Ⅰ 什么是软化水软化水能直接饮用吗
软水
软水是指水的硬度低于8度的水。不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水叫做软水(soft water)。自然水中,雨水和雪水属软水。泉水﹑溪水﹑江河水属暂时硬水,部分地下水属硬水, 蒸馏水为人工加工而成之软水。
硬水
硬水是指含有较多可溶性钙、镁化合物的水。如一些井水,泉水。但自来水中几乎没有。硬水并不对健康造成直接危害,但是会给生活带来很多麻烦,比如用水器具上结水垢、肥皂和清洁剂的洗涤效率减低等
总体上讲我国北方硬水较多,南方软水较多。
鉴别方法
软水硬水方法1:取一杯热水,倒入肥皂水,轻轻搅拌。水面上出现泡沫的为软水,水面上出现浮渣的为硬水,浮渣越多,水的硬度越大。
方法2:用烧杯加热,在杯壁留下较多水垢的是硬水。因为硬水是含有较多的可溶性钙,镁物质的水,加热后,这些可溶性的钙镁物质转化成不可溶性的物质,沉淀杂质多的是硬水,杂质越多,水的硬度越大。
作用
软水
软水可将肌肤细胞内的污物彻底清除,延缓皮肤衰老,使清洗后的皮肤无紧绷感,光泽细腻。由于软水中含有丰富的有机矿物质,具有较强的去污力,只需少量的卸妆膏,就可取得100%的卸妆效果,因此软水是爱美人士的必需品。软水用于经常性的沐浴,可帮您解除皮肤干燥、皮癣、皮屑苦恼,恢复正常的弹性皮肤。皮肤炎症,是由于肥皂、洗涤剂、摩擦、木材、皮革、刺激性佐料细菌、干燥空气等作用下产生的,发生湿疹或手足裂纹时,若常用软水清洗,就可驱除湿疹,愈合裂纹,还您柔软、富有光泽的手、足。
软水还可以有效抑制真菌。发生皮外伤、冻伤、烧伤之类意外时,先用软水洗净患处后,并以软水浸湿脱脂棉、纱布、毛巾等,轻擦患部,可快速愈合伤口,并且使烧伤引起的浮肿马上消失,这是由于软水具有促进细胞组织再生的作用。经常使用软水洗头可使发丝轻柔、飘逸,去屑止痒,不枯不涩,发型自然光泽。
家居使用软水的益处 :
厨房:餐具、瓷器光洁如新,绝无水渍痕迹;减少使用洗涤用品53%,大大利于环保,厨房清洁时间减少50%。
卫生:马桶、水槽、浴缸不再发黄生垢,产生异味,淋浴喷头的小孔不再有白色水垢,水流畅通无阻。
洗衣:衣物柔软、洁净、色泽如新,衣物纤维增加33%洗涤次数,减少洗衣粉55%使用量,减少洗衣机等用水设备由于使用硬水而导致的维修问题。
设备:壁挂炉或热水器的维修次数大大减少,热水器寿命延长一倍以上,热水器煤气及用电费用减少29%~32%,家庭内墙中安装的水管不结垢、不阻塞。
硬水
这种水在家庭使用时,不能使肥皂产生泡沫,还会在所洗涤的衣物上沉淀一层水垢;在烧开水时会在壶底和热水瓶底部渐渐地结上一层坚硬的白色水垢。如果这种硬水使用在锅炉或蒸汽机车上,会在锅炉底部和管道壁上形成一层硫酸钙或二氧化硅的"硬垢",或一层碳酸钙的软垢,因而使管壁过热变形,导致锅炉和管道发生爆炸的危险。这是很令人讨厌和十分可怕的。
当然,水中的铁盐和锰盐离子也是使水变硬的原因之一。含有此离子的水会把肥皂沉淀出来的水垢在织物上产生锈斑,若再漂白却使污斑变得更糟。这种水用来泡茶时,茶水面上会显出一层"水皮",且茶的清香味儿也不翼而飞。水中的镁的硬度会使水带有腐蚀性和明显的酸性,还会有一种会刺激眼睛的金属味。镁盐是一种轻泻剂。但是镁离子仅仅使人讨厌,而不会威胁人的健康。
尽管一定硬度的水,能降低金属的毒性及心血管病的发生率,但是,居民饮用的水还需进行软化处理,以免让硬水带来不良后果。
