苏打石灰法除硬度

2012 年秋季学期研究生课程考核【水中硬度的去除方法】答：水中硬度盐类包括钙、镁、铁、锰、铝等易形成难溶性盐类的金属阳离子，在一般天然水中，主要是钙离子和镁离子，水的软硬程度是以“硬度”来衡量的。

一般来说水的硬度是暂时硬度和永久硬度的总和。

水的暂时硬度是由碳酸氢钙或碳酸氢镁引起的，这种水经过煮沸以后，水里所含的碳酸氢钙或碳酸氢镁就会分解成不溶于水的碳酸钙和难溶于水的碳酸镁沉淀。

这些沉淀物析出，水的硬度就可以降低，从而使硬度较高的水得到软化。

水的永久硬度则是由钙和镁的硫酸盐或氯化物引起的，永久硬度不能用加热的方法软化，一般有加入碳酸盐的沉淀法和离子交换法等。

下面对4种方法做一下简介：1.加热软化法：借助加热把碳酸氢盐硬度转化成溶解度很小的碳酸钙和氢氧化镁沉淀出来，但永久硬度不能用加热的方法软化；2.药剂软化法：基于溶度积原理，借助化学药剂把钙、镁盐类转化成碳酸钙和氢氧化镁沉淀出来，常用的药剂法有石灰法、石灰-纯碱法、石灰-苏打法、磷酸盐法和掩蔽法等；3.离子交换法：基于离子交换原理，利用某些离子交换剂所具有的阳离子（钠离子、氢离子）与水中的钙、镁进行交换反应，其他阴离子成分不变，能比较彻底去除钙、镁离子等。

离子交换软化系统的选择主要根据原水水质和处理要求来选择，目前常用的有Na离子交换和H离子交换系统；4.电渗析法：基于电渗析原理，利用离子交换膜的选择透过性，在外加直流电源的作用下，通过离子的迁移，在进行水的局部除盐的同时，去除钙、镁离子。

此外，针对不同的水质用途，采用不同处理方法。

比如锅炉用水，一般可投加阻垢剂，或采用离子交换树脂进行软化。

还有一些超声波除垢，永磁水处理，高压高频除垢等。

又如超纯水的制备，通常采用反渗透，离子交换，电渗析，膜滤等进行处理。

石灰去除水中硬度的原理水中的硬度是指水中含有的钙、镁离子的总量，是衡量水质好坏的重要指标之一。

高硬度水不仅会影响生活用水的质量，还会对水管、热水器等设备产生垢垢，降低其使用寿命。

因此，除去水中的硬度成为了水处理中的一个重要环节。

石灰是一种常见的用于去除水中硬度的物质。

它主要是通过与水中的钙、镁离子发生化学反应，形成难溶性的碳酸钙或碳酸镁沉淀，从而将水中的硬度物质去除。

石灰主要成分为氢氧化钙（Ca(OH)2），它在水中会发生离解反应，产生氢氧根离子（OH^-）和钙离子（Ca^2+）。

而水中的硬度主要来自于溶解在水中的碳酸钙（CaCO3），碳酸镁（MgCO3）等物质，它们会与水中的氢氧根离子反应，生成难溶性的碳酸钙沉淀。

反应方程式如下：Ca(OH)2 + CaCO3 → 2CaCO3↓ + 2H2OCa(OH)2 + MgCO3 → CaCO3↓ + Mg(OH)2可以看出，石灰与水中的硬度物质反应后，生成的碳酸钙或碳酸镁是难溶于水的，它们会以沉淀的形式存在于水中。

这样一来，水中的硬度物质就被有效地去除了。

除了与水中的硬度物质反应生成沉淀外，石灰还具有调节pH值的作用。

水的pH值对于水质也有重要的影响。

石灰的碱性可以中和水中的酸性物质，使水的pH值得到调节。

适当的pH值有助于提高水的口感和稳定性。

当使用石灰去除水中硬度时，需要注意一些问题。

首先，石灰的投加量应该适宜，过少的投加量无法达到理想的去除效果，而过多的投加量会使水中的钙、镁离子含量过高，反而会对人体健康造成一定的影响。

其次，石灰的投加应该均匀，避免出现结块现象。

最后，投加后应充分搅拌，以促进石灰与水中的硬度物质反应。

总的来说，石灰去除水中硬度的原理是通过石灰与水中的钙、镁离子反应生成难溶性的碳酸钙或碳酸镁沉淀，从而将水中的硬度物质去除。

石灰还具有调节水的pH值的作用。

使用石灰去除水中硬度时需要注意投加量、均匀投加和充分搅拌等问题。

通过合理的操作，可以有效地改善水质，提高生活用水的品质。

石灰软化法使用石灰软化硬水的方法称为石灰软化法，又称石灰纯碱软化法，在硬水中加入消石灰，使水中的镁生成氢氧化镁沉淀，这样，加入碳酸钠使水中的钙生成碳酸钙而沉淀，硬水即变为软水，利用这种方法可使水中钙浓度降低到10~35ppm。

