水的化学软化处理
抖化学 / 2022-11-28
水的化学软化处理前已论及，含有钙、镁盐类的水称为硬水。当把硬水作为锅炉用水时，随着水温、压力的升高，钙、镁盐的溶解度要下降(CnCO3常压时溶解度为100mg·L-¹, 3×10 6Pa时溶解度降为50mg·L-¹)，即有盐类在受热面上沉淀，形成水垢。另外，水中钙、镁重碳酸盐也会受热分解生成沉淀而形成水垢:
△
Ca(HCO3)2---→CaCO3↓+H2O+CO2
因此，硬水必须软化后才能使用。所谓软化，是指把水中所含的钙，镁等硬度成分除去的操作。化学软化是指在水中加入化学试剂C如石灰(CaO)，纯碱(Na2CO3)等]，使水中溶解的钙、镁盐型成馆解皮极低的化合物(沉淀物)从水中析出，达到除去钙、错等成分的目的。根据所用化学药剂的不同，化学软化有以下几种方法。
(一)石灰软化法
此法适川于碳酸盐硬度较高、非碳酸盐硬度较低且不要求高度软化的水，也可用于离子交换水处理前的预处理( 处理后必须.经过过滤净化)。软化手续是先将生石灰(CaO)调制成石灰乳:
CaO+H2O→Ca(OH)2
尔后加入到原水中，即可消除水中暂时硬度:
Ca(HCO3)2 +Ca(OH)2→2CaCO3↓+2H2O
Mg(HCO3)2+2Ca(OH)2→Mg(OH)2↓
+2CaCO3↓+2H2O
同时可使水中的CO2形成CaCO3沉淀:
CO2+Ca(OH)2→CaCO3↓+H2O
也可使镁盐硬度转变成钙盐硬度(永久硬度不变):
MgC12+Ca(OH)2→Mg(OH)2↓+CaCl2
MgSO4+Ca(OH)2→Mg(OH)2↓+CaSO4
软化时所需的石灰消耗量按下式计算:
28×D(H暂+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的靡尔质量;
D---软化水量，toh-1;
H暂---原水的暂时硬度(碳酸盐硬度)，mmo1·L-1;
Hmg---原水的镁硬度，mmol·L-1;
CO2---原水中游离的CO2量，mmol·L-1;
0.35---石灰过剩量;
K---工业用石灰的纯度，一般为60~85%。
石灰处理常和凝聚处理同时进行。此法不能使水彻底软化，卸使在有足够的石灰过剩量和水中主要是暂时硬度的条件下，处理后水的硬度仍有约1mmo1·L-1。
(二)石灰-纯碱软化处理
此法软化，除加石灰外，还加入纯碱Na2CO3。后者的作用
是除去永久硬度，反应式如下:
CaSO4 + Na2CO3→CaCO3↓+Na2SO4
CaCl2+ NazCO3→CaCO3↓+2NaC1
MgSO4+ Na2CO3→MgCO3 + Na2SO4
MgCl2 + Na2CO3→MgCO3 + 2NaC1
生成的碳酸镁可与熟石灰作用而被除去:
MgCO3 + Ca(OH)2→CaCO3↓+ Mg(OH)2↓
纯碱耗量G(g·h-1)为:
53×D(H永+a)
G=-----------------------
E
式中: D---软化水量(t·h-1) ，53---½mol Na2CO2的摩尔质量;
H永--原水的永久硬度(mmol·L-1)
a--纯碱过剩量(取1.0~1.5mol·L-1)
E--工业用纯碱的纯度(%)。
在软化的同时也常加入凝聚剂。
(三)化学热能综合软水法
此法是在水中加入石灰和纯碱作为基本软化剂，加少量磷酸三钠为辅助软化剂，同时通入蒸汽加热，并加入凝聚剂(白矾)。
它使水中的硬度盐一部分在炉外沉淀，一部分在炉内沉淀后随排行排出。共中石灰主要是消除暂时硬度，纯碱主要消除永久硬度，而磷酸三钠可进一步在炉内消除残留硬度:
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
药削用量见表2-2。
1.如H镁/H总>0.15，每超过0.357mimol·L-1需按表中数
量再增加6g石灰;
2.如H永/H总>0.20，每超过0.357mmo1·L-1需按表中数
量再增加12g纯碱，5g磷酸三钠;
3.如水中含铁盐较多使水呈红色，或含其它杂质使水浑浊，则按表中数量再增加白矾1/3~1/2倍。
(四)石灰、凝聚、镁剂除硅联合处理
石灰、凝聚、镁剂除硅可同时在一个澄清池中进行，这不仅-能充分利用设备，而且三个过程还能相互促进，提高处理效果。当pH = 8时，凝聚剂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为Fe3+。石灰处理可为凝聚过程提
供最适宜的pH值，同时也给镁剂(MgO)水解提供了有利条件，可以较快地形成氢氧化镁。氢氧化镁与加入的凝聚剂水解生成的絮状物都具有较大的活性表面，能吸附水中的有机物、色素、硅酸及胶体状的二氧化硅等，也能粘附水中悬浮物,形成较大的沉
渣。此法处理效果较好，适用于电厂或高压锅炉给水的预处理。除了化学软化法，目前较广泛应用的还有离子交换软化法，这将在下节论述。
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