水處理設備軟水機技術說明及軟化原理

　哈爾濱水處理軟水機主要解決硬水所帶來的水垢問題，因此在水質較硬的美國，家用軟水機已相當普及。家用軟水機進入中國，以水質較硬的華北、西北地區為主要市場，正處于萌芽期。目前産品終端銷售主要集中在北京、上海地區。

 為什麼要軟化水
　　天然水可分為硬水和軟水兩種：凡含有較大量鈣、鎂離子（無機礦物質）的水稱為硬水,反之則 稱為軟水.水的硬度若由含有碳酸鈉或碳酸氫鎂引起的，這種水則稱為暫時性硬水；水的硬度若由含有鈣和鎂的硫酸鹽或氯化物引起的 這種水叫永久性硬水。
　　簡單地說，水中碳酸鈣的含量小于10毫克/升下的水就屬于高标準的軟水。在西方發達國家作為 90%的家庭用水（包括烹饪、洗滌、洗浴等）均使用軟水。無污染的雨水、雪水、露水都是天然軟水。
　　1.什麼是硬水？
　 　所謂硬水，就是含礦物質的水，主要是鈣鎂離子。鈣離子和鎂離子含量越多，水的硬度越大。當用硬水洗臉時，鈣鎂離子與香皂相互作用，形成不溶于水的鈣鎂 皂，它像膠質的、有黏性的物質，粘附在臉上不易去掉。這樣，原來皮膚上的污垢沒有洗淨，且又增添了新的污垢。這些污垢與鈣鎂皂形成的黏性物質堵塞在皮膚腺 的開口處，不僅堵塞了皮膚的排洩通道，形成栓塞，刺激皮膚，還會影響皮膚的正常代謝，使皮膚過早地萎縮、老化。因此，在洗臉時我們要注意選擇硬度小的軟 水。在自然界中，井水、泉水的硬度最大，湖水、河水硬度中等，雨水、雪水、蒸餾水的硬度最小，故用後三種水洗臉較好。
　　水的軟硬與口感有關系， 硬水爽口，多數礦泉水硬度較高，使人感到清爽可口，軟水顯得淡而無味。但用硬水泡茶，沖咖啡，口感将受到影響。有些食品加工用水比較講究，水硬将影響食品 加工，易造成蛋白質沉澱、無機鹽沉澱或較難煮熟，而飲料用水又用軟水較好。鍋爐用水一般應使硬水軟化，否則會因水垢太多而發生意外事故。熱水壺和淋浴器上 的水堿，浴室中的瓷磚及衛生潔具上難以擦洗的污漬，玻璃器皿上的斑點等都是硬水造成的。硬水使家庭水管逐漸堵塞、浪費能源、縮短熱水器使用壽命，洗衣需要 更多的洗滌用品，損傷棉織品，造成浪費。
　　3.有機污染物對人體帶來的危害極大
　　當前我國水源有機物污染非常嚴重，有機物種類越來越 多，據統計，常見的就有約7萬多種。水中有機物的存在對膠體有保護作用，使其穩定性提高，不但給水處理增加了一定的難度，同時有毒的小分子有機物難以降 解，并在生物體内蓄積，并有強烈的三緻作用（緻癌、緻畸、緻突變）或慢性毒性，有機物對人體的危害往往是滞後的，從發現到得病需要一個漫長的時間，甚至 20—30年。另外有機物和氯消毒劑結合後産生鹵代化合物，有許多已經确認是癌症的誘發物。其中主要是揮發性三鹵甲烷和非揮發性的鹵乙酸，後者緻癌的危險 是前者的50—100倍。

