① 水的软化处理方法有哪些
软化处理的基本方法有三种。
(1) 化学软化法 就是在水中加入一些药剂,从而把水中的钙、镁离子转变为难溶的化合物,并使其沉淀析出。如石灰软化法等。
(2) 离子交换软化法 利用离子交换剂活件基团中的H+、Na+等阳离子与水中的硬度成分Ca2+、Mg2+以达到软化的目的。
(3) 热力软化法就是将水加热到100℃或100℃以上,在煮沸过程中,使水中的钙、镁的碳酸氢盐转变为CaCO3和Mg(OH)2沉淀去除。热力软化法只能基本上除去碳酸酸盐硬度,而不能去除非碳酸型硬度。
此外,还有电渗析软化法等,但通常使用的主要方法是离子交换软化法和化学软化法。
② 如何软化水质
煮沸即可软化水质,软水机也可软化水质。
想要降低水的硬度,最简单的方法就是煮沸。在加热的过程中,硬水中的钙、镁等离子会沉淀,形成水垢。水中的钙、镁离子含量低了,水的硬度也就降低了。
软水机通过树脂类物质置换出水中的钙、镁离子等,软化水质,降低水的硬度,减少水中矿物质对衣物和皮肤的磨损,可以呵护肌肤,保护衣料。还能避免水中矿物质在洁具、餐具等形成黄斑,避免水管、热水器花洒产生水垢等。软水机产生的水主要用于生活用水,不能用来直接饮用。
(2)软化水用aO膜扩展阅读
世界卫生组织(WHO)定义,水的软硬程度取决于1L水中钙离子和镁离子含量的多少,硬度小于120mg/L为软水,超过120mg/L为硬水。硬水会给我们的日常生活和身体健康带来很大影响。
如果使用硬水洗衣服,需要在水中添加大量柔顺剂;如果使用硬水清洁,洁具上易生水垢;如果使用硬水沐浴,肌肤易干涩紧绷,头发易枯黄无光泽;如果在电热水器、加湿器中使用硬水,电器中易结水垢,从而增加能耗、缩短使用寿命。
不适应硬水的人偶尔饮用硬水,会造成肠胃功能紊乱,即所谓的“水土不服”;用硬水泡茶会改变茶的色、香、味,大大削弱其饮用质量;此外,据《南方日报》报道,深井水、山泉水等“硬水”中含矿物质较多,饮用过多这类水可能造成肾结石。
不过,这并不是说硬水对人体只有坏处,据《新民晚报》介绍,水溶性的钙、镁离子比钙片等更易被人体所吸收。此外,也有国外对照实验表明,喝硬度适中的硬水的人群比常喝软水的人心血管疾病发病率低25%-30%。
参考资料来源:人民网-你听说过硬水吗?原来水也不单纯
参考资料来源:人民网-健康饮水有要求!家用净水器该怎么选?
③ 工业上是如何软化水的
工业一般都是生产用水,用水量会很大,用蒸馏法确实是太浪费时内间和能源了。现在工业上容一般都用钠离子交换法,就是利用钠离子树脂把钙镁离子置换出来,君浩环保软化水设备就是这样做的,设备是全自动运行,省时省力,效率还高。
④ 超滤膜能够达到软化水的水平吗谢谢!
超滤是采用中空纤维过滤技术的加压膜分离技术,即在一定的压力下,使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的薄膜,而使大分子溶质不能透过,留在膜的一边。超滤微孔小于0.01微米,配合三级预处理过滤,能清除自来水中大于膜孔的微粒、大分子杂质,如细菌、铁锈、胶体等有害物质,而水分子和分子量小于300—500的溶质透过膜,保留水中原有的微量元素和矿物质,从而使水得到净化。
过滤膜根据所加的操作压力和所用膜的平均孔径的不同,可分为微孔过滤、超滤和反渗透三种。微孔过滤所用的操作压通常小于4×10^4 Pa,膜的平均孔径为500埃~14微米,用于分离较大的微粒、细菌和污染物等。
超滤所用操作压为4×10^4 Pa~7×10^5 Pa,膜的平均孔径为10-100埃,用于分离大分子溶质。
反渗透所用的操作压比超滤更大,常达到35×10^5 Pa~140×10^5 Pa,膜的平均孔径最小,一般为10埃以下,用于分离小分子溶质,如海水脱盐,制高纯水等。
因此,超滤只能起到净化水的作用,但不能脱盐,不能达到软化水的水平。
⑤ 洗脸软化水的简单方法 使用软水洗脸好吗
