行業(yè)如何軟化水?
我們目前對家庭水處理的認(rèn)識存在一個錯誤的消費觀念和認(rèn)識:只要“喝”部分符合標(biāo)準(zhǔn),用水的其他方面幾乎無所謂。其實,生活用水除了喝,還包括吃飯、洗澡、洗漱、沖廁所。事實上,水中的各種物質(zhì)有三分之一是通過沐浴等方式通過皮膚被人體吸收的,好水可以提高水的洗滌力,減少洗衣粉用量,減少水污染。好水還可以減少沖馬桶的異味,改善室內(nèi)環(huán)境。因此,除了“飲用”部分,人們洗澡、洗漱、洗滌等用水也應(yīng)清潔、衛(wèi)生、無污染。布朗等人。研究了皮膚對水中揮發(fā)性有機化合物的吸收。按成人飲水2升/天、嬰兒飲水1升/天計算,兩者的沐浴時間為15分鐘/天,飲水中常見揮發(fā)性有機化合物的皮膚吸收與經(jīng)口攝入比例為63/37和成人和嬰兒為 40/60。Andelaman 報告了飲用水中三氯乙烯引起的室內(nèi)呼吸攝入量。以2升/人·天的用水量和40-95升/人·天的洗澡用水量計算,淋浴時呼吸三氯乙烯的攝入量是飲水?dāng)z入量的數(shù)倍。飲用水中常見揮發(fā)性有機化合物的皮膚吸收與成人和嬰兒的口服攝入比例為63/37和40/60。Andelaman 報告了飲用水中三氯乙烯引起的室內(nèi)呼吸攝入量。以2升/人·天的用水量和40-95升/人·天的洗澡用水量計算,淋浴時呼吸三氯乙烯的攝入量是飲水?dāng)z入量的數(shù)倍。飲用水中常見揮發(fā)性有機化合物的皮膚吸收與成人和嬰兒的口服攝入比例為63/37和40/60。Andelaman 報告了飲用水中三氯乙烯引起的室內(nèi)呼吸攝入量。以2升/人·天的用水量和40-95升/人·天的洗澡用水量計算,淋浴時呼吸三氯乙烯的攝入量是飲水?dāng)z入量的數(shù)倍。
因此,水中有害物質(zhì)對人體健康的危害并不是單純的飲用造成的。據(jù)國外報道,水中有害物質(zhì)被人體吸收的比例大致為:1/3被口腔吸收;1/3在洗滌和沐浴時被皮膚吸收;1/3 在沐浴時隨水蒸氣被呼吸道吸收。
工業(yè)用水的地方很多,根據(jù)用水的質(zhì)量采用不同的處理方法,以達到要求的標(biāo)準(zhǔn)。工業(yè)上常用的軟化水的方法是離子交換法。
離子交換水處理是指利用離子交換劑,使交換器中的可交換離子與水溶液按照其他物質(zhì)的量發(fā)生可逆交換,從而改善水質(zhì)但交換器的結(jié)構(gòu)并不實質(zhì)(化學(xué))改變水處理方法。在這種水處理方法中,只有陽離子參與交換反應(yīng),稱為陽離子交換水處理;只有陰離子參與交換反應(yīng),稱為陰離子交換水處理;陽離子和陰離子都參與交換反應(yīng),稱為陽離子和陰離子交換水處理。由于原水水質(zhì)變化很大,對出水水質(zhì)的要求也多種多樣,有多種離子交換和水處理方法的組合。這些水處理方法用于軟化原水、除堿、除鹽。當(dāng)離子交換劑中參與交換反應(yīng)的離子為鈉離子Na+時,這種方法稱為鈉(Na)型離子交換法,這種交換劑稱為鈉(Na)型陽離子交換劑,同理,還有氫(H)型離子交換法和氫(H)型陽離子交換劑等。
鈉離子交換法是工業(yè)鍋爐給水最常用的水處理方法。原水通過鈉離子交換器時,水中的Ca2+、Mg2+等陽離子與交換器中的Na+發(fā)生交換,使水的硬度降低,使水軟化。因此,這種方法也稱為鈉離子交換軟化法。
(一)兌換流程
碳酸鹽硬度(暫硬)軟化工藝:
Ca(HCO3)2+2NaR——CaR2+2NaHCO3
Mg(HCO3)2+2NaR——MgR2+2NaHCO3
非碳酸鹽硬度(永久硬)軟化工藝:
CaSO4+2NaR——CaR2 + Na2SO4
CaCl2 + 2NaR——CaR2 + 2NaCl
MgSO4 + 2NaR——MgR2 + Na2SO4
MgCl2 + 2NaR——MgR2 + 2NaCl
也可以用結(jié)合上述反應(yīng)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(dāng)軟水有硬度,殘留硬度超過水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)時,則認(rèn)為鈉離子交換器失效。為了恢復(fù)其交換能力,交換器需要再生(或減少)。再生過程是含有大量鈉離子的氯化鈉(NaCl)溶液通過失效的交換層,恢復(fù)其交換容量的過程。此時鈉離子被離子交換劑吸收,交換劑中的鈣、鎂離子被置換到溶液中。鈉離子交換劑的再生過程可用以下反應(yīng)式表示:
CaR2 + 2NaCl——2NaR + CaCl2
MgR2 + 2NaCl——2NaR + MgCl2
生產(chǎn)中常用食鹽(NaCl)溶液作為再生劑。因為食鹽比較容易獲得,再生過程中形成的產(chǎn)物(CaCl2、MgCl2)是可溶性鹽類,很容易隨再生液排出。再生鹽多采用工業(yè)鹽,雜質(zhì)含量不宜過多。鹽溶液在使用前需要澄清和過濾。一般認(rèn)為10%鹽溶液的硬度不應(yīng)超過40mmol/L,懸浮物不應(yīng)超過2%。離子交換劑再生時,一般使用澄清的8-10%的鹽溶液??傇偕佑|時間隨離子交換樹脂的交聯(lián)度而變化。