软化水的方法

软化水的方法

一．水的硬度

水的硬度通常用每升水中含的氧化钙数计算，含10mg/L氧化钙为一度，以此作为衡量水中钙盐和镁盐含量的一个指标。

水的硬度由于形成原因不同，可分为暂时性硬度和永久性硬度，这两种硬度总起来称为“总硬度”。由于碳酸盐含量增高而形成的硬度叫做“暂时性硬度”，又称为“碳酸盐硬度”。这种水经过煮沸以后，溶解的碳酸盐能沉淀下来，使水变软。当水中含有钙、镁的硫酸盐、氯化物和硝酸盐时，水的硬度也增高，这种硬度不会因水的煮沸而降低，所以叫“永久性硬度”，又叫“非碳酸盐硬度”。

二．水的分类

通常根据硬度的大小，把饮水分为硬水和软水两类。当水的硬度低于8度时，叫做“软水”；高于8度时，则叫“硬水”。

我国各地区水质硬度相差悬殊。东北、华北、西北地区地下水主要污染元素为总硬度、矿化度、硝酸盐和硫酸盐。华南、华中、西南地区地下水主要污染元素为氨氮、铁和锰、亚硝酸盐。总的来看我国西部和北部地区水的硬度明显高于东南方地区。

1．硬水

我国《生活用水卫生标准》中规定，水的总硬度不能过大。如果硬度过大，饮用后对人体健康与日常生活有一定影响。如果没有经常饮硬水的人偶尔饮硬水，则会造成肠胃功能紊乱，即所谓“水土不服”。

近年来，还有些研究证明，饮用过硬的水与大骨节病的克山病的发生有密切关系。当超过67度时能影响蛋白质和脂肪的吸收率。一般认为，超过40度的硬水对机体有不良影响。所以长期饮用硬水是不健康的。

鉴于上述情况，又鉴于我国大部分地区饮水的硬度不超过25度的实际情况，所以，我国饮水卫生标准规定，水的硬度不超过25度。即以氧化钙计算，不超过250mg/L。对于部分偏远山村在无其他水源可选择的情况下，硬度可放宽到40度。

2．软水

由上可知市售饮用水是软水居多，可见软水较之硬水对人体更加有益。另外在生活中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。软水用于经常性的饮用和沐浴，可解除皮肤干燥、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。

三．软化方法

软水不管在生活中还是在工业或商业上比硬水对人们都更为有用。但自然界的水由于污染大多是硬水甚至高硬水。所以必须软化处理。按软化后的水的用途来分有：饮用水的软化法和工业用水软化法。

1．饮用水软化

1．1离子交换法

常用的离子交换技术有钠离子交换法和阴阳离子交换法，沸石和离子交换树脂虽然都不溶于水，但其中的钠离子和氢离子可与硬水中的钙、镁离子发生置换反应，使钙、镁离子被沸石、人造沸石和离子交换剂吸附而被除去，长期使用后失效的沸石和离子交换树脂可以通过再生而重复使，故此法是最经济又先进的软水方法，使用最为广泛。

钠离子交换法：

Ca(HCO3)2

Mg(HCO3)2

CaSO4Na2SO4

Mg SO4-------------原水---------------钠型树脂-----------------出水---------------- NaHCO3

CaCl2NaCl

MgCl2

NaCl

阴阳离子交换法;

钠、铁、铅、锌等阳离子----------------阳床（氢型阳离子）------------------------除去

硫酸盐、硝酸盐、硒、砷、铀等阴离子----------------阴床（氢氧型阴离子）--------------除去可根据原水水质情况，选用一种或串联使用两种离子交换法，以达到需要的水质要求。

1．2膜分离法

纳滤膜(NF)及反渗透膜（RO）均可拦截水中的钙、镁离子，从而从根本上降低水的硬度。膜处理技术依据原水水质，选用合适的膜，在压力的推动下，利用只允许水分子通过的膜的截留作用，达到溶液与溶质分离的目的。膜技术是一种严格的物理的和绝对的分离技术，有以下基本性能：

（1）它是一种物理过滤作用，不需要加注药剂

（2）它是一种绝对的过滤作用

（3）他不生产副产品

（4）膜工艺运行的驱动力是压力，容易实现自动控制

在以压力为推动力的膜分离技术中，RO运行压力高，能耗大，而且由于RO膜良好的截留性能，将大多数无机离子（包括对人体有益的离子）从水中除去，长期饮用这种水会影响人体健康，因此不宜作为饮用水厂的处理工艺；NF膜对总盐类的去除率在50%--70%左右，对二价金属离子的去除率高达95%。RO膜和NF膜在软化水处理中适用于硬度和有机物高且浊度低的原水，故仅适用于地下水处理。用于地面水处理则需上表所示的前处理工艺。

2．工业软化法

石灰 -苏打法：先测定水的硬度，然后加入定量的氢氧化钙和碳酸钠，硬水中的钙、镁离子便沉淀析出。

Ca（HCO3）2＋Ca（OH）2=2CaCO3↓＋2H2O

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

主要是用于处理大流量的高硬水，只能将硬度降到一定的范围。

磷酸盐软水法：对于锅炉用水，可以加入磷酸钠作为软水剂，在水中磷酸钠水解成亚磷酸钠，它与钙、镁离子形成络合物，在水煮沸时钙、镁不会以沉淀形式析出，从而不会形成水垢。此法不适合于饮用水的软化。

加药法：向水中加入专用的阻垢剂，可以改变钙镁离子与碳酸根离子结合的特性，从而使水垢不能析出、沉积。目前工业上可以使用的的阻垢剂很多。这种方法的特点是：一次性投入较少，适应性广；但水量软大时运行成本偏高，由于加入了化学物质，所以水的应用受到很大限制，一般情况下不能应用于饮用、食品加工、工业生产等方面。在民用领域中也很少应用。由于加药法只是从化学原理上阻止水垢的生成，并没有降低水的硬度，所以一般不归入软化方法中，而是称为阻垢。

电磁法：采用在水中加上一定的电场或磁场来改变离子的特性，从而改变碳酸钙(碳酸镁)沉积的速度及沉积时的物理特性来阻止硬水垢的形成。其特点是：设备投资小，安装方便，运行费用低；但是效果不够稳定性，没有统一的衡量标准，而且由于主要功能仅是影响一定范围内的水垢的物理性能，所以处理后的水的使用时间、距离都有一定局限。多用于商业(如中央空调等)循环冷却水的处理，不能应用于工业生产及锅炉补给水的处理(同时由于该种设备的机理并未得到真正的理论证实)。另外，此种方法与加药法类似也是阻止水垢的生成，而不是降低硬度，所以一般不应归入软化方式中，而是应该称为防垢或阻垢。