PS:饮适度硬水有益健康
什么是"硬水"?专家的介绍是:水的软、硬取决于其钙、镁矿物质的含量,我国测定饮水硬度是将水中溶解的钙、镁换算成碳酸钙,以每升水中碳酸钙含量为计量单位,当水中碳酸钙的含量低于150毫克/升时称为软水,达到150-450毫克/升时为硬水,450-714毫克/升时为高硬水,高于714毫克/升时为特硬水。
专家建议:饮用硬度在150-450毫克/升的水,是最有利于人体健康的。
硬水软化方法
硬水软化,最简单的方法就是煮沸。
家庭中最常用的就是煮沸。而实验室中,则是采用离子交换法。
1.沉淀法:用石灰、纯碱处理,使水中Ca2+、Mg2+生成沉淀析出,过滤后即得软水,其中的锰、铁等离子也可除去。
2.软水剂
(1)Na3PO4: 3CaSO4+2Na3PO4→Ca3(PO)4↓+3Na2SO4
(2)六偏磷酸钠: Na4[Na2(P03)6]+Ca2+→Na4[Ca(P03)6]+2Na+
(3)胺的醋酸衍生物(EDTA):与Ca2+、Fe2+、Cu2+等离子生成螯合物。
3.离子交换法:
(1)原理:用无机or有机物组成一混合凝胶,形成交换剂核,四周包围两层不同。
电荷的双电层,水通过后可发生离子交换。
阳离子交换剂:含H+、Na+固体与Ca+、Mg2+离子交换。
阴离子交换剂:含碱性基因,能与水中阴离子交换。
(2)常用交换剂:
a.泡沸石:水化硅酸钠铝
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.离子交换树脂
4.电渗析法:
用直流电源作动力,使水中的离子选择性地透过树脂交换膜而获得软水。
5.磁化法:
使水流过一个磁场,钙、镁盐类分子间引力减小,不易产生坚硬水垢
Ⅱ 阴离子交换器(阴床)是如何处理水的
水处理中"阴床"(阴离子交换器),是吸附水中阴离子物质的一种离子交换设备…。华粼水质
Ⅲ 软化水阴阳离子交换树脂在长沙哪里买得到
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Ⅳ 利用阴阳离子交换树脂进行水的软化
如果方便的话,建议你去查阅《给水排水设计手册》第六册《工业给水处理》,里面有关于离子交换和反深透的详细解释,网上也有电子版可以下到的。其实问题还是比较复杂的,根据原水的水质情况不同,采用的工艺流程也不同。今天刚看,还有点印象。
离子交换树脂可以用于硬水软化、除碱度、除盐(这里的盐指的是除去水中的离子,降低电导率)。如果用于硬水软化,则只要使用阳离子(RNa或RH)交换树脂即可,根据进出水质要求,采用单级钠离子或二级钠离子或氢离子交换树脂,对于压力要求不高,正常压力0.2~0.3MPa左右就行了。如果用于海水淡化,也可以采用阴阳离子混合床或者阴阳离子串连床的离子交换树脂,但是比较浪费,因为要再生交换树脂耗费NaOH和HCl的,还要排污,其实海水淡化直接用反深透就好了,这也是通常的做法,反深透是利用较高的反深透压来维持淡化的,一般要好几MPa的压力甚至几十MPa才行,一般是用卷材的反深透膜,内管套外管。温度要求不高,因为没有生化反应,一般在25~35度都是可以的。反深透的滤速主要取决于压力和出流量,离子交换一般在几厘米每秒的样子。
工艺流程没有一定,但是都分为几个固定的处理单元,每个处理单元可以多种组合,有的单元也是可以根据情况删减的:
引水到水池——化学混凝——沉淀——多种过滤——加压泵——主要处理环节(离子交换树脂或反深透装置)——可附加的深度处理环节——储水箱——加压出水。
每个环节都有多种组合方式,甚至可以多次循环处理环节。
Ⅳ 关于离子交换树脂跟软化水
强碱性阴离子交复换树脂是在苯乙制烯共聚交联结构的高分子基体上带有季铵基[-N(CH3)3]的离子交换树脂,其碱性相当于季铵碱,它在酸性、中性,甚至碱性介质中都显示离子交换功能。本产品具有机械强度好、耐热性能高等特点。本产品原牌号717#。主要用于纯水、高纯水制备、废水处理、生化制品取等。
强酸性阳离子交换树脂是在苯乙烯共聚交联结构的高分子基体上带有磺酸基(-SO3H)的离子交换树脂,它在碱性、中性,甚至酸性介质中都显示离子交换功能。本产品具有交换容量高、交换速度快、机械强度好等特点。本产品原牌号732#。主要用于硬水软化、纯水制备、湿法冶金、稀有元素分离等。
源于
http://www.hydecanme.com
Ⅵ 用离子交换树脂软化水的原理是什么
离子交换(Ion Exchange)法是利用离子交换树脂交换离子的能力,按水处理的要求将原水中所不需要的离子通过交换而暂时占有,然后再将它释放到再生液中,使水得到软化的水处理方法。
离子交换树脂是一种由有机分子单体聚合而成的,具有三维网络结构的多孔海绵状高分子化合物。在构成网络的主链上有许多活动的化学功能团,这些功能团由带电荷的固定离子和以离子键与固定离子相结合的反离子所组成。树脂吸水膨胀后,化学功能团上结合的反离子与水中的离子进行交换。阳离子交换树脂可吸附Ca2+、Mg2+等阳离子,阴离子交换树脂可吸附Cl-、HCO3-、SO42-、CO32- 等阴离子,从而使原水得以净化。反应式如下:
R-H+(-SO3H+)+ Ca2+、Mg2+→R-SO3Ca(Mg)+H+
R-OH-(≡N-OH-)+ HCO3-、SO42-、CO32-→R≡N- SO42-( HCO3-、CO32-)+OH-
H++ OH-→H2O
经过几组树脂的反复交换,水的硬度和碱度都能得到较好控制。处理过的水含盐量可降至5~10mg/L以下,硬度接近0,pH值接近中性。
Ⅶ 阴离子软水和阳离子对软水的用途有什么不同
其实你这个问题我也不大明白,你先看看你的题目,是阴离子、阳离子对软水的影响呢还是阴离子软水、阳离子软水的区别!
所谓软水,应该知道的吧,就是指只含有少量或不含钙离子和镁离子的水.
Ⅷ 什么是离子交换的水软化法
离子交换软化法就是利用离子交换剂降低水中硬度的水处理方法。常用的回离子交换剂有钠型树脂(答RNa)、强酸性H(RH)型树脂和弱酸性H树脂。离子交换软化系统采用Na离子交换软化系统和H-Na离子交换脱碱软化系统。
Ⅸ 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。
Ⅹ 什么是软化水什么是新水什么是中水三者有何区别
软水:通常把水中钙、镁离子的含量用“硬度”这个指标来表示。硬度1度相当于每升回水中含有10毫克氧答化钙。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、雪水、江、河、湖水都是软水,泉水、深井水、海水都是硬水。简而言之,除钙镁离子以后的水叫软化水,就是烧开以后不结水垢的水,
新水:新水就是来自自来水或井水等的水,一般用于生活用水。
中水:再生水,就是经过污水处理后的水,这种水一般用来洗车