软水就是来指不含或含较少可溶性钙、源镁化合物的水,而硬水,很显然和软水相反,就是指含有较多可溶性钙、镁化合物的水。他们所含成分不一样的,用它们来洗脸肯定也是有区别的。硬水中由于含有大量钙镁离子,和洁面产品中的皂基形成“皂垢”,而皂垢会牢牢粘附在肌肤表层,像小石子一样摩擦你的皮肤,阻碍皮脂膜再生,破坏角质层,导致肌肤的锁水能力变差,水分大量流失,同时,护肤品的吸收效率也会大打折扣,而用软水洗脸的话,没有皂垢残留,对角质层的伤害减小,肌肤的含水量也有所提升,这样洗出来的肌肤会更加水嫩。所以还是建议用软水洗脸哦。像现在很多女生都比较热衷的AO史密斯保湿洗脸软水机其实就是利用软水洗脸的功效原理来给肌肤补湿的,将硬水转化成软水,对肌肤进行补湿。
⑥ 水质软化处理系统是什么原理
全自动抄软化水设备工作原理是袭:水力控制阀利用水流的动能驱动两组涡轮分别带动两组齿轮推动水表盘和控制盘的旋转。水表盘累计通过的流量,控制盘则将原水压力信号通过一组孔道引入一组阀室,在转动的同时按设定规律打开或关闭压力孔道,从而实现集成在一体的一组阀门的自动切换。
软水器由两个树脂罐(主罐和副罐)水力控制阀、盐箱三部分组成,控制阀控制水路在主罐和副罐之间切换,确保总有一个罐处于工作状态,而另一个罐处于再生或备用状态,再生盐液靠阀内装设的文丘里喷射器负压吸入,再生及清洗用水是另一个罐的软化出水。对于不同的原水硬度配用不同号码的水表盘以达到对应的工作和再生周期。
⑦ 水质软化
水软化,指的是去除水中的硬度,而硬度主要来源于Ca、Mg离子。
1、软化水工艺通常采用离子回交换树脂,当硬答水以一定速度经过树脂床的时候,水中的钙镁离子就会被树脂中的钠离子置换(如用007钠阳离子交换树脂),从而达到水软化的目的。
2、当反应达到饱和后,树脂将失去软化能力,可用再生剂再生,使树脂回复除硬能力。
3、软化水也可用RO膜,将水中的离子完全去除,但这么做就不是单一的除硬了,而是脱盐。成本较高。
⑧ 软化树脂和ro膜的作用
软化树脂袭的作用:
1.处理水用的树脂是离子交换树脂,可以分为阴离子交换树脂和阳离子交换树脂。软化树脂是属于离子交换树脂中的阳离子交换树脂,它主要是利用自身的官能团交换水中的一些阳离子比如说钙、镁离子等等,把这些离子吸附到自身的表面从而达到软化水的目的
2.软化树脂主要是用来降低水质的硬度,如果水质过硬长期使用或饮用会可能会造成严重的后果。没有经常饮硬水的人偶尔饮硬水,会造成肠胃功能紊乱,而且我国南方多为软水,北方地区多为硬水。所以更需要软化树脂对水进行软化。
反渗透膜的作用:
目前人对水的需求不断增加,对水质的要求也越来越高,现在水质受到污染已经越来越严重了,为了能有效解决这个问题,得到可以饮用的水以及合格的工业用水,膜技术由于清洁、无污染、无相变等特色受到各行业广泛地关注。反渗透膜法是一种广泛应用于海水淡化、苦成水淡化、超纯水制造、食品医疗、锅炉补给水软化水、浓缩分离、工艺纯水、饮用水、废水回用等领域,而且它的重要性正在日益显著
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⑨ 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。
⑩ 反渗透膜能不能将硬水软化
能。
RO反渗透膜的孔径仅为超滤膜孔径的1/100,所以反渗透膜可以去除水中的极小的有机分子污染,比如化学有机物、有机农药污染等。而超滤膜则不能。反渗透膜还有软化水质的作用,将硬水转为软水。
反渗透膜主要用于家庭饮用水,随着反渗透技术的不断改进,反渗透的供水已能满足整个厨房用水的水量了。而超滤膜供水则只能适合家用、洗涤用。
使用反渗透膜注意事项
PH 值使用范围:在PH7 左右,反渗透膜享有最高的脱盐率,随着PH值的变化膜系统的脱盐率也随之增加。PH 的变化对电导率影响较大。PH 值范围宽的反渗透膜允许我们采用更强烈、更快和更有效的化学清洗方法,但过高或过低的PH 值很有可能造成膜损坏。
随进水压力的提高而增加,由于反渗透膜不可能绝对截留进水中的溶解盐类,因此随着压力的增加总有一定量的透过,因为膜透过水的速率比传递盐类的速率快,这种透盐率的增加得到迅速地克制。所以,应根据各种膜的性能来考虑反渗透进水压力。进水压力的选择还取决于膜的透水性能和水的回收率。