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软化水技术及其软水机特点
来源:
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作者:5myshj
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发布时间: 2017-02-18
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软水技术：
工业软水
当前我们对家庭水处理的认识有一个错误消费观念和意识：只要“饮” 部分达标而其它方面用水差一点没关系。其实家庭生活饮用水除了饮用外还包括食用、沐浴、洗衣、冲厕等。实际上水中的各种物质有三分之一是通过沐浴等经皮肤吸收进入人体。好水可以提高水洗涤力，减少洗衣粉用量，减少水环境污染等，好水也可以减少冲厕恶臭从而改善室内环境。因此，除了“饮”部分，人的沐浴、洗漱、洗衣等用水也应该干净、卫生和没有污染。Brown等研究了皮肤对水中挥发性有机物的吸收，按成人饮水量2升/天、婴儿饮水1升/天、二者洗澡时间均为15分钟/天，饮用水常见挥发性有机物的皮肤吸收与口腔摄入的比例，成人与婴儿分别为63/37及40/60。Andelaman 报道了饮用水中三氯乙烯造成的户内呼吸摄入。以饮水量2升/人·天，沐浴耗水量40—95升/人·天计，淋浴时三氯乙烯的呼吸摄入量是饮水口腔摄入量的数倍。
所以，水中有害物质对人健康的危害不单纯从饮用产生的。据国外报道水中有害物质被人体吸收的比例大致为：1/3由口腔摄入；1/3在洗漱和沐浴中由皮肤吸收；1/3在沐浴时由随水蒸汽经呼吸道吸收。
工业上用到水的地方很多，根据用水水质的不同采用不同的处理方法达到应有的标准。而工业上通用的软化水方法是离子交换法。
离子交换水处理
离子交换水处理是指采用离子交换剂，使交换剂中和水溶液中可交换离子产生符合等物质的量规则的可逆性交换，导致水质改善而交换剂的结构并不发生实质性（化学的）变化的水处理方式。在这种水处理方式中，只有阳离子参与交换反应的，称阳离子交换水处理；只有阴离子参与交换反应的，称阴离子交换水处理；既有阳离子又有阴离子参与交换反应的，称阳、阴离子交换水处理。由于原水的水质千差万别，而对出水水质的要求又多种多样，所以有许多种类型的离子交换及某组合的水处理方法，采用这些水处理方法而使原水软化、除碱和除盐。离子交换剂中参与交换反应的离子是钠离子Na+时，此方法称为钠（Na）型离子交换法，此交换剂称为钠（Na）型阳离子交换剂，相类似的，有氢（H）型离子交换法及氢（H）型阳离子交换剂等。
钠型离子交换法是工业锅炉给水最通用的一种水处理方法。当原水经过钠型离子交换剂时，水中的Ca2+、Mg2+等阳离子与交换剂中的Na+进行交换，降低了水的硬度，使水质得到软化，故这种方法又称为钠离子交换软化法。离子交换水过程
（1）离子交换水处理交换过程
碳酸盐硬度（暂硬）软化过程：
Ca(HCO3)2+ 2NaR——CaR2 + 2NaHCO3
Mg(HCO3)2 + 2NaR——MgR2 + 2NaHCO3
非碳酸盐硬度（永硬）软化过程：
CaSO4 + 2NaR——CaR2 + Na2SO4
CaCl2 + 2NaR——CaR2 + 2NaCl
MgSO4 + 2NaR——MgR2 + Na2SO4
MgCl2 + 2NaR——MgR2 + 2NaCl
也可以用综合上述反应式的离子式表示：
Ca2+ + 2NaR——CaR2 + 2Na+
Mg2+ + 2NaR——MgR2 + 2Na+
离子交换水处理再生过程
（2）离子交换水处理再生过程
在钠离子交换过程中，当软水出现了硬度，且残留硬度超过水质标准规定时，则认为钠离子交换剂已经失效。为了恢复其交换能力，就需要对交换剂进行再生（或还原）。再生过程是使含有大量钠离子的氯化钠（NaCl）溶液通过失效的交换剂层恢复其交换能力的过程。此时，钠离子又被离子交换剂所吸着，而交换剂中的钙、镁离子被置换到溶液中去。钠型离子交换剂的再生过程可用如下反应式表示：
CaR2 + 2NaCl——2NaR + CaCl2
MgR2 + 2NaCl——2NaR + MgCl2
