水的藥劑軟化法水處理工程技術知識點軟化的目的

去除或降低水中的Ca+、Mg2+等易形成難溶鹽類的金屬離子含量。水的藥劑軟化法硬度鹽類包括Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Fe3+、Al3+等易形成難溶鹽類的金屬陽離子。在一般天然水中，主要是Ca2+和Mg2+，其它離子含量很少，通常以水中Ca2+和Mg2+的總含量稱為水的總硬度Ht。硬度又可分為碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度。前者稱為暫時硬度，后者稱為永久硬度。水的藥劑軟化法總硬度非碳酸鹽硬度碳酸鹽硬度碳酸鹽硬度(Hc):由于水中含有Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2而形成的硬度，經煮沸后可把硬度去掉，這種硬度稱為碳酸鹽硬度，亦稱暫時硬度。非碳酸鹽硬度(Hn):由于水中含有CaSO4和MgSO4等鹽類物質而形成的硬度，經煮沸后也不能去除，這種硬度稱為非碳酸鹽硬度，亦稱永久硬度。水的藥劑軟化法硬度的表示方法和單位物質的量濃度（法定計量單位）mol/L或mmol/L基本單元選用1/2Ca2+和1/2Mg2+（當量粒子）當量濃度（Ca2+和Mg2+的毫克當量數/體積）meq/LCaCO3的質量濃度（CaCO3的質量/體積）mgCaCO3/L德國度（10mgCaO/L)od水的藥劑軟化法硬度的表示方法之間的換算關系表示方法物質的量濃度當量濃度CaCO3的質量濃度度定義c(Ca2+)=n(Ca2+)/Vc(1/2Ca2+)=n(1/2Ca2+)/VCa2+的毫克當量數/體積CaCO3的質量/體積10mgCaO/L單位mmol/Lmmol/Lmeq/Lmg/L德國度（od）換算關系c(Ca2+)mmol/L12.02.01005.6c(1/2Ca2+)mmol/L0.5011502.8meq/L0.0511502.8mg/l(CaCO3)0.010.020.0210.056德國度(od)0.180.360.3617.91水的藥劑軟化法硬水與軟水通常根據硬度的大小，把水分為硬水與軟水。軟水：<8度稍硬水：8~16度硬水：16度~30度極硬水：>30度水的藥劑軟化法水中離子的假想結合天然水（電中性）陽離子陰離子Ca2+Mg2+Na+HCO3-

SO42-Cl-水加熱后，溶解度變小，會按一定的規律有先有后分別結合成某些化合物從水中沉淀析出，析出順序如下：Na鹽CaSO4MgSO4CaCO3Mg(OH)2水的藥劑軟化法水中離子的假想結合c(1/2Ca2+)=2.4c(1/2Mg2+)=1.2c(1/2Na+)=1.2c(HCO3-)=1.2c(1/2SO42-)=1.8c(Cl-)=1.8c(1/2Ca(HCO3)2)=1.2c(1/2CaSO4)=1.2c(1/2MgSO4)=0.6c(1/2MgCl2)=0.6c(NaCl)=1.2

上圖清晰的表明水中各種離子的假想組合情況以及化合物含量的大小，這樣，便于對水質進行分析研究。水的藥劑軟化法水的軟化處理方法水的藥劑軟化法水的離子交換軟化法電滲析法反滲透與超濾蒸餾法

電滲析、反滲透、超濾和蒸餾主要用于水的除鹽與咸水淡化。水的藥劑軟化法溶度積原理

在一定溫度下，難溶電解質（假定為AmBn）飽和溶液中離子的相對濃度的系數方次項的乘積，為一常數Ksp

，稱為溶度積常數。

Ksp=[A+]m[B-]n水的藥劑軟化法水中常見難溶化合物溶度積(25oC)之間的關系：

Mg(OH)2<CaCO3<Ca(OH)2<MgCO3<CaSO4溶度積原理水的藥劑軟化法基本原理：溶度積原理工藝過程：按一定量投加某些藥劑（如石灰、蘇打等）于原水中，使之與水中Ca2+、Mg2+反應生成沉淀物CaCO3和Mg(OH)2。水的藥劑軟化工藝水的藥劑軟化法水的藥劑軟化——石灰軟化法

