軟化水設(shè)備，離子交換法，軟化方法

　　軟化水技術(shù)資料，將硬水軟化，避免水垢的沉積有很多種方法，經(jīng)常使用的方法有：離子交換法

　　一、什么是軟水(軟化)?為什么要軟化?常用的軟化方法有哪些?

　　我們都知道,普通的水中含有多種可溶解的化合物，有些物質(zhì)的溶解度隨著溫度的變化有較明顯的變化，其中的碳酸鈣、碳酸鎂類的物質(zhì)，其溶解度隨著溫度的升高而下降。當(dāng)溫度升高時，原來溶解于水中的碳酸鈣、碳酸鎂析出形成沉淀物，這些沉淀物可以是以絮狀、粉末狀，或沉積在容器、管道表面，形成水垢。

　　用來衡量鈣鎂離子總量的指標(biāo)是硬度，總的說來，水的硬度主要由鈣(Ca2+)、鎂(Mg2+)離子構(gòu)成的，其具體指標(biāo)是同類離子折合為碳酸鈣來計時的數(shù)值，目前標(biāo)準(zhǔn)單位是mmol/L(毫摩爾每升)。傳統(tǒng)的單位有mgN/L(毫克當(dāng)量每升)、德國度、美制(英制)等，目前在國內(nèi)常用的硬度單位是mg/L(毫克每升)、mmol/L(毫摩爾每升)、mgN/L(毫克當(dāng)量每升)，偶爾會有用戶使用德國度，用德國度除以2.8即可換算為國標(biāo)的數(shù)值mmol/L(毫摩爾每升)，如果采用美制的Grain/Gallon(格令每加侖)，那么就需要對單位進(jìn)行多次算換，此處不細(xì)講。

　　鈣鎂離子含量較多的水稱為硬水，鈣鎂離子含量較少的水稱為軟水。硬水與軟水只是通俗上的叫法，并沒有標(biāo)準(zhǔn)的量的概念，在生活中，行內(nèi)一般把硬度低于3mmol/L的水稱為較軟的水，3-6稱為普通水，6-8稱為較硬的水，10以上稱為高硬水。

　　(工業(yè)上采用截然不同的標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)上一般只有硬度<1的水稱作軟水，1-10之間都經(jīng)?；\統(tǒng)地稱為硬水，硬度>10的水也多稱為高硬水)

　　北京地區(qū)的普通情況是(以市政供水及常見自備井為例)：

　　城中、城北、城西(五環(huán)以內(nèi))地區(qū)：大部分地區(qū)硬度在6-8之間;

　　城東北部(水源較好的使館及周邊地區(qū))：硬度多在4-6之間;

　　城南(南三環(huán)以南)、城西南：硬度約在8-12間，部分地區(qū)硬度為10-15左右。

　　周邊地區(qū)：南部、西部、北部山區(qū)硬度較高，多數(shù)在8以上，

　　東部及北部非山區(qū)多數(shù)在6-9之間。

　　由于水垢的沉積對人們的生活及生產(chǎn)均有很明顯的影響，所以生產(chǎn)用水和生活用水均對硬度指標(biāo)有一定的要求,特別是鍋爐用水中若含有硬度鹽類，會在鍋爐受熱面上生成水垢，從而降低鍋爐熱效率、增大燃料消耗，甚至因金屬壁面局部過熱而損傷部件、引起爆炸。因此對于低壓鍋爐要進(jìn)行水的軟化處理;對于中、高壓鍋爐要進(jìn)行水的軟化與脫鹽處理。軟化水設(shè)備，離子交換法，軟化方法

　　采用設(shè)備降低水的硬度的過程叫做"軟化"，相應(yīng)的設(shè)備叫"軟水器"(或叫"軟化器"等)。

　　1、常用的軟化方法

　　將硬水軟化，避免水垢的沉積有很多種方法，經(jīng)常使用的方法有：

　　1.1、離子交換法：采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，由于鈉鹽的溶解度很高，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(biāo)準(zhǔn)方式。主要優(yōu)點(diǎn)是：效果穩(wěn)定準(zhǔn)確，工藝成熟?？梢詫⒂捕冉抵?。采用這種方式的軟化水設(shè)備一般也叫做"離子交換器"(由于采用的多為鈉離子交換樹脂，所以也多稱為"鈉離子交換器")。

