軟化水設備之硬水的軟化方法

水的硬度是由什么引起的：
水的硬度是由碳酸氫鈣或碳酸氫鎂引起的，這種硬度叫作暫時硬度。這種水經過煮沸以后，水里所含的碳酸氫鈣就分解成不溶于水的碳酸鈣，水里所含的碳酸氫鎂就生成難溶于水的碳酸鎂沉淀。這些沉淀物析出，水的硬度就可以降低，從而使硬度較高的水得到軟化。
水的硬度是由鈣和鎂的硫酸鹽或氯化物引起的，這種硬度就叫作永久硬度。永久硬度不能用加熱的方法軟化。天然水大多同時具有暫時硬度和永久硬度，因此，一般所說水的硬度是指上述兩種硬度的總和。
 
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所謂"硬水"是指水中所溶的礦物質成分多，尤其是鈣和鎂。硬水并不對健康造成直接危害，但是會給生活帶來很多麻煩，比如用水器具上結水垢、肥皂和清潔劑的洗滌效率減低等。

水是一種很好的溶劑，能有效去除污物雜質。純水--無色、無味、無臭，被稱作是"通用溶劑"。當水和二氧化碳結合生成微量的碳酸時，水的溶解效果更好。當水流過土地和巖石時，它會溶解少量的礦物質成分，鈣和鎂就是其中最常見的兩種成分，也就是它們使水質變硬。水中含鈣、鎂等礦物質成分越多，水的硬度越大。

在英國一般用以下指數表示水硬度：

硬度范圍 軟 輕硬度 中硬度 高硬度 超強硬度

所溶礦物質（毫克/升水） 0 - 17.1 17.1 - 60 60 - 120 120 – 180 180 & 以上
所謂硬水，就是含有大量鈣鹽和鎂鹽離子的水。這種水在家庭使用時，不能使肥皂產生泡沫，還會在所洗滌的衣物上沉淀一層水垢；在燒開水時會在壺底和熱水瓶底部漸漸地結上一層堅硬的白色水垢。如果這種硬水使用在鍋爐或蒸汽機車上，會在鍋爐底部和管道壁上形成一層硫酸鈣或二氧化硅的“硬垢”，或一層碳酸鈣的軟垢，因而使管壁過熱變形，導致鍋爐和管道發生爆炸的危險。這是很令人討厭和十分可怕的。
當然，水中的鐵鹽和錳鹽離子也是使水變硬的原因之一。含有此離子的水會把肥皂沉淀出來的水垢在織物上產生銹斑，若再漂白卻使污斑變得更糟。這種水用來泡茶時，茶水面上會顯出一層“水皮”，且茶的清香味兒也不翼而飛。水中的鎂的硬度會使水帶有腐蝕性和明顯的酸性，還會有一種會刺激眼睛的金屬味。鎂鹽是一種輕瀉劑。但是鎂離子僅僅使人討厭，而不會威脅人的健康。
盡管一定硬度的水，能降低金屬的毒性及心血管病的發生率，但是，居民飲用的水還需進行軟化處理，以免讓硬水帶來不良后果。
硬水變為軟水，最簡單的辦法是在盛水的容器中加入足量的熟石灰(即是氫氧化鈣)，水中的鎂鹽以氫氧化鎂的形式沉淀出來，然后再加入足量的蘇打(不純的碳酸鈉)，使所有的鈣以碳酸鈣(包括已加入的熟石灰)的形式沉淀出來。經過兩次處理的混合沉淀物便慢慢地沉淀到容器的底部(容器的底部最好呈圓錐形狀，以便清除沉淀物)。這樣，容器上部則是清潔的飲水了。
實際上，用石灰和蘇打處理水并不能使水凈化，只是把水中的鈣離子和鎂離子換成了鈉離子。因此，對這種處理后的水，應加入一點稀硫酸，使水的PH值為6.5左右，促其穩定。

硬水的軟化
1．沉淀法：用石灰、純堿處理，使水中Ca2+、Mg2+生成沉淀析出，過濾后即得軟水，其中的錳、鐵等離子也可除去。
2．軟水劑
（1）Na3PO4： 3CaSO4+2Na3PO4→Ca3(PO)4↓+3Na2SO4
（2）六偏磷酸鈉： Na4[Na2(P03)6]+Ca2+→Na4[Ca(P03)6]+2Na+
（3）胺的醋酸衍生物（EDTA）：與Ca2+、Fe2+、Cu2+等離子生成螯合物
3.離子交換法：
（1）原理：用無機or有機物組成一混合凝膠，形成交換劑核，四周包圍兩層不同
電荷的雙電層，水通過后可發生離子交換。
陽離子交換劑：含H+、Na+固體與Ca+、、、、、、、、Mg2+離子交換
陰離子交換劑：含堿性基因，能與水中陰離子交換
（2）常用交換劑：
a.泡沸石：水化硅酸鈉鋁
Na2O·Z+Ca(HCO3)→CaO·Z+2NaHCO3
Na2O·Z+CaSO4→CaO·Z+Na2SO4
b.磺化煤：
2Na(K)+CaSO4→Ca(K)2+NaSO4
2H(K)+CaSO4→Ca(K)2+NaSO4
c.離子交換樹脂
4．電滲析法：
用直流電源作動力，使水中的離子選擇性地透過樹脂交換膜而獲得軟水。
5．磁化法：
使水流過一個磁場，鈣、鎂鹽類分子間引力減小，不易產生堅硬水垢