其化学反应式如下：CaSO4+Na2CO3→CaCO3↓+Na2SO4CaCl2+Na2CO3→CaCO3↓+2NaClMgSO4+Na2CO3→MgCO3+Na2CO3MgCO3+Ca(OH)2→CaCO3↓+Mg(OH)2↓采用石灰软化法处理高硬度含氟地下水，考察了药剂投量、反应时间对处理效果的影响。

结果表明，在CaO和Na2CO3的投量分别为187和106mg／L并反应25min的条件下，再投加10mg／L的聚合氯化铝铁和0．25mg／L的PAM可将出水浊度降至1NUT以下；若要将出水总硬度分别降至400、300、200mg／L，在略高于理论投药量的条件下，需控制搅拌反应时间分别为25、35、50min；水中氟化物可通过与软化过程中生成的Mg（OH）2形成共沉淀而得到有效去除，但由于出水pH值过高，需进行调节。

华东地区某市因地表水污染严重，计划适度开采高储量的地下水作为饮用水水源(开采量约为5．0×10 m ／d)。

取样分析结果表明，该市地下水清澈透明，但水中硬度和氟化物含量不达标，为保证居民饮水安全，需对该地下水进行软化及除氟处理。

降低水中硬度的常用方法有离子交换法、电渗析法及药剂软化法等。

其中离子交换法和电渗析法均存在造价高、运行费用高等缺点；石灰是药剂软化法中最常用的药剂，其价格较低，但如果用量不当，则会造成出水水质稳定性欠佳，给实际操作管理带来麻烦，因此有必要进行试验确定药剂用量。

去除氟离子的常用方法有电化学法(电凝聚、电渗析)、· 49· 第23卷第13期中国给水排水www．watergasheat．corn 混凝沉淀法和离子交换法等。

研究与开发Research and Development化工设计通讯Chemical Engineering Design Communications第45卷第7期2019年7月石灰法与氢氧化钠法去除原水硬度的实验对比研究（太原市城乡管理委员会排水管理处污水净化一厂，山西太原030006）摘要：通过分析比较石灰软化法和氢氧化钠软化法的硬度去除过程和结果表明，采用熟石灰的成本较低，但氢氧化钠软化法的水质软化效果更好，实验过程更容易控制。

关键词：硬度；软化；熟石灰；氢氧化钠中图分类号：TU991.26文献标志码：B文章编号：1003-6490(2019)07-0122-02Comparative Study on the Removal of Raw Water Hardness byLime Method and Sodium Hydroxide MethodHu TaoAbstract:By analyzing and comparing the hardness removal process and results of lime softening method and sodium hydroxide softening method,the author believes that the cost of using slaked lime is lower,but the water softening effect of sodium hydroxide softening method is better,and the experimental process is easier to control.Key words:hardness；softening；slaked lime；sodium hydroxide由于原水中各类矿物质和化合物的存在和各异，使得各个区域的水的硬度相差很大，给各类用水带来了不便。