　　2)石灰法：向水中加入石灰，主要是用于處理大流量的高硬水，只能將硬度降到一定的范圍。

　　3)加藥法：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(jié)合的特性，從而使水垢不能析出、沉積。目前工業(yè)上可以使用的的阻垢劑很多。這種方法的特點(diǎn)是：一次性投入較少，適應(yīng)性廣;但水量軟大時運(yùn)行成本偏高，由于加入了化學(xué)物質(zhì)，所以水的應(yīng)用受到很大限制，一般情況下不能應(yīng)用于飲用、食品加工、工業(yè)生產(chǎn)等方面。在民用領(lǐng)域中也很少應(yīng)用。

　　4)電磁法：采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(diǎn)是：設(shè)備投資小，安裝方便，運(yùn)行費(fèi)用低;但是效果不夠穩(wěn)定性，沒有統(tǒng)一的衡量標(biāo)準(zhǔn)，而且由于主要功能僅是影響一定范圍內(nèi)的水垢的物理性能，所以處理后的水的使用時間、距離都有一定局限。多用于商業(yè)(如中央空調(diào)等)循環(huán)冷卻水的處理，不能應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)及鍋爐補(bǔ)給水的處理(同時由于該種設(shè)備的機(jī)理并未得到真正的理論證實)。

　　5)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(diǎn)是，效果明顯而穩(wěn)定，處理后的水適用范圍廣;但是對進(jìn)水壓力有較高要求，設(shè)備投資、運(yùn)行成本都較高。一般較少用于專門的軟化處理。軟化水設(shè)備，離子交換法，軟化方法

　　根據(jù)實際使用經(jīng)驗及特點(diǎn)，在工業(yè)鍋爐及工業(yè)生產(chǎn)中最常用的方式是離子交換法(目前基本上是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備)，普通情況下所說的"軟水器"一般均指這種設(shè)備。

　　在餐飲、食品、化工、醫(yī)藥等領(lǐng)域、空調(diào)、工業(yè)循環(huán)水等應(yīng)用中,也多采用離子交換法對補(bǔ)水進(jìn)行處理。

　　小型熱水鍋爐、換熱器等應(yīng)用中，多采用加藥法。

　　商業(yè)領(lǐng)域的中央空調(diào)及工業(yè)上溫度較低({zg}溫度在60度左右)的冷卻循環(huán)水,多采用電磁法進(jìn)行全流量處理，即對所有循環(huán)水進(jìn)行處理，同時多數(shù)情況下配合補(bǔ)充水采用離子交換法處理或循環(huán)水采用加yf法以保證效果。

　　2、離子交換法的工作原理

　　為了使大家易于理解接受，以下的說法是盡量通俗的說法，與標(biāo)準(zhǔn)工具書的說法可能不盡一致(但不會出現(xiàn)技術(shù)性錯誤)。

　　離子交換樹脂是一種聚合物，帶有相應(yīng)的功能基團(tuán)。一般情況下，常規(guī)的鈉離子交換樹脂帶有大量的鈉離子。

　　當(dāng)水中的鈣鎂離子含量高時，離子交換樹脂可以釋放出鈉離子，功能基團(tuán)與鈣鎂離子結(jié)合，這樣水中的鈣鎂離子含量降低，水的硬度下降。硬水就變?yōu)檐浰?，這是軟化水設(shè)備的工作過程。

　　當(dāng)樹脂上的大量功能基團(tuán)與鈣鎂離子結(jié)合后，樹脂的軟化能力下降，可以用氯化鈉溶液流過樹脂，此時溶液中的鈉離子含量高，功能基團(tuán)會釋放出鈣鎂離子而與鈉離子結(jié)合，這樣樹脂就恢復(fù)了交換能力，這個過程叫作"再生"。軟化水設(shè)備，離子交換法，軟化方法

