2022年醫(yī)學(xué)專題-第三章-工業(yè)給水藥劑軟化

一、工業(yè)給水軟化的目的

硬度是水質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，通常以水中Ca2+，Mg2+的總含量稱為水的總硬度（Ht）。硬度又分為碳酸鹽硬度（Hc）和非碳酸鹽硬度（Hn），前者稱為暫時(shí)硬度，后者稱為永久硬度。生活用水與生產(chǎn)用水均對(duì)硬度指標(biāo)有一定的要求(yāoqiú)。

鍋爐用水中若含有硬度鹽類，會(huì)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燒損部件、引起爆炸。因此，低壓鍋爐，一般要進(jìn)行水的軟化處理；對(duì)于中、高壓鍋爐，則要求進(jìn)行水的軟化與脫鹽處理。

第三章工業(yè)給水(jǐshuǐ)的藥劑軟化第一頁，共十七頁。10/24/20221二、水的軟化的方法概述(一)藥劑軟化法

基于溶度積原理，向原水中加入一定量的某些化學(xué)藥劑（如石灰石、蘇打等），使之與水中的Ca2+、Mg2+反應(yīng)生成難溶化合物CaCO3和Mg(OH)2沉淀析出，以達(dá)到去除水中大部分Ca2+、Mg2+的目的。這一方法稱為(chēnɡwéi)水的藥劑軟化法或沉淀軟化法。(二)離子交換軟化法

基于離子交換原理，利用某些離子交換劑所具有的可交換陽離子（Na+或H+）與水中Ca2+、Mg2+進(jìn)行離子交換反應(yīng)，去除水中的Ca2+、Mg2+，以達(dá)到水的軟化目的,稱為水的離子交換軟化法。第二頁，共十七頁。10/24/20222(三)電滲析軟化法

基于電滲析原理(yuánlǐ)，利用離子交換膜的選擇透過性，在外加直流電場(chǎng)作用下，通過離子的遷移，在進(jìn)行水的局部除鹽的同時(shí)，達(dá)到軟化的目的。第三頁，共十七頁。10/24/20223三、軟化方法及選擇通常對(duì)硬度高、堿度高的水采用石灰軟化法；對(duì)硬度高、堿度低的水采用石灰－純堿軟化法；對(duì)堿度高的負(fù)硬水則采用石灰－石膏(shígāo)處理法。第四頁，共十七頁。10/24/202241.石灰軟化法：（1）基本反應(yīng)原理

消石灰投入高含量暫時(shí)硬度(yìngdù)的水中，會(huì)產(chǎn)生下列反應(yīng)：Ca(OH)2+CO2═CaCO3↓+H2OCa(OH)2+Ca(HCO3)2═2CaCO3↓+2H2O2Ca(OH)2+Mg(HCO3)2═2CaCO3↓+Mg(OH)2↓+2H2O形成的CaCO3和Mg(OH)2都是難溶化合物，可從水中沉淀析出。第五頁，共十七頁。10/24/20225水中的永久硬度不能用石灰軟化法除去(chúqù)，因?yàn)椋?/p>

MgSO4+Ca(OH)2═Mg(OH)2↓+2CaSO4MgCl2+Ca(OH)2═Mg(OH)2↓+2CaCl2

故石灰軟化法不能降低水的非碳酸鹽硬度。但通過石灰處理，在軟化的同時(shí)還可以去除水中部分鐵和硅的化合物。第六頁，共十七頁。10/24/20226（2）工業(yè)石灰加入量估算工業(yè)石灰加入量可按下列兩種情形估算：1)當(dāng)鈣硬度(HCa)大于碳酸鹽硬度(HZ)，此時(shí)水中的碳酸鹽硬度僅以[Ca(HCO3)2]的形式(xíngshì)出現(xiàn)。CaO=28(Hz+CO2+Fe+K+α)，g/m32)當(dāng)鈣硬度小于碳酸鹽硬度（Hca<Hz），此時(shí)水中的碳酸鹽硬度以[Ca(HCO3)2]和[Mg(HCO3)2]的形式出現(xiàn)。CaO=28(2Hz-Hca+CO2+Fe+K+α)，g/m3