生产中多采用食盐（NaCl）溶液作为再生剂。因为食盐比较容易得到，而且再生过程中所形成的产物（CaCl2、MgCl2）是可溶性盐类，很容易随再生液排出去。再生用食盐，大都采用工业用盐，其中杂质含量不宜过多，食盐溶液需澄清过滤后使用。通常认为，10%食盐溶液的硬度不应超过40mmol/L，悬浮物不应大于2%。离子交换剂再生时，一般要用经过澄清的8～10%的盐溶液。总的再生接触时间随离子交换树脂交联度的不同而变化，对于一般交联度7%左右的强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，再生剂和树脂总的接触时间最低应保证45min以上。
其他技术
软水剂再生技术
软水常用的软水剂为树脂，在进行离子交换产生一定量的软水后，树脂吸附的硬度离子会达到饱和。这就需要进行树脂再生，通过再生材料（软水盐）置换树脂内的硬度离子，从而使软水剂可以继续使用。
常见的软水剂再生技术是“顺流再生技术”
工作时水流向下流过树脂。覆盖树脂的硬度带逐渐形成，向下延伸。再生时，盐水同样向下流过树脂。使用这种再生方式，盐水必须经过给水区，在再生初期浓度就被稀释了。同时，在底部的树脂可以没有被充分再生，在下一次工作阶段就会有硬水存在。顺流再生方式树脂的疲劳顺序是由上向下。顺流再生的盐水水流将硬度带由上向下推过可以仍有活力的下部树脂，因此耗水量很大。
而先进的再生技术为“逆流再生技术”
逆流再生技术：工作水流向下，流过树脂。而盐水流向相反——向上。这种再生方式盐水不会流过给水，不会被稀释，底部树脂也会得到浓度极高的盐水。下一次工作阶段，接受软化的水最后流经的是再生程度最高的树脂层，因此保证了产品水没有硬度残留。工作水流由上向下，决定着树脂疲劳顺序是由上而下。向上的盐水水流决定着盐水最先渡过的是疲劳较轻的树脂，随后硬度带被向上推过疲劳较重的树脂，随排水冲出，因此耗水量小。注水是再生的第一个阶段，盐效达到最高。
纳米晶TAC技术
纳米晶技术，即TemplateAsistedCrystallization（模块辅助结晶），利用纳米晶产生的高能量，把水中游离的钙、镁、碳酸氢根离子打包成纳米级的晶体，从而阻止游离离子生成水垢。
交换原理工作原理
软水机内装有一个由人造食品级的树脂材料制成的滤料。树脂看上去有点像粗糙的沙子，但树脂粒更为圆润光滑。树脂能够通过离子交换取出水中较硬的矿物质。软水机在工作状态中,将源水中的绝大部分钙镁离子置换出去，源水在一定压力流量下，流经装有离子交换树脂的容器（软水机）树脂中所含的可交换Na+与水中的阳离子（Ca2+、Mg2+、Fe2+等）进行离子交换，使容器出水中Ca2+、Mg2+离子含量大大降低，流出的水就是硬度极低的软化水，当离子树脂吸附一定量的钙镁离子后饱和就必须进行再生——用饱和的浓盐水浸泡树脂层，把树脂所吸附的钙镁离子再生置换出来，恢复树脂的交换能力，并将废液污水排出。在进行再生之前用水自上而下的进行反洗，反洗的目的有两个，一是通过反洗使运行中压紧的树脂松动，有利于树脂颗粒与反洗液充分接触；二是运行时在树脂表层积累的悬浮物也随着反洗水液排出，这样交换器水流阻力不会越来越大，最先进的自动控制系统使软化、反洗、吸盐、慢洗、快洗、盐箱注水等全过程实现自动化。
以下关于逆渗透的描述和 本文主题无关,建议去掉(直到下个主题-特别注意).
逆渗透原理
逆渗透为现有科技中最有效的水处理方式之一，它能有效地处理水中盐类(如钙、镁等硬度杂质)、重金属、化学残留物质达百分之九十五以上。RO逆渗透水处理科技在今日已是到处可见，如海水淡化系统、电子超纯水精炼系统、生化制药、洗肾、化妆品生产制造、饮料、包装水乃至于一般家庭过滤使用。
何谓渗透、渗透压及逆渗透
对透过的物质具有选择性的薄膜称为半透膜。一般将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜视为理想的半透膜。
当把相同体积的稀溶液(如淡水)和浓液(如海水或盐水)分别置于一容器的两侧，中间用半透膜阻隔，稀溶液中的溶剂将自然的穿过半透膜，向浓溶液侧流动，浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度，形成一个压力差，达到渗透平衡状态，此种压力差即为渗透压。渗透压的大小决定于浓液的种类，浓度和温度与半透膜的性质无关。
若在浓溶液侧施加一个大于渗透压的压力时，浓溶液中的溶剂会向稀溶液流动，此种溶剂的流动方向与原来渗透的方向相反，这一过程称为逆渗透。
