常用的硬水软化的方法及化学原理

A. 硬水软化方法 硬水软化方法简述

1、硬水变软水可以使用沉淀法，用石灰和纯碱等软水剂进行处理，过滤后就能得到软水。

2、也可以使用煮沸法将硬水直接煮成软水。

3、还可以用离子交换法，将无机或者有机物组成混合凝胶后，硬水通过离子交换转变为软水。

4、或者使用电渗析法，用直流电源作动力来得到软水。

B. 要使硬水变为软水有几种方法

硬水变为软水可以通过以下方法：

1、用石灰、纯碱等软水剂处理，使水中Ca2+、Mg2+生成沉淀析出，过滤、沉淀法。

2、对硬水进行加热的煮沸法。

3、使用泡沸石、水化硅酸钠铝进行的离子交换法。

4、电渗析法：用直流电源作动力，使水中的离子选择性地透过离子交换膜而获得软水。

5、石灰—纯碱法：暂时硬度加入石灰就可以完全消除。

(2)常用的硬水软化的方法及化学原理扩展阅读：

硬水的特征：

1、含有钙、镁、钾、钠等丰富矿物质；

2、硬水与水中的矿物质含量成正比；

3、硬水与软水不应作为“是否有益健康的生活和饮用水指标”。

C. 工业或实验室怎样软化硬水

1、离子交换法：采用特定的阳离子交换树脂，以钠离子将水中的钙镁离子置换出来，由于钠盐的溶解度很高，所以就避免了随温度的升高而造成水垢生成的情况。这种方法是目前最常用的标准方式。

主要优点是：效果稳定准确，工艺成熟。可以将硬度降至0。采用这种方式的软化水设备一般也叫做“离子交换器”（由于采用的多为钠离子交换树脂，所以也多称为“钠离子交换器”）、软水机、软水器。

2、膜分离法：纳滤膜（NF）及反渗透膜（RO）均可以拦截水中的钙镁离子，从而从根本上降低水的硬度。这种方法的特点是，效果明显而稳定，处理后的水适用范围广；但是对进水压力有较高要求，设备投资、运行成本都较高。一般较少用于专门的软化处理。

3、石灰法：向水中加入石灰，主要是用于处理大流量的高硬水，只能将硬度降到一定的范围。

4、电磁法：采用在水中加上一定的电场或磁场来改变离子的特性，从而改变碳酸钙（碳酸镁）沉积的速度及沉积时的物理特性来阻止硬水垢的形成。

其特点是：设备投资小，安装方便，运行费用低；但是效果不够稳定性，没有统一的衡量标准，而且由于主要功能仅是影响一定范围内的水垢的物理性能，所以处理后的水的使用时间、距离都有一定局限。

多用于商业（如中央空调等）循环冷却水的处理，不能应用于工业生产及锅炉补给水的处理（同时由于该种设备的机理并未得到真正的理论证实）。

5、加药法：向水中加入专用的阻垢剂，可以改变钙镁离子与碳酸根离子结合的特性，从而使水垢不能析出、沉积。现工业上可以使用的的阻垢剂很多。

这种方法的特点是：一次性投入较少，适应性广；但水量较大时运行成本偏高，由于加入了化学物质，所以水的应用受到很大限制，一般情况下不能应用于饮用、食品加工、工业生产等方面。在民用领域中也很少应用。

(3)常用的硬水软化的方法及化学原理扩展阅读：

水在蒸发及降雨过程中吸收溶解大气中的污染物； 降水落到地面，溶解地面上的污物； 地面水渗入地下或汇入江河的过程中，不断溶解所接触到的矿物质，化学物质等。 水在水循环中溶解了所接触到的钙（Ca），镁（Mg）离子，形成了水的硬度。

水的硬度一般是指水里钙镁离子浓度总和，单位为毫摩尔每升（mmol/L）。通常，如果1L水里含有10mg CaO或相当于10mg CaO的物质，例如7.1mg MgO，那么这样的水的硬度称为1度。

通常硬度在0-4度称为很软水，4-8度称为软水，8-16度称为中硬水，16-30度称为硬水，30度以上称为很硬水。

D. 将硬水软化的化学方法

将硬水软化的化学方法：
1)离子交换法：采用特定的阳离子交换树脂，以钠离子将水中的钙镁离子置换出来，由于钠盐的溶解度很高，所以就避免了随温度的升高而造成水垢生成的情况。这种方法是目前最常用的标准方式。主要优点是：效果稳定准确，工艺成熟。可以将硬度降至0。采用这种方式的软化水设备一般也叫做“离子交换器”(由于采用的多为钠离子交换树脂，所以也多称为“钠离子交换器”)。
2)石灰法：向水中加入石灰，主要是用于处理大流量的高硬水，只能将硬度降到一定的范围。
3)加药法：向水中加入专用的阻垢剂，可以改变钙镁离子与碳酸根离子结合的特性，从而使水垢不能析出、沉积。现工业上可以使用的的阻垢剂很多。这种方法的特点是：一次性投入较少，适应性广；但水量较大时运行成本偏高，由于加入了化学物质，所以水的应用受到很大限制，一般情况下不能应用于饮用、食品加工、工业生产等方面。

E. 硬水软化的化学方程式 方法一 原理： 方法二 原理：

实验室常用软化处理沉淀法用石灰、纯碱等软水剂处理，使水中Ca2+、Mg2+生成沉淀析出，过滤后即得软水，其中的锰、铁等离子也可除去。
常用软水剂
（1）磷酸钠： 3CaSO4+2Na3PO4→Ca3(PO)4↓+3Na2SO4
（2）六偏磷酸钠： Na4[Na2(P03)6]+Ca2+→Na4[Ca(P03)6]+2Na+
（3）胺的醋酸衍生物（EDTA）：与Ca2+、Fe2+、Cu2+等离子生成螯合物煮沸法（只适用于暂时硬水）煮沸暂时硬水时的反应：
Ca(HCO3)2=CaCO3 ↓+H2O+CO2↑
Mg(HCO3)2 =MgCO3↓ +H2O+CO2↑
由于CaCO3不溶，MgCO3 微溶，所以碳酸镁在进一步加热的条件下还可以与水反应生成更难溶的氢氧化镁：
MgCO3 +H2O = Mg(OH)2↓+CO2↑
由此可见水垢的主要成分为CaCO3和Mg(OH)2
编辑本段工业处理.石灰——纯碱法在这种方法中，暂时硬度加入石灰就可以完全消除，HCO3-都被转化成CO32-。而镁的永久硬度在石灰的作用下会转化为等物质的量的钙的硬度，最后被去除。反应过程中，镁都是以氢氧化镁的形式沉淀，而钙都是以碳酸钙的形式沉淀。
Ca2+(aq) --石灰-苏打法--> CaCO3(s)
Mg2+(aq)--石灰-苏打法--> Mg(OH)2(s)离子交换法（1）原理：用无机或者有机物组成一混合凝胶，形成交换剂核，四周包围两层不同
电荷的双电层，水通过后可发生离子交换。
阳离子交换剂：含H+、Na+固体与Ca+、Mg2+离子交换
阴离子交换剂：含碱性物质，能与水中阴离子交换
（2）常用交换剂：
a. 泡沸石：水化硅酸钠铝
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.离子交换树脂电渗析法用直流电源作动力，使水中的离子选择性地透过树脂交换膜而获得软水。磁化法使水流过一个磁场，钙、镁盐类分子间引力减小，不易产生坚硬水垢