第七頁，共十七頁。10/24/20227（3）石灰軟化法的優(yōu)缺點(diǎn)：1)經(jīng)石灰處理后，水的剩余(shèngyú)碳酸鹽硬度可降低到0.25~0.5mmol/L,剩余(shèngyú)堿度約0.8~1.2mmol/L。2)石灰由于價(jià)格低，來源廣，是較常用的軟化藥劑，適用于原水的碳酸鹽硬度高、非碳酸鹽硬度低且不要求深度軟化的場(chǎng)合。3)石灰用量不當(dāng)，會(huì)使出水水質(zhì)不穩(wěn)定，因此也具有運(yùn)行管理比較困難的缺點(diǎn)。第八頁，共十七頁。10/24/202282.石灰-純堿（蘇打）軟化法（1）基本原理石灰-蘇打軟化法就是向水中同時(shí)投加石灰和純堿（Na2CO3，又稱蘇打），以蘇打來降低水的非碳酸鹽硬度。其反應(yīng)(fǎnyìng)如下CaSO4+Na2CO3═CaCO3↓+Na2SO4CaCl2+Na2CO3═CaCO3↓+2NaClMgSO4+Na2CO3═MgCO3↓+Na2SO4MgCl2+Na2CO3═MgCO3↓+2NaClMgCO3+Ca(OH)2═CaCO3↓+Mg(OH)2↓第九頁，共十七頁。10/24/20229（2）石灰－純堿加入量估算1）石灰用量估算

[CaO]=56/ε1×（[CO2]+H總+HMg+α）[CaO]－石灰投加量，mg/L；56－CaO的摩爾質(zhì)量，g/mol；ε1―工業(yè)石灰的純度，％；H總－原水總堿度，mmol/L；HMg－原水鎂硬度，mmol/L；α－石灰過剩量，mmol/L（一般(yībān)為0.1～0.2mmol/L）

2）純堿用量估算

[Na2CO3]=106/ε2×（H永+β），mg/L[Na2CO3]－純堿投加量，mg/L；106－Na2CO3的摩爾質(zhì)量，g/mol；ε2―工業(yè)純堿的純度，％；H永－原水永久硬度，mmol/L；β－純堿過剩量，mmol/L（一般為0.5～0.7mmol/L）；

第十頁，共十七頁。10/24/2022103、石灰－石膏處理法

對(duì)于高堿度的負(fù)硬水，即水中總堿度大于總硬度的水，常以石灰－石膏處理法除去(chúqù)。涉及反應(yīng)式為：2NaHCO3+CaSO4+Ca(OH)2═2CaCO3↓+Na2SO4+2H2O2KHCO3+CaSO4+Ca(OH)2═2CaCO3↓+K2SO4+2H2O第十一頁，共十七頁。10/24/202211四、軟化設(shè)備

石灰軟化設(shè)備包括：制備消石灰的設(shè)備、投加消石灰與原水充分混合的設(shè)備，以及生成(shēnɡchénɡ)的碳酸鈣、氫氧化鎂等沉淀物的沉淀和過濾分離設(shè)備,組成了一套石灰軟化系統(tǒng)。第十二頁，共十七頁。10/24/202212第十三頁，共十七頁。10/24/202213第十四頁，共十七頁。10/24/202214第十五頁，共十七頁。10/24/202215第十六頁，共十七頁。10/24/202216內(nèi)容(nèiróng)總結(jié)一、工業(yè)給水軟化的目的。因此，低壓鍋爐，一般要進(jìn)行水的軟化處理。這一方法稱為水的藥劑軟化法或沉淀軟化法。通常對(duì)硬度高、堿度高的水采用