逆渗透是一种在压力驱动下，借助半透膜的选择截留作用，将溶液中的溶质与溶剂分开的分离方法。目前被广泛的应用于各种液体的分离与浓缩。水处理工艺中，将水中无机离子、细菌、病毒、有机物及胶质等杂质去除，以获得高质量的水。
半透膜
渗透现象:溶剂由低浓度溶液透过半透膜
流向高浓度溶液
目前逆渗透膜主要由二大类材料构成，一种是醋酸纤维 (CA)，一种是聚醯胺类 (T.F.C.)。
逆渗透技术是一种先进的水处理技术，各国为了制造符合有关饮用水标准的饮水，越来越广泛的应用逆渗透技术。
世界卫生组织(WHO) 制定有饮用水水质标准，各国的饮用水标准也有不同，其制定和实施往往也是由国家不同部门负责。以美国为例，一般是由美国环保署(E. P. A)负责此工作。而大家熟知的美国食品及药品署 (F.D.A.)， 只负责食品及药品方面，有关标准制定和实施，并不负责饮水方面的工作。
尽管美国环保署(E.P.A)负责饮用水方面的工作，但到目前为止，并没有一个正式可用于评价逆渗透膜的安全可靠标准。美国国家卫生基金会(N.S.F)为美国一个非营利性团体，于一九九六年制定了一个标准来评估饮用水逆渗透系统。据美国水质协会(W.Q.A) 建议的饮用水处理技术，逆渗透方法可用于去除水中的浊度、色度、硬度、镭、铀等放射元素，三卤甲烷、石棉等致癌物质及各种无机离子，特别是对人体有害的锑、砷、钡、镉、铬、铜、铅、汞、镍、硒、铝、锰、锌、等金属离子及氰化物、亚硝酸根等化学物质。
特别注意
特别注意：工业上处理的软化水人们不可饮用，因为成本问题，一般工业软化水处理是用钠离子置换出钙、镁离子，人们如果长期饮用含高钠盐的水，容易得心脑血管疾病。例如：高血压、冠心病、脑血栓等。
原理
纳米晶技术，TemplateAsistedCrystallization（模块辅助结晶），采用纳米晶产生的高能量，把水中游离的钙、镁、碳酸氢根离子打包成纳米级的晶体，从而阻止游离离子生成水垢。
在纳米晶聚合球体表面有原子大小的晶核点，把溶解于水的生垢物质转变成微小的纳米晶体（如右图）：
一但晶体在纳米晶聚合球体表面长到一定的尺寸，它们就是自动脱落到水中，而这种晶体就不会再产生水垢。（如右图）
家用机软水好处
软水与自来水相比，有极明显的口感和手感，软水含氧量高，硬度低，可有效防止结石病，减轻心、肾负担，有益健康。软水沐浴、洗发、洗脸，光滑细嫩，对婴幼儿的皮肤尤具保护作用，更可以使美容、美发、护肤的投资获得事半功倍的效果。软水洗衣物洁净、蓬松、艳丽、无残留的洗涤和味感，衣物的寿命可延长15%以上。软水洗餐具、茶具晶莹剔透，脸盆、浴缸也不在有污渍，可节省很多的洗涤剂，且十分省力。
软化原理
树脂分离软水技术是通过水的钠离子交换软化法，就是原水通过钠离子交换剂时，水中的Ca2+、mg2+被交换剂中的Na+所代替，使易的钙镁化合物转变为不形成水垢的易溶性钠化合物而使水得到软化。
全自动钠离子交换器主要是由多路控制阀、控制器、树脂罐(内有布水器)、盐箱组成，多路控制阀在同一阀体内多个通路的阀门，控制器根据设定的程序向多路阀发生指令，多路阀自动完成多个阀门的开关。从而实现运行，反洗、再生、置换、正洗的程序，无需设置盐液液泵。设备简单，可广泛应用于工业和民用软化用的制备，如蒸汽锅炉给水、供热空调、水池等用水系统。
纳米晶技术，即TemplateAsistedCrystallization（模块辅助结晶），利用纳米晶产生的高能量，把水中游离的钙、镁、碳酸氢根离子打包成纳米级的晶体，从而阻止游离离子生成水垢。
技术参数
原水压力：0.1~0.35MPa 电源：220V/50Hz
原水硬度：≤6mmol/L 耗电：5~15W
出水硬度：0.03mmol/L 盐耗：<100克/克当量
水耗：<产水量的2% 原水温度：5℃~38℃
流量：2000-3000 L/H
筒体材质：SUS304不锈钢或玻璃钢
软水机特点：
1、自动运行：采用液晶显示多路控制阀，实现全自动控制运行，质量可靠，产水稳定。
2、高效低能：设备的水、电、盐耗量约为同类产品的30~60%，高效低耗，节省运行费用。
3、优质材料：控制阀体材质为无铅黄铜，耐腐、抗污染；交换罐材质有玻璃钢、不锈钢等；盐桶材质有PE塑料，可满足各类需求。
4、经济实用：设备结构紧凑、占地面积极小，安装位置灵活。
5、安装简单：安装时按图连接管道，无须固定，简单易行；设备自动运行，无需人工操作。
6、形式多样：控制阀控制型式多样，如：单阀单罐、单阀双罐、双阀双罐，可以采用时间型控制或流量型控制方式。