　　由于實際工作的需要， 軟化水設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)工作流程主要包括：工作(有時叫做產(chǎn)水，下同)、反洗、吸鹽(再生)、慢沖洗(置換)、快沖洗五個過程。不同軟化水設(shè)備的所有工序非常接近，只是由于實際工藝的不同或控制的需要，可能會有一些附加的流程。任何以鈉離子交換為基礎(chǔ)的軟化水設(shè)備都是在這五個流程的基礎(chǔ)上發(fā)展來的(其中，全自動軟化水設(shè)備會增加鹽水重注過程)。

　　反洗：工作一段時間后的設(shè)備，會在樹脂上部攔截很多由原水帶來的污物，把這些污物除去后，離子交換樹脂才能wq曝露出來，再生的效果才能得到保證。反洗過程就是水從樹脂的底部洗入，從頂部流出，這樣可以把頂部攔截下來的污物沖走。這個過程一般需要5-15分鐘左右。

　　吸鹽(再生)：即將鹽水注入樹脂罐體的過程，傳統(tǒng)設(shè)備是采用鹽泵將鹽水注入，全自動的設(shè)備是采用專用的內(nèi)置噴射器將鹽水吸入(只要進(jìn)水有一定的壓力即可)。在實際工作過程中，鹽水以較慢的速度流過樹脂的再生效果比單純用鹽水浸泡樹脂的效果好，所以軟化水設(shè)備都是采用鹽水慢速流過樹脂的方法再生，這個過程一般需要30分鐘左右，實際時間受用鹽量的影響。

　　慢沖洗(置換)：在用鹽水流過樹脂以后，用原水以同樣的流速慢慢將樹脂中的鹽全部沖洗干凈的過程叫慢沖洗，由于這個沖洗過程中仍有大量的功能基團(tuán)上的鈣鎂離子被鈉離子交換，根據(jù)實際經(jīng)驗，這個過程中是再生的主要過程，所以很多人將這個過程稱作置換。這個過程一般與吸鹽的時間相同，即30分鐘左右。

　　快沖洗：為了將殘留的鹽徹底沖洗干凈，要采用與實際工作接近的流速，用原水對樹脂進(jìn)行沖洗，這個過程的{zh1}出水應(yīng)為達(dá)標(biāo)的軟水。一般情況下，快沖洗過程為5-15分鐘。

　　3、順流再生與逆流再生的軟化水設(shè)備的基本差異

　　在同等情況下，一般說來，理論上逆流設(shè)備要比順流設(shè)備節(jié)鹽15%左右;由于樹脂再生的順序及消耗而引起的樹脂壽命，也大概有10%左右的差異。但是在實際情況下，樹脂使用壽命基本上沒有大的差異。鹽耗的差異也不是很明顯可以被覺察到的。

　　另外，逆流設(shè)備可以處理硬度更高的生水，這一點(diǎn)是順流設(shè)備不能直接相比的。

　　由于逆流設(shè)備不能很容易被準(zhǔn)確而穩(wěn)定地自動化，所以在目前國內(nèi)市場上較少見到逆流再生的進(jìn)口設(shè)備。

　　AUTOTROL及FLECK的主要設(shè)備均為順流再生方式，在充分利用順流系統(tǒng)的控制特點(diǎn)的前提下，其工作鹽耗可以控制在較低的水平。但是能處理 的進(jìn)水硬度還是不能與國產(chǎn)逆流設(shè)備相比

　　4、軟化水設(shè)備運(yùn)行水壓的要求，如果壓力過高是不是可以軟化水設(shè)備，離子交換法，軟化方法

　　一般說來，軟化水設(shè)備的運(yùn)行壓力要求是0.2-0.5MPa，這樣的壓力要求有兩方面的原因：

　　壓力大于0.2MPa，是為了保證再生的吸鹽效果。因為全自動軟化水設(shè)備是靠水力形成負(fù)壓來抽取鹽水的，吸鹽器上端的壓力直接影響吸鹽的速度和效果，一般說來如果壓力低于0.18MPa的話，吸鹽效果會明顯下降。

