壓力和溫度長期處在變化中,造成水中PH值升高和過度飽和. 當硬水中的鈣和鎂主要以碳酸鹽形式【Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2】存在時,這些鹽在水被煮沸時便會發生分解,變成鹼式碳酸鹽沉澱析出而除去.因此,這種硬水稱為暫時硬水.如果硬水中的鈣和鎂主要以硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽的形式存在,當水煮沸時,這些鹽不會沉澱,無法除去,這種硬水稱為永久硬水. 硬水中的鈣鹽和鎂鹽能與肥皂的主要成分硬脂酸鈉作用,生成不溶性的硬脂酸鈣或鎂,使一部分肥皂白白地消耗掉,等於降低了肥皂的去污能力.如果將未經過軟化處理的硬水直接注入鍋爐,則當加熱鍋爐時,鈣、鎂離子便形成鹼式碳酸鹽沉澱析出,在鍋爐內壁及管道中積成水垢,降低鍋爐熱導率,增加能耗,嚴重者會引起鍋爐爆炸和管道堵塞,因此鍋爐用水應當經過軟化處理當硬水中的鈣和鎂主要以碳酸鹽形式【Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2】存在時,這些鹽在水被煮沸時便會發生分解,變成鹼式碳酸鹽沉澱析出而除去.因此,這種硬水稱為暫時硬水.如果硬水中的鈣和鎂主要以硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽的形式存在,當水煮沸時,這些鹽不會沉澱,無法除去,這種硬水稱為永久硬水. 硬水中的鈣鹽和鎂鹽能與肥皂的主要成分硬脂酸鈉作用,生成不溶性的硬脂酸鈣或鎂,使一部分肥皂白白地消耗掉,等於降低了肥皂的去污能力.如果將未經過軟化處理的硬水直接注入鍋爐,則當加熱鍋爐時,鈣、鎂離子便形成鹼式碳酸鹽沉澱析出,在鍋爐內壁及管道中積成水垢,降低鍋爐熱導率,增加能耗,嚴重者會引起鍋爐爆炸和管道堵塞,因此鍋爐用水應當經過軟化處理（見軟水）.
軟化方法
硬水經過處理後可以轉化為軟水方法有以下幾種方法：
沉澱法
用石灰、純鹼處理,使水中Ca2+、Mg2+生成沉澱析出,過濾後即得軟水,其中的錳、鐵等離子也可除去.
軟水劑
（1）Na3PO4： 3CaSO4+2Na3PO4→Ca3(PO)4↓+3Na2SO4 （2）六偏磷酸鈉： Na4[Na2(P03)6]+Ca2+→Na4[Ca(P03)6]+2Na+ （3）胺的醋酸衍生物（EDTA）：與Ca2+、Fe2+、Cu2+等離子生成螯合物
離子交換法
（1）原理：用無機or有機物組成一混合凝膠,形成交換劑核,四周包圍兩層不同 電荷的雙電層,水通過後可發生離子交換. 陽離子交換劑：含H+、Na+固體與Ca+、、、、、、、、Mg2+離子交換 陰離子交換劑：含鹼性基因,能與水中陰離子交換 （2）常用交換劑： a. 泡沸石：水化硅酸鈉鋁 Na2O·Z+Ca(HCO3)→CaO·Z+2NaHCO3 Na2O·Z+CaSO4→CaO·Z+Na2SO4 b. 磺化煤： 2Na(K)+CaSO4→Ca(K)2+NaSO4 2H(K)+CaSO4→Ca(K)2+NaSO4 c.離子交換樹脂
電滲析法
用直流電源作動力,使水中的離子選擇性地透過樹脂交換膜而獲得軟水.
磁化法
使水流過一個磁場,鈣、鎂鹽類分子間引力減小,不易產生堅硬水垢.