苏打石灰法除硬度硬水是指含有较高浓度的钙、镁和其他离子的水。

它会导致许多问题，如水渍、水垢和皮肤干燥。

苏打石灰法是一种常用的方法来除去硬水，本文将介绍这种方法的步骤和注意事项。

步骤1.准备需要的材料和工具：-苏打粉-石灰-水桶-搅拌棒-滤纸2.先将一定量的苏打粉和石灰混合，并加入足够的水，搅拌均匀。

这时候会产生一种化学反应，生成二氧化碳气体并放热，需要注意安全。

3.将混合物倒入水桶中，轻轻搅拌，直到混合物均匀。

4.把饮用的水或需要处理的水倒入水桶中，然后轻轻搅拌，确保苏打石灰混合物彻底分散。

此时，你会看到水变为淡黄色。

5.急速搅拌，然后让水静置约3小时，这样可使水中的硬度沉淀。

为了加速沉淀的过程，你可以使用滤纸过滤掉混有泥沙的水。

6.缓慢地将水倒出桶，并把沉淀物留在底部，以保留所有的硬度。

7.让沉淀物在阳光下干燥，成为颜色较暗的石灰苏打粉。

可使用这种粉末来除去其他水体的硬度。

注意事项1.石灰和苏打粉的相对比例应为1：2。

2.如果将混合物加热后放置，则可以释放有助于化学反应的热量，并使反应更快。

3.搅拌和静置的时间可以根据需要调整。

4.对硬度的处理需要这种混合物，但是如果你想离开家一段时间，则可以直接使用苏打粉和水或石灰和水混合物。

5.这种方法可以去除硬度，但是会增加水的pH值。

确保不要让pH值过高。

6.根据硬度的浓度和混合物的比例，苏打石灰法可能需要多次重复。

苏打石灰法是一种流行的方法来处理硬度，它包括混合苏打粉和石灰，并在水中静置让硬度沉淀。

这种方法简单易行，能够快速解决硬度带来的问题，希望这篇文章能够帮助你理解苏打石灰法的使用方法。

实验室中软化硬水的方法
软化水的方法有：①石灰-苏打法。

先测定水的硬度，然后加入定量的氢氧化钙和碳酸钠，硬水中的钙、镁离子便沉淀析出：Ca(HCO3)2＋
Ca(OH)22CaCO3↓＋2H2O Mg(HCO3)2＋2Ca(OH)2 Mg(OH)2↓＋2CaCO3↓＋
2H2O CaSO4＋Na2CO3CaCO3↓＋Na2SO4
②磷酸盐软水法。

对于锅炉用水，可以加入亚磷酸钠（NaPO3)作为软水剂，它与钙、镁离子形成络合物，在水煮沸时钙、镁不会以沉淀形式析出，从而不会形成水垢。

此法不适合于饮用水的软化。

③离子交换法。

沸石和离子交换剂虽然都不溶于水，但其中的钠离子和氢离子可与硬水中的钙、镁离子发生交换反应，使钙、镁离子被沸石、人造沸石、离子交换剂吸附而被除去。

长期使用后失效的沸石和离子交换剂可以通过再生而重复使用，故此法是既经济又先进的软水法。

《水污染控制工程》计算题1.某原水总硬度1.6mmol/L，碱度HCO3－=2.58 mmol /L， Mg2+ 1.0mmol/ L，Na+ 0.03mmol/ L，SO42－0.125mmol/ L，Cl－0.4mmol/ L，CO225.8mg/L，试计算，水中碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。

若采用石灰－苏打法进行软化，试求石灰、苏打用量（mmol/L）。

（过剩量均取0.1 mmol /L）解：Ht=Ca2++Mg2+ =1.6 mmol /LMg2+ =1.0 mmol /L 故Ca2+ =0.6 mmol /L碳酸盐硬度Hc=HCO3－/2=2.58/2=1.29mmol/L其中Ca（HCO3）20.6 mmol /L，Mg（HCO3）2=1.29-0.6=0.69 mmol /L非碳酸盐硬度Hn=Ht－Hc=1.6－1.29=0.31mmol/L其中MgSO4＋MgCl2=0.31 mmol /L故[ CaO]=[CO2 ]+ [Ca（HCO3）2 ]+2 [ Mg（HCO3）2 ] +Hn+α 25.8/44+0.6+2×0.69+0.31+0.1=2.98 mmol/L [ Na2 CO3] = Hn +β=0.31+0.1=0.41mmol /L2. 硬水水量1000m3/d，水质如下：Ca2++Mg2+ 2.15 mmol /L ，HCO3－3.7mmol/L，Na+ ＋K+ 0.35mmol/ L，SO42－0.30mmol/ L，Cl－0.35mmol/ L，游离CO2 22mg/L。

采用强酸H－Na并联脱碱软化，求RH，RNa罐的进水水量，进CO2 脱除器的CO2 含量（mg/L）（剩余碱度取0.5 mmol /L）。

解：（1）QH（SO42－＋Cl－）＝QNa×[HCO3－]-QAr <当量浓度>QH（0.6+0.35）＝QNa×3.7-1000×0.5 0.95QH＝QNa×3.7－500 QH＝3.89QNa-526.32 又Q＝QH＋QNa QH＝1000－QNa QNa＝312m3/dQH＝Q－QNa＝1000－312=688m3/d（2）进CO2 脱除器的量＝原水中的CO2 量＋HCO3－减少量＝22＋（3.7－0.5）×44=22＋140.8=162.8（mg/L）3. 一平流沉淀池，澄清区面积为20×4m2，流量为Q＝120m3/h。

石灰软化法使用石灰软化硬水的方法称为石灰软化法，又称石灰纯碱软化法，在硬水中加入消石灰，使水中的镁生成氢氧化镁沉淀，这样，加入碳酸钠使水中的钙生成碳酸钙而沉淀，硬水即变为软水，利用这种方法可使水中钙浓度降低到10~35ppm。