 軟水技術
　　工業上是怎麼軟化水的？
　　當前我們對家庭水處理的認識有一個錯誤消費觀念和意 識：隻要“飲” 部分達标而其它方面用水差一點沒關系。其實家庭生活飲用水除了飲用外還包括食用、沐浴、洗衣、沖廁等。實際上水中的各種物質有三分之一是通過沐浴等經皮膚 吸收進入人體。好水可以提高水洗滌力，減少洗衣粉用量，減少水環境污染等，好水也可以減少沖廁惡臭從而改善室内環境。因此，除了“飲”部分，人的沐浴、洗 漱、洗衣等用水也應該幹淨、衛生和沒有污染。Brown等研究了皮膚對水中揮發性有機物的吸收，按成人飲水量2升/天、嬰兒飲水1升/天、二者洗澡時間均 為15分鐘/天，飲用水常見揮發性有機物的皮膚吸收與口腔攝入的比例，成人與嬰兒分别為63/37及40/60。Andelaman 報道了飲用水中三氯乙烯造成的戶内呼吸攝入。以飲水量2升/人·天，沐浴耗水量40—95升/人·天計，淋浴時三氯乙烯的呼吸攝入量是飲水口腔攝入量的數 倍。
　　所以，水中有害物質對人健康的危害不單純從飲用産生的。據國外報道水中有害物質被人體吸收的比例大緻為：1/3由口腔攝入；1/3在洗漱和沐浴中由皮膚吸收；1/3在沐浴時由随水蒸汽經呼吸道吸收。
　　工業上用到水的地方很多，根據用水水質的不同采用不同的處理方法達到應有的标準。而工業上通用的軟化水方法是離子交換法。
　 　離子交換水處理是指采用離子交換劑，使交換劑中和水溶液中可交換離子産生符合等物質的量規則的可逆性交換，導緻水質改善而交換劑的結構并不發生實質性 （化學的）變化的水處理方式。在這種水處理方式中，隻有陽離子參與交換反應的，稱陽離子交換水處理；隻有陰離子參與交換反應的，稱陰離子交換水處理；既有 陽離子又有陰離子參與交換反應的，稱陽、陰離子交換水處理。由于原水的水質千差萬别，而對出水水質的要求又多種多樣，所以有許多種類型的離子交換及某組合 的水處理方法，采用這些水處理方法而使原水軟化、除堿和除鹽。離子交換劑中參與交換反應的離子是鈉離子Na+時，此方法稱為鈉（Na）型離子交換法，此交 換劑稱為鈉（Na）型陽離子交換劑，相類似的，有氫（H）型離子交換法及氫（H）型陽離子交換劑等。
　　鈉型離子交換法是工業鍋爐給水最通用的一種水處理方法。當原水經過鈉型離子交換劑時，水中的Ca2+、Mg2+等陽離子與交換劑中的Na+進行交換，降低了水的硬度，使水質得到軟化，故這種方法又稱為鈉離子交換軟化法。
　　（1）交換過程
　　碳酸鹽硬度（暫硬）軟化過程：
　　Ca(HCO3)2 + 2NaR——CaR2 + 2NaHCO3
　　Mg(HCO3)2 + 2NaR——MgR2 + 2NaHCO3
　　非碳酸鹽硬度（永硬）軟化過程：
　　CaSO4 + 2NaR——CaR2 + Na2SO4
　　CaCl2 + 2NaR——CaR2 + 2NaCl
　　MgSO4 + 2NaR——MgR2 + Na2SO4
　　MgCl2 + 2NaR——MgR2 + 2NaCl
　　也可以用綜合上述反應式的離子式表示：
　　Ca2+ + 2NaR——CaR2 + 2Na+
　　Mg2+ + 2NaR——MgR2 + 2Na+
　　（2）再生過程
　 　在鈉離子交換過程中，當軟水出現了硬度，且殘留硬度超過水質标準規定時，則認為鈉離子交換劑已經失效。為了恢複其交換能力，就需要對交換劑進行再生（或 還原）。再生過程是使含有大量鈉離子的氯化鈉（NaCl）溶液通過失效的交換劑層恢複其交換能力的過程。此時，鈉離子又被離子交換劑所吸着，而交換劑中的 鈣、鎂離子被置換到溶液中去。鈉型離子交換劑的再生過程可用如下反應式表示：
　　CaR2 + 2NaCl——2NaR + CaCl2
　　MgR2 + 2NaCl——2NaR + MgCl2
　 　生産中多采用食鹽（NaCl）溶液作為再生劑。因為食鹽比較容易得到，而且再生過程中所形成的産物（CaCl2、MgCl2）是可溶性鹽類，很容易随再 生液排出去。再生用食鹽，大都采用工業用鹽，其中雜質含量不宜過多，食鹽溶液需澄清過濾後使用。通常認為，10%食鹽溶液的硬度不應超過 40mmol/L，懸浮物不應大于2%。離子交換劑再生時，一般要用經過澄清的8～10%的鹽溶液。總的再生接觸時間随離子交換樹脂交聯度的不同而變化， 對于一般交聯度7%左右的強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂，再生劑和樹脂總的接觸時間最低應保證45min以上。