　　如果壓力大于0.5MPa,吸鹽效果當(dāng)然可以保證了，但是此時管路部分的承壓過大，各接合點(diǎn)容易出現(xiàn)泄漏。另外由于水壓造成多路閥內(nèi)部的部件受壓過大，可能會引起多路閥動作不準(zhǔn)確，進(jìn)而直接影響工作效果。

　　如果壓力過高，設(shè)備運(yùn)行時可能會出現(xiàn)的異常情況主要有:

　　反洗時樹脂泄漏，水壓過高的情況下，反洗時樹脂膨脹程度可能會超過計算值，如果上布水器孔隙足夠大，就非常容易造成樹脂從頂部進(jìn)入多路閥，沿排水管路流出，從而造成樹脂泄漏。

　　注水過多,水壓過高時,要鹽水重注階段會向鹽箱內(nèi)注入更多水,這樣可能會造成鹽箱內(nèi)水位異常偏高,有時甚至可能會造成鹽水溢出。

　　閥門動作異常，出水指標(biāo)不穩(wěn)定合格，當(dāng)水壓過高時，在多路閥活塞或閥板的一側(cè)可能會形成超過原計算的壓力，這樣閥體原配電機(jī)在驅(qū)動閥門動作時可能會有不夠順暢，從而引起閥門動作不到位等情況，這樣可能會在閥門內(nèi)部形成一些通路，未處理的水經(jīng)這些通路流向出水口而引起也水指標(biāo)不穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

　　再生效果不好：當(dāng)水壓過高時，吸鹽速度加快，這樣有效再生時間可能會縮短很多，從而不能達(dá)到很好的再生效果。

　　建議采用安裝減壓閥的方法來控制壓力?？梢圆捎枚▔夯虮壤綔p壓閥，這樣可以在后級得到穩(wěn)定的壓力。

　　5、水質(zhì)硬度的測試方法軟化水設(shè)備，離子交換法，軟化方法

　　按國家標(biāo)準(zhǔn)GB1576-2001的規(guī)定，測定水質(zhì)硬度的方法主要是滴定法，

　　但是滴定法需要專門配制專用的藥劑，不便于通常情況下的攜帶和使用，也不便于在家庭或野外少量測試時使用，隨著測試需求的多樣化及技術(shù)的發(fā)展，近年來在實際生活中常用的方法還有硬度儀、快速瓶及試紙法。

　　顧名思義，硬度儀是一種可以直接測試出水質(zhì)硬度的儀器，這種儀器有標(biāo)準(zhǔn)的測試探頭，測試時可以直接從液晶屏上讀出硬度值，使用簡單而方便。這類儀器一般是采用測試水的電導(dǎo)的方式來測算水質(zhì)硬度，由于鈣鎂離子的導(dǎo)電性能與其他離子并無根本性的區(qū)別，所以在目前技術(shù)條件下，這種測試方式有較大有誤差，一般多用于要求不高的場合。

　　快速瓶是滴定法的一種，在配制好的測試劑中加入不影響測試結(jié)果的穩(wěn)定劑，測試藥劑可以在一定條件下長期保存，需要測試時向測試瓶內(nèi)加入一定量的水，搖勻后的顏色與標(biāo)準(zhǔn)色瓶(或色板)對比而得到硬度值。

　　硬度試紙與pH試紙類似，涂有藥劑的試紙密封包裝在袋內(nèi)，測試時將試紙浸入水中，靜置片刻后紙上的藥劑與水中的鈣鎂離子反應(yīng)而呈現(xiàn)一定的顏色，將其與標(biāo)準(zhǔn)色板比較而得到水的硬度值。軟化水設(shè)備，離子交換法，軟化方法