水的化學(xué)軟化處理
抖化學(xué) / 2022-11-28
水的化學(xué)軟化處理前已論及，含有鈣、鎂鹽類的水稱為硬水。當(dāng)把硬水作為鍋爐用水時，隨著水溫、壓力的升高，鈣、鎂鹽的溶解度要下降(CnCO3常壓時溶解度為100mg·L-¹, 3×10 6Pa時溶解度降為50mg·L-¹)，即有鹽類在受熱面上沉淀，形成水垢。另外，水中鈣、鎂重碳酸鹽也會受熱分解生成沉淀而形成水垢:
△
Ca(HCO3)2---→CaCO3↓+H2O+CO2
因此，硬水必須軟化后才能使用。所謂軟化，是指把水中所含的鈣，鎂等硬度成分除去的操作。化學(xué)軟化是指在水中加入化學(xué)試劑C如石灰(CaO)，純堿(Na2CO3)等]，使水中溶解的鈣、鎂鹽型成館解皮極低的化合物(沉淀物)從水中析出，達到除去鈣、錯等成分的目的。根據(jù)所用化學(xué)藥劑的不同，化學(xué)軟化有以下幾種方法。
(一)石灰軟化法
此法適川于碳酸鹽硬度較高、非碳酸鹽硬度較低且不要求高度軟化的水，也可用于離子交換水處理前的預(yù)處理( 處理后必須.經(jīng)過過濾凈化)。軟化手續(xù)是先將生石灰(CaO)調(diào)制成石灰乳:
CaO+H2O→Ca(OH)2
爾后加入到原水中，即可消除水中暫時硬度:
Ca(HCO3)2 +Ca(OH)2→2CaCO3↓+2H2O
Mg(HCO3)2+2Ca(OH)2→Mg(OH)2↓
+2CaCO3↓+2H2O
同時可使水中的CO2形成CaCO3沉淀:
CO2+Ca(OH)2→CaCO3↓+H2O
也可使鎂鹽硬度轉(zhuǎn)變成鈣鹽硬度(永久硬度不變):
MgC12+Ca(OH)2→Mg(OH)2↓+CaCl2
MgSO4+Ca(OH)2→Mg(OH)2↓+CaSO4
軟化時所需的石灰消耗量按下式計算:
28×D(H暫+HMg+CO2+0.35)
G=---------------------------------------------------kg·h-1 (2-1)
10³×K
式中: G---石灰消耗量，kg·h-1；28---½mol CaO的靡爾質(zhì)量;
D---軟化水量，toh-1;
H暫---原水的暫時硬度(碳酸鹽硬度)，mmo1·L-1;
Hmg---原水的鎂硬度，mmol·L-1;
CO2---原水中游離的CO2量，mmol·L-1;
0.35---石灰過剩量;
K---工業(yè)用石灰的純度，一般為60~85%。
石灰處理常和凝聚處理同時進行。此法不能使水徹底軟化，卸使在有足夠的石灰過剩量和水中主要是暫時硬度的條件下，處理后水的硬度仍有約1mmo1·L-1。
(二)石灰-純堿軟化處理
此法軟化，除加石灰外，還加入純堿Na2CO3。后者的作用
是除去永久硬度，反應(yīng)式如下:
CaSO4 + Na2CO3→CaCO3↓+Na2SO4
CaCl2+ NazCO3→CaCO3↓+2NaC1
MgSO4+ Na2CO3→MgCO3 + Na2SO4
MgCl2 + Na2CO3→MgCO3 + 2NaC1
生成的碳酸鎂可與熟石灰作用而被除去:
MgCO3 + Ca(OH)2→CaCO3↓+ Mg(OH)2↓
純堿耗量G(g·h-1)為:
53×D(H永+a)
G=-----------------------
E
式中: D---軟化水量(t·h-1) ，53---½mol Na2CO2的摩爾質(zhì)量;
H永--原水的永久硬度(mmol·L-1)
a--純堿過剩量(取1.0~1.5mol·L-1)
E--工業(yè)用純堿的純度(%)。
在軟化的同時也常加入凝聚劑。
(三)化學(xué)熱能綜合軟水法
此法是在水中加入石灰和純堿作為基本軟化劑，加少量磷酸三鈉為輔助軟化劑，同時通入蒸汽加熱，并加入凝聚劑(白礬)。
它使水中的硬度鹽一部分在爐外沉淀，一部分在爐內(nèi)沉淀后隨排行排出。共中石灰主要是消除暫時硬度，純堿主要消除永久硬度，而磷酸三鈉可進一步在爐內(nèi)消除殘留硬度:
3Ca(HCO3)2 + 2Na3PO4→Ca3(PO4)2↓+ 6NaHCO3
3Mg(HCO3)2 + 2NagPO4→Mg3(PO4)2↓+ 6NaHCO3
3CaSO4+2NagPO4→Ca3(PO4)2↓+ 3Na2SO4
3MgSO4 + 2NagPO4→Mg3 (PO4)2↓+ 3Na2SO4
藥削用量見表2-2。
1.如H鎂/H總>0.15，每超過0.357mimol·L-1需按表中數(shù)
量再增加6g石灰;
2.如H永/H總>0.20，每超過0.357mmo1·L-1需按表中數(shù)
量再增加12g純堿，5g磷酸三鈉;
3.如水中含鐵鹽較多使水呈紅色，或含其它雜質(zhì)使水渾濁，則按表中數(shù)量再增加白礬1/3~1/2倍。
(四)石灰、凝聚、鎂劑除硅聯(lián)合處理
石灰、凝聚、鎂劑除硅可同時在一個澄清池中進行，這不僅-能充分利用設(shè)備，而且三個過程還能相互促進，提高處理效果。當(dāng)pH = 8時，凝聚劑FeSO4·7H2O水解速度最快，且Fe2+能更有效地被溶于水中的氧所氧化為Fe3+。石灰處理可為凝聚過程提
供最適宜的pH值，同時也給鎂劑(MgO)水解提供了有利條件，可以較快地形成氫氧化鎂。氫氧化鎂與加入的凝聚劑水解生成的絮狀物都具有較大的活性表面，能吸附水中的有機物、色素、硅酸及膠體狀的二氧化硅等，也能粘附水中懸浮物,形成較大的沉
渣。此法處理效果較好，適用于電廠或高壓鍋爐給水的預(yù)處理。除了化學(xué)軟化法，目前較廣泛應(yīng)用的還有離子交換軟化法，這將在下節(jié)論述。
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