硬水及其软化

硬水及其软化

水的硬度（也叫矿化度）是指溶解在水中的钙盐与镁盐含量的多少。含量多的硬度大，反之则小。软水就是硬度小于8的水，如雨水，雪水，纯净水等；硬度大于8的水为硬水，如矿泉水，自来水，以及自然界中的地表水和地下水等。

1．硬水的分类

硬水又分为暂时硬水和永久硬水。暂时硬水的硬度是由碳酸氢钙与碳酸氢镁引起的，经煮沸后可被去掉，这种硬度又叫碳酸盐硬度。永久硬水的硬度是由硫酸钙和硫酸镁等盐类物质引起的，经煮沸后不能去除。以上两种硬度合称为总硬度。

2．硬水的成因

当水滴在大气中凝聚时，会溶解空气中的二氧化碳形成碳酸。碳酸最终随雨水落到地面上，然后渗过土壤到达岩石层，溶解石灰（碳酸钙和碳酸镁）产生暂时硬水。一些地区的溶洞和溶洞附近的硬水就是这样形成的。

3．硬水的优缺点

硬水有许多缺点：（1）和肥皂反应时产生不溶性的沉淀，降低洗涤效果。利用这点也可以区分硬水和软水。（2）工业上，钙盐、镁盐的沉淀会造成锅垢，妨碍热传导，严重时还会导致锅炉爆炸。由于硬水问题，工业上每年因设备、管线的维修和更换要耗资数千万元。（3）饮用硬水还会对人体健康与日常生活造成一定的影响。不经常饮硬水的人偶尔饮硬水，会造成肠胃功能紊乱，即所谓的“水土不服”；用硬水烹调鱼肉、蔬菜，会因不易煮熟而破坏或降低食物的营养价值；用硬水泡茶会改变茶的色香味而降低其饮用价值；用硬水做豆腐不仅会使产量降低、而且影响豆腐的营养成分。

硬水毫无用处吗？不对。钙和镁都是生命必需元素中的宏量金属元素。科学家和医学家们调查发现，人的某些心血管疾病，如高血压和动脉硬化性心脏病的死亡率，与饮水的硬度成反比，水质硬度低，死亡率反而高。其实，长期饮用过硬或者过软的水都不利人体健康。我国规定饮用水的硬度不得超过25度。

4．硬水的软化方法

降低水中钙离子和镁离子含量，使硬水变成软水的处理叫作水的软化。其主

要方法如：

（1）煮沸法（只适用于暂时硬水）

煮沸暂时硬水时的反应：

Ca(HCO

3)

2

=CaCO

3

↓+H

2

O+CO

2

↑

Mg(HCO

3)

2

=MgCO

3

↓+H

2

O+CO

2

↑

由于CaCO

3不溶，MgCO

3

微溶，所以碳酸镁在进一步加热的条件下还可以与

水反应生成更难溶的氢氧化镁：

MgCO

3 +H

2

O = Mg(OH)

2

↓+CO

2

↑

由此可见，水垢的主要成分为CaCO

3和Mg(OH)

2

。

（2）药剂软化法

工业上的经典水质处理方法是药剂软化法，如加入石灰、磷酸钠等。

（3）离子交换法

它是利用离子交换剂，把水中的离子与离子交换剂中可扩散的离子进行交换作用，使水得到软化的方法。饮料用水大都采用有机合成离子交换树脂作离子交换剂。

（4）电渗析和超滤技术

电渗析法是在外加直流电场的作用下，利用阴、阳离子交换膜对水中离子的选择透过性，使水中阴、阳离子分别通过阴、阳离子交换膜向阳极和阴极移动，从而达到净化作用。这项技术常用于将自来水制备初级纯水。

超滤技术（反渗透法）是以压力为驱动力，提高水的压力来克服渗透压，使水穿过功能性的半透膜而除盐净化。超滤技术也能除去胶体物质，对水的利用率可达75％以上；反渗透法产水能力大，操作简便，能有效地使水净化到符合国家标准。