其化学反应式如下：CaSO4+Na2CO3→CaCO3↓+Na2SO4CaCl2+Na2CO3→CaCO3↓+2NaClMgSO4+Na2CO3→MgCO3+Na2CO3MgCO3+Ca(OH)2→CaCO3↓+Mg(OH)2↓采用石灰软化法处理高硬度含氟地下水，考察了药剂投量、反应时间对处理效果的影响。

结果表明，在CaO和Na2CO3的投量分别为187和106mg／L并反应25min的条件下，再投加10mg／L的聚合氯化铝铁和0．25mg／L的PAM可将出水浊度降至1NUT以下；若要将出水总硬度分别降至400、300、200mg／L，在略高于理论投药量的条件下，需控制搅拌反应时间分别为25、35、50min；水中氟化物可通过与软化过程中生成的Mg（OH）2形成共沉淀而得到有效去除，但由于出水pH值过高，需进行调节。

华东地区某市因地表水污染严重，计划适度开采高储量的地下水作为饮用水水源(开采量约为5．0×10 m ／d)。

取样分析结果表明，该市地下水清澈透明，但水中硬度和氟化物含量不达标，为保证居民饮水安全，需对该地下水进行软化及除氟处理。

降低水中硬度的常用方法有离子交换法、电渗析法及药剂软化法等。

其中离子交换法和电渗析法均存在造价高、运行费用高等缺点；石灰是药剂软化法中最常用的药剂，其价格较低，但如果用量不当，则会造成出水水质稳定性欠佳，给实际操作管理带来麻烦，因此有必要进行试验确定药剂用量。

去除氟离子的常用方法有电化学法(电凝聚、电渗析)、·49·第23卷第13期中国给水排水www．watergasheat．corn 混凝沉淀法和离子交换法等。

采用苏打石灰法，水中发生的反应主要为：Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3↓+ 2H2O ①Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2↓+2CaCO3↓+ 2H2O ②CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3↓+ Na2SO4 ③A 计算需要加入石灰的量首先把离子的质量浓度转换成摩尔浓度C HCO3-= 1343.5 mg·L-1 / 61 g·mol-1 = 0.022 mol·L-1C Mg2+ = 1398.5 mg·L-1 / 24 g·mol-1 = 0.058 mol·L-1根据反应式①、②：C OH- = C HCO3-+ 2 C Mg2+ = 0.022+0.058* 2 = 0.139 mol·L-1当PH= 11时C OH- = 10 -3 mol·L-1总C OH- = 0.139 + 0.001 = 0.140 mol·L-1C[Ca(OH)2] = 0.5 * 总C OH- = 0.070 mol·L-1m Ca(OH)2 = [摩尔浓度*分子质量]Ca(OH)2 = [CM]Ca(OH)2 = 5180 mg·L-1B计算需要加入Na2CO3的量C SO42- = 691.5 mg·L-1 / 96 g·mol-1 = 0.0072 mol·L-1根据反应式③：C[Na2CO3] = C SO42- = 0.0072 mol·L-1m Na2CO3 = [CM]Na2CO3 = 0.0072* 106 = 763 mg·L-1C 调回PH为6.5需加入的HCL量需要加入与OH-同等的H+的量，发生中和，即加入C H+ =10 -3 mol·L-1m HCL= [CM]HCL = 40 mg·L-1D 计算产生泥沙的量，泥沙主要为CaCO3和Mg(OH)2m CaCO3 = [CM]CaCO3 = (0.022+0.0072)*100=2920 mg·L-1m Mg(OH)2 = [CM]Mg(OH)2 = 0.058 *58= 3364 mg·L-1泥沙量：2920+3364= 6284 mg·L-1石灰加入量为5180 mg·L-1；碳酸钠加入量为763 mg·L-1；盐酸加入量为mg·L-1；泥沙加入量为6280 mg·L-1。

分类号学号密级学校代码硕士学位论文用石灰软化—絮凝法处理地下水水源硬度试验研究学位申请人陈涛学科专业建筑与土木工程指导教师答辩日期陶涛教授唐友尧教授2012.5.22A Thesis Submitted in Patial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of EngineeringStudy on Treatment of Hardness of Underground Water Source Using Lime Softening—Flocculation ProcessCandidateMajor : Chen Tao : Architectural and Civil Engineering: Prof. Tao TaoProf. Tang YouyaoSupervisorHuazhong University of Science and TechnologyWuhan 430074, P. R. ChinaMay, 2012独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。

对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

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保密□，在年解密后适用本授权书。

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（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日摘要随着我国社会经济的发展，人们对饮用水的要求越来越高。