2022年医学专题-第三章-工业给水药剂软化

一、工业给水软化的目的

硬度是水质的一个重要指标，通常以水中Ca2+，Mg2+的总含量称为水的总硬度（Ht）。硬度又分为碳酸盐硬度（Hc）和非碳酸盐硬度（Hn），前者称为暂时硬度，后者称为永久硬度。生活用水与生产用水均对硬度指标有一定的要求(yāoqiú)。

锅炉用水中若含有硬度盐类，会在锅炉受热面上生成水垢，从而降低锅炉热效率，增大燃料消耗，甚至因金属壁面局部过热而烧损部件、引起爆炸。因此，低压锅炉，一般要进行水的软化处理；对于中、高压锅炉，则要求进行水的软化与脱盐处理。

第三章工业给水(jǐshuǐ)的药剂软化第一页，共十七页。10/24/20221二、水的软化的方法概述(一)药剂软化法

基于溶度积原理，向原水中加入一定量的某些化学药剂（如石灰石、苏打等），使之与水中的Ca2+、Mg2+反应生成难溶化合物CaCO3和Mg(OH)2沉淀析出，以达到去除水中大部分Ca2+、Mg2+的目的。这一方法称为(chēnɡwéi)水的药剂软化法或沉淀软化法。(二)离子交换软化法

基于离子交换原理，利用某些离子交换剂所具有的可交换阳离子（Na+或H+）与水中Ca2+、Mg2+进行离子交换反应，去除水中的Ca2+、Mg2+，以达到水的软化目的,称为水的离子交换软化法。第二页，共十七页。10/24/20222(三)电渗析软化法

基于电渗析原理(yuánlǐ)，利用离子交换膜的选择透过性，在外加直流电场作用下，通过离子的迁移，在进行水的局部除盐的同时，达到软化的目的。第三页，共十七页。10/24/20223三、软化方法及选择通常对硬度高、碱度高的水采用石灰软化法；对硬度高、碱度低的水采用石灰－纯碱软化法；对碱度高的负硬水则采用石灰－石膏(shígāo)处理法。第四页，共十七页。10/24/202241.石灰软化法：（1）基本反应原理

消石灰投入高含量暂时硬度(yìngdù)的水中，会产生下列反应：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都是难溶化合物，可从水中沉淀析出。第五页，共十七页。10/24/20225水中的永久硬度不能用石灰软化法除去(chúqù)，因为：

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

故石灰软化法不能降低水的非碳酸盐硬度。但通过石灰处理，在软化的同时还可以去除水中部分铁和硅的化合物。第六页，共十七页。10/24/20226（2）工业石灰加入量估算工业石灰加入量可按下列两种情形估算：1)当钙硬度(HCa)大于碳酸盐硬度(HZ)，此时水中的碳酸盐硬度仅以[Ca(HCO3)2]的形式(xíngshì)出现。CaO=28(Hz+CO2+Fe+K+α)，g/m32)当钙硬度小于碳酸盐硬度（Hca<Hz），此时水中的碳酸盐硬度以[Ca(HCO3)2]和[Mg(HCO3)2]的形式出现。CaO=28(2Hz-Hca+CO2+Fe+K+α)，g/m3

第七页，共十七页。10/24/20227（3）石灰软化法的优缺点：1)经石灰处理后，水的剩余(shèngyú)碳酸盐硬度可降低到0.25~0.5mmol/L,剩余(shèngyú)碱度约0.8~1.2mmol/L。2)石灰由于价格低，来源广，是较常用的软化药剂，适用于原水的碳酸盐硬度高、非碳酸盐硬度低且不要求深度软化的场合。3)石灰用量不当，会使出水水质不稳定，因此也具有运行管理比较困难的缺点。第八页，共十七页。10/24/202282.石灰-纯碱（苏打）软化法（1）基本原理石灰-苏打软化法就是向水中同时投加石灰和纯碱（Na2CO3，又称苏打），以苏打来降低水的非碳酸盐硬度。其反应(fǎnyìng)如下CaSO4+Na2CO3═CaCO3↓+Na2SO4CaCl2+Na2CO3═CaCO3↓+2NaClMgSO4+Na2CO3═MgCO3↓+Na2SO4MgCl2+Na2CO3═MgCO3↓+2NaClMgCO3+Ca(OH)2═CaCO3↓+Mg(OH)2↓第九页，共十七页。10/24/20229（2）石灰－纯碱加入量估算1）石灰用量估算

[CaO]=56/ε1×（[CO2]+H总+HMg+α）[CaO]－石灰投加量，mg/L；56－CaO的摩尔质量，g/mol；ε1―工业石灰的纯度，％；H总－原水总碱度，mmol/L；HMg－原水镁硬度，mmol/L；α－石灰过剩量，mmol/L（一般(yībān)为0.1～0.2mmol/L）

2）纯碱用量估算

[Na2CO3]=106/ε2×（H永+β），mg/L[Na2CO3]－纯碱投加量，mg/L；106－Na2CO3的摩尔质量，g/mol；ε2―工业纯碱的纯度，％；H永－原水永久硬度，mmol/L；β－纯碱过剩量，mmol/L（一般为0.5～0.7mmol/L）；

第十页，共十七页。10/24/2022103、石灰－石膏处理法

对于高碱度的负硬水，即水中总碱度大于总硬度的水，常以石灰－石膏处理法除去(chúqù)。涉及反应式为：2NaHCO3+CaSO4+Ca(OH)2═2CaCO3↓+Na2SO4+2H2O2KHCO3+CaSO4+Ca(OH)2═2CaCO3↓+K2SO4+2H2O第十一页，共十七页。10/24/202211四、软化设备

石灰软化设备包括：制备消石灰的设备、投加消石灰与原水充分混合的设备，以及生成(shēnɡchénɡ)的碳酸钙、氢氧化镁等沉淀物的沉淀和过滤分离设备,组成了一套石灰软化系统。第十二页，共十七页。10/24/202212第十三页，共十七页。10/24/202213第十四页，共十七页。10/24/202214第十五页，共十七页。10/24/202215第十六页，共十七页。10/24/202216内容(nèiróng)总结一、工业给水软化的目的。因此，低压锅炉，一般要进行水的软化处理。这一方法称为水的药剂软化法或沉淀软化法。通常对硬度高、碱度高的水采用