石灰軟化法反應如下：水的藥劑軟化法基本概念生石灰：由石灰石經過煅燒制取的CaO；消化過程：石灰加水反應；熟石灰或消石灰：消化過程的生成物Ca(OH)2；水的藥劑軟化法

(1)Ca(OH)2→Ca2++2OH-(2)2HCO3-+2OH-→2CO32-+2H2O(3)Ca2++CO32-→CaCO3↓(4)Ca(OH)2+2HCO3-→CaCO3↓+CO32-+2H2O投加石灰產生過剩的CO32-離子，使之與水中的Ca2+生成CaCO3沉淀析出。每加入1molCa(OH)2，可去除水中1molCa2+。原理水的藥劑軟化法實際過程式(6)是石灰軟化的主要反應結論：去除1molCa(HCO3)2，要消耗1molCa(OH)2去除1molMg(HCO3)2，要消耗2molCa(OH)2水的藥劑軟化法反應的本質是碳酸平衡反應

(9)2HCO3-CO2+CO32-+H2O(10)CO32-+Ca2+CaCO3結論：游離CO2成為促使HCO3-和CO32-相互轉化的重要因素。石灰軟化時，石灰與水中游離CO2反應，使反應(9)向右進行，產生CO32-，使水中的Ca2+生成CaCO3沉淀析出，達到去除Ca2+的目的。水的藥劑軟化法對非碳酸鹽硬度的影響：（11）MgSO4+Ca(OH)2→Mg(OH)2↓+CaSO4MgCl2+Ca(OH)2→Mg(OH)2↓+CaCl2結論：熟石灰與水中非碳酸鹽的鎂硬度起反應生成Mg(OH)2的同時產生了等物質的量的非碳酸鹽的鈣硬度。水的藥劑軟化法去除對象：石灰軟化主要是去除水中的碳酸鹽硬度以及降低水的堿度。投加中要注意的問題：過量投加石灰，會增加水的硬度。水的藥劑軟化法石灰用量的計算石灰軟化往往與混凝同時進行，有利于混凝沉淀。石灰用量ρ（CaO)(以100%CaO計算）可按下列兩種情況進行估算。鈣硬度>碳酸鹽硬度，此時水中碳酸鹽硬度僅以Ca(HCO3)2形式出現(13)ρ(CaO)=56[c(CO2)+c(Ca(HCO3)2+c(Fe2+)+K+α],mg/L鈣硬度<碳酸鹽硬度，此時水中碳酸鹽硬度以Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2形式出現ρ(CaO)=56[c(CO2)+c(Ca(HCO3)2+2c(Mg(HCO3)2+c(Fe2+)+K+α],mg/L式中c(CO2)——原水中游離CO2濃度，mmol/L；

c(Fe2+)——原水中鐵離子濃度，mmol/L；

K——鐵鹽或鋁鹽混凝劑投加量，mmol/L；

α——CaO過剩量，一般為0.1~0.2mmol/L。水的藥劑軟化法石灰軟化效果經石灰軟化處理后，去除效果如下：剩余碳酸鹽硬度：0.25~0.5mmol/L剩余堿度：0.8~1.2mmol/L硅化合物去除率：30%~35%有機物去除率：約25%鐵殘留量：約0.1mg/L水的藥劑軟化法適用范圍原水碳酸鹽硬度較高、非碳酸鹽硬度較低且不要求深度軟化的場合。石灰軟化法可與鈉離子交換法聯合使用，用于原水的碳酸鹽硬度較高且要求深度軟化的情況，這時石灰軟化可作為鈉離子交換法的預處理。水的藥劑軟化法水的藥劑軟化——石灰-蘇打軟化法

石灰軟化法只能降低水的碳酸鹽硬度，而不能降低水的非碳酸鹽硬度，石灰-蘇打軟化法就是向水中同時投加石灰和蘇打，以蘇打來降低水的非碳酸鹽硬度，反應如下：水的藥劑軟化法過程：在水中同時投加石灰和蘇打(Na2CO3)作用：石灰——降低水的碳酸鹽硬度；蘇打——降低水的非碳酸鹽硬度。與Na2CO3有關的化學反應：(15)CaSO4+NaCO3→CaCO3↓+Na2SO4(16)CaCl2