 軟水機工作原理
　 　軟水機内裝有一個由人造食品級的樹脂材料制成的濾料。樹脂看上去有點像粗糙的沙子，但樹脂粒更為圓潤光滑。樹脂能夠通過離子交換取出水中較硬的礦物質。 軟水機在工作狀态中,将源水中的絕大部分鈣鎂離子置換出去，源水在一定壓力流量下，流經裝有離子交換樹脂的容器（軟水機）樹脂中所含的可交換Na+與水中 的陽離子（Ca2+、Mg2+、Fe2+等）進行離子交換，使容器出水中Ca2+、Mg2+離子含量大大降低，流出的水就是硬度極低的軟化水，當離子樹脂 吸附一定量的鈣鎂離子後飽和就必須進行再生——用飽和的濃鹽水浸泡樹脂層，把樹脂所吸附的鈣鎂離子再生置換出來，恢複樹脂的交換能力，并将廢液污水排出。 在進行再生之前用水自上而下的進行反洗，反洗的目的有兩個，一是通過反洗使運行中壓緊的樹脂松動，有利于樹脂顆粒與反洗液充分接觸；二是運行時在樹脂表層 積累的懸浮物也随着反洗水液排出，這樣交換器水流阻力不會越來越大，最先進的自動控制系統使軟化、反洗、吸鹽、慢洗、快洗、鹽箱注水等全過程實現自動化。

哈爾濱水處理 逆滲透原理介紹
　 　逆滲透為現有科技中最有效的水處理方式之一，它能有效地處理水中鹽類(如鈣、鎂等硬度雜質)、重金屬、化學殘留物質達百分之九十五以上。RO逆滲透水處 理科技在今日已是到處可見，如海水淡化系統、電子超純水精煉系統、生化制藥、洗腎、化妝品生産制造、飲料、包裝水乃至于一般家庭過濾使用。
　　何謂滲透、滲透壓及逆滲透
　　對透過的物質具有選擇性的薄膜稱為半透膜。一般将隻能透過溶劑而不能透過溶質的薄膜視為理想的半透膜。
　 　當把相同體積的稀溶液(如淡水)和濃液(如海水或鹽水)分别置于一容器的兩側，中間用半透膜阻隔，稀溶液中的溶劑将自然的穿過半透膜，向濃溶液側流動， 濃溶液側的液面會比稀溶液的液面高出一定高度，形成一個壓力差，達到滲透平衡狀态，此種壓力差即為滲透壓。滲透壓的大小決定于濃液的種類，濃度和溫度與半 透膜的性質無關。
　　若在濃溶液側施加一個大于滲透壓的壓力時，濃溶液中的溶劑會向稀溶液流動，此種溶劑的流動方向與原來滲透的方向相反，這一過程稱為逆滲透。
　　逆滲透是一種在壓力驅動下，借助半透膜的選擇截留作用，将溶液中的溶質與溶劑分開的分離方法。目前被廣泛的應用于各種液體的分離與濃縮。水處理工藝中，将水中無機離子、細菌、病毒、有機物及膠質等雜質去除，以獲得高質量的水。
　　半透膜
　　滲透現象:溶劑由低濃度溶液透過半透膜
　　流向高濃度溶液
　　目前逆滲透膜主要由二大類材料構成，一種是醋酸纖維 (CA)，一種是聚醯胺類 (T.F.C.)。
　　逆滲透技術是一種先進的水處理技術，各國為了制造符合有關飲用水标準的飲水，越來越廣泛的應用逆滲透技術。
　 　世界衛生組織 (WHO) 制定有飲用水水質标準，各國的飲用水标準也有不同，其制定和實施往往也是由國家不同部門負責。以美國為例，一般是由美國環保署(E. P. A)負責此工作。而大家熟知的美國食品及藥品署 (F.D.A.)， 隻負責食品及藥品方面，有關标準制定和實施，并不負責飲水方面的工作。
　　 盡管美國環保署(E.P.A)負責飲用水方面的工作，但到目前為止，并沒有一個正式可用于評價逆滲透膜的安全可靠标準。美國國家衛生基金會(N.S.F) 為美國一個非營利性團體，于一九九六年制定了一個标準來評估飲用水逆滲透系統。據美國水質協會(W.Q.A) 建議的飲用水處理技術，逆滲透方法可用于去除水中的濁度、色度、硬度、鐳、鈾等放射元素，三鹵甲烷、石棉等緻癌物質及各種無機離子，特别是對人體有害的 銻、砷、鋇、镉、鉻、銅、鉛、汞、鎳、硒、鋁、錳、鋅、等金屬離子及氰化物、亞硝酸根等化學物質。