煮沸法
（只適用於暫時硬水）煮沸暫時硬水時的反應： Ca(HCO3)2 =CaCO3 ↓+H2O+CO2↑ Mg(HCO3)2 =MgCO3↓ +H2O+CO2↑ 由於CaCO3不溶,MgCO3 微溶,所以碳酸鎂在進一步加熱的條件下還可以與水反應生成更難溶的氫氧化鎂： MgCO3 +H2O = Mg(OH)2 ↓+CO2↑ 由此可見水垢的主要成分為CaCO3和Mg(OH)2 8. 石灰——純鹼法 (工業用) 在這種方法中,暫時硬度加入石灰就可以完全消除,HCO3-都被轉化成CO32-.而鎂的永久硬度在石灰的作用下會轉化為等物質的量的鈣的硬度,最後被去除.反應過程中,鎂都是以氫氧化鎂的形式沉澱,而鈣都是以碳酸鈣的形式沉澱. Ca2+(aq) --石灰-蘇打法--> CaCO3(s) Mg2+(aq)--石灰-蘇打法--> Mg(OH)2(s)
編輯本段和軟水的區別
通常我們所說的"硬水"與"軟水",主要是指碳酸鈣和碳酸鎂的含量,以"毫克碳酸鈣/公升 水"或"ppm"來表示,稱為水的硬度. 一般將水的硬度分為4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 水的硬度太高時喝起來不可口,水中容易產生白色沉澱的水垢,水垢如附在加熱容器或加熱器上,會延長加熱的時間,浪費能源.水的硬度高時,肥皂也不太容易起泡沫,需浪費較多的清潔劑.水垢進入人體後,無法被吸收,是健康的大敵. 那麼水的硬度應該是多少才合適呢?目前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. 不過,在這污染日趨嚴重的工業社會中,水的問題不單是硬度或總溶解固體量多寡,目前已知的水中污染物質計有：細菌、微生物、氯和有機物質等.市面上已有多種濾水器可幫助我們除掉污染物,但由於處理水質的方法不同,去除的能力也不同. 已知處理飲用水的方法計有：蒸餾法、煮沸法、逆滲透法、離子交換法、活性碳過濾法和臭氧殺菌法等.這些方法有的只能單純的殺菌,有的可以去除細菌、微生物和懸浮固體,有的能除去三氯甲烷、有機物和惡臭.然而目前,只有RO逆滲透式的水處理技術,才可稱得上最先進的、實用的水處理技術.並且可以直接進入家庭、辦公室,這為改變我們的用水狀態有著革命性的意義.雖然目前這樣的水處理設備還沒有得到廣泛的使用,但是,它的普及卻是遲早的事情. 尋找一個理想的凈化水質方法,對改善生活品質,促進健康是相當重要的.我們應該有個共識,凈化水質的目標就是軟化硬度、除去水中對健康有影響的污染物質.
硬水含有鈣鹽和鎂鹽的天然水
通常,地下水如井水、泉水含鹽量較大,地面水如河水、湖水含鹽量較小.在硬水中,鈣、鎂可以以碳酸鹽、碳酸氫鹽、硫酸鹽、氯化物和硝酸鹽等形式存在.當硬水中鈣和鎂主要以碳酸氫鹽,如Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2形式存在時,稱為暫時硬水,當這種硬水加熱煮沸時,碳酸氫鹽會分解成碳酸鹽而沉澱除去如果硬水中鈣和鎂主要以硫酸鹽、硝酸鹽和氯化物等形式存在,則稱為永久硬水,它們不能用煮沸的方法除去.硬水中的鈣鹽和鎂鹽能與肥皂(硬脂酸鈉)作用,生成不溶性的硬脂酸鹽,降低肥皂的去污能力.如果鍋爐內使用硬水,當加熱時鈣鹽和鎂鹽會在鍋爐內壁上結成水垢.降低鍋爐的熱導率,增加能耗,甚至縮短鍋爐的使用壽命,有時還會堵塞管道.因此,鍋爐用水必須經過軟化處理(見). 硬水中含鹽量通常以硬度來表示.硬度單位常用「度」表示,1度相當於每升水中含10mg的CaO,生活飲用水的總硬度要求小於25度.
軟水只含少量可溶性鈣鹽和鎂鹽的天然水
或是經過軟化處理的硬水.天然軟水一般指江水、河水、湖(淡水湖)水.經軟化處理的硬水指鈣鹽和鎂鹽含量降為 1.0～50 毫克／升後得到的軟化水.雖然煮沸就可以將暫時硬水變為軟水,但在工業上若採用此法來處理大量用水,則是極不經濟的.軟化水的方法有：①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)22CaCO3↓＋2H2O Mg(HCO3)2＋2Ca(OH)2 Mg(OH)2↓＋2CaCO3↓＋2H2O CaSO4＋Na2CO3CaCO3↓＋Na2SO4②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.③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.
硬水中的鈣和鎂主要以碳酸鹽形式【Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2】
G. 硬水軟水的區別
軟水離子少硬水多
H. 生活常見的軟化水設備有哪些
軟化水設備和純凈水設備是完全不同的工藝，一整套軟化水設備組成：全內自動控制閥（手動控制閥）、容鹽箱、樹脂罐、樹脂、中心管、上下布水器、吸鹽過濾器、吸鹽管等組成。
純凈水設備比軟化水設備處理出來的水質要好的多，可以直接飲用。
I. 生活中常見的硬水和軟水分別在哪些地方
江河水，井水，雨水，雪水，湖泊水，自來水，幾乎都是硬水。只有煮沸的水才是常見的軟水。
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J. 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。