水的软化和除盐
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② 当量浓度（Ca2+和Mg2+的毫克当量数/体积） meq/L
③ CaCO3的质量浓度（ CaCO3的质量/体积） mg CaCO3/L
④ 德国度（10mgCaO/L) ºd
软 化 硬度的表示方法之间的换算关系
表示方法
物质的量浓度
当量浓度 CaCO3的质量浓度 度
定义
c(Ca2+)= c(1/2Ca2+)= Ca2+的毫克 n(Ca2+)/V n(1/2Ca2+)/V 当量数/体积
掉，这种硬度称为碳酸盐硬度，亦称暂时硬度。
非碳酸盐硬度(HF):由于水中含有CaSO4和MgSO4 等盐类物质而形成的硬度，经煮沸后也不能去除，
这种硬度称为非碳酸盐硬度，亦称永久硬度。
硬度的表示方 法和单位
软 化
① 物质的量浓度（法定计量单位） mol/L或mmol/L
基本单元选用1/2Ca2+和1/2Mg2+（当量粒子）
CaCO3的 质量/体积
10mg CaO/L
单位 mmol/L mmol/L meq/L
mg/L
德国度 （ºd）
c(Ca2+) 1
mmol/L
2.0
2.0
100
5.6
c(1/2Ca2l/L
50
2.8
算 关
meq/L
0.05
1
1
50
2.8
系 mg/l (CaCO3)
0.01
0.02
一、软化的目的与方法概述
什么是软化？ 软化的目的 硬度的概念 硬度的种类及区别 硬度的表示方法和单位 硬度表示方法之间的换算关系 硬水与软水 水中离子的假想结合 目前水的软化处理的几种主要方法
什么是软化？
软化定义：去除水中部分或全部硬度的过程 称 为水的软化。
第一章 软 化
软 化
目的：
（1）避免锅炉水由于硬度而生垢浪费燃料、烧
软 化
加热
一．药剂软化法或沉淀软化法
基于溶度积原理，加入某些药剂，把水中Ca2+、Mg2+转变成 难溶化合物使之沉淀析出。
二．离子交换软化法
基于离子交换原理，利用某些离子交换剂所具有的阳离子 （Na+和H+）与水中Ca2+、Mg2+离子进行交换反应，达到软化 的目的。
三．电渗析法
基于电渗析原理，利用离子交换膜的选择透过性，在外加电场 作用下，通过离子的迁移，在进行水的局部除盐的同时，达到 软化的目的。
软 化
基本概念：
生石灰：由石灰石经过煅烧制取的CaO；
消化过程：石灰加水反应；
熟石灰或消石灰：消化过程的生成物Ca(OH)2； 石灰软化原理：
(1) Ca(OH)2→Ca2++2OH(2) 2HCO3-+2OH-→2CO32-+2H2O (3) Ca2++CO32-→CaCO3↓ (4) Ca(OH)2+2HCO3-→CaCO3↓+CO32-+2H2O 本质：投加石灰产生过剩的CO32-离子，使之与水中的 Ca2+生成CaCO3沉淀析出。每加入1molCa(OH)2，可去除 水中1molCa2+。
损部件、爆炸
（2）避免 Ca2+ 、 Mg2+对工业冷却设备正常 运行 的影响传热系数低、导热性能差
（3）避免影响造纸、纺织等行业产品质量
中心目的
消除不良影响，满足生活和工业用水的要求！
硬度的概念
软 硬度盐类包括Ca2+、Mg2+、 Fe2+、Mn2+、
Fe3+、Al3+等易形成难溶盐类的金属阳离
0.02
1
0.056
德国度
0.18
0.36
0.36
17.9
1
硬水与软水
软 化
通常根据硬度的大小，把水分为硬水与软水。 软水：<8度 稍硬水：8~16度 硬水：16度~30度 极硬水：>30度
水中离子的假想结合
软
天然水（电中性）
阳离子
阴离子
化
Ca2+ Mg2+ Na+
HCO3- SO42- Cl-
四．反渗透与超滤
五．蒸馏法
其中电渗析、反渗透、超滤和蒸馏主要用于水的除盐与咸水淡化。
二、水 的 药 剂 软 化 法
软 化
✓ 溶度积原理 ✓ 石灰软化 a) 石灰软化的原理 b) 石灰软化过程 c) 石灰软化的主要去除物 d) 石灰用量的计算 e) 石灰软化的效果 f) 石灰软化的适用范围 ✓ 石灰-苏打软化 ✓ 石灰-石膏软化
溶度积原理
软 化
在一定温度下，难溶电解质（假定为AmBn）饱和 溶液中离子的相对浓度的系数方次项的乘积，为一常 数Ksp ，称为溶度积常数。
Ksp=[A+]m[B-]n 溶度积规则：
当溶液中
[A+]m•[B-]n>Ksp 有沉淀生成，沉淀完全后，溶液 呈饱和状态
[A+]m•[B-]n=Ksp 无沉淀生成，溶液呈饱和状态 [A+]m•[B-]n<Ksp 溶液不饱和，尚可溶解少量固体
13 水的软化和除盐
水的软化和除盐
• 硬度是水质的一个重要指标。生活用水与生产 用水均对硬度指标有一定的要求，是锅炉用水中 若含有硬度盐类，会在锅炉受热面上生成水垢， 从而降低锅炉热效率、燃料消耗，甚至因金属壁 面局部过热而烧损部件、引起爆炸。
• 因此，对于低压锅炉，要进行水的软化处理； 对于中、高压锅炉，则要求进行水的软化与脱盐 处理。
c (Cl-)=1.8
c(1/2Ca(HCO3)2) c(1/2CaSO4) c(1/2MgSO4) c(1/2MgCl2)= c(NaCl)
=1.2
=1.2
=0.6
0.6
=1.2
上图清晰的表明水中各种离子的假想组合情况以及 化合物含量的大小，这样，便于对水质进行分析研究。
目前水的软化处理的几种主要方法
溶度积原理
软
水中常见难溶化合物溶度积(25ºC)之间的关系 Mg(OH)2<CaCO3<Ca(OH)2<MgCO3<CaSO4
化
水的药剂软化工艺
基本原理：溶度积原理
工艺过程：按一定量投加某些药剂（如石灰、苏打等）于 原水中，使之与水中Ca2+、Mg2+反应生成沉淀物CaCO3和 Mg(OH)2。
石 灰 软 化——石灰软化的原理
化 子。 在一般天然水中，主要是Ca2+和Mg2+， 其它离子含量很少，通常以水中Ca2+和 Mg2+的总含量称为水的总硬度HT。
硬度的种类及区别
软
总硬度
碳酸盐硬度
非碳酸盐硬度
化
碳 酸 盐 硬 度 (Hc): 由 于 水 中 含 有 Ca(HCO3)2 和
Mg(HCO3)2而形成的硬度，经煮沸后可把硬度去
水加热后，溶解度变小，会按一定的规律有先有后分 别结合成某些化合物从水中沉淀析出，析出顺序如下：
Na盐
CaSO4 MgSO4
CaCO3
Mg(OH)2
软 化 水中离子的假想结合
c(1/2Ca2+)=2.4
c(1/2Mg2+)=1.2
c(1/2Na+)=1.2
c(HCO3-)=1.2
c(1/2SO42-)=1.8
③ CaCO3的质量浓度（ CaCO3的质量/体积） mg CaCO3/L
④ 德国度（10mgCaO/L) ºd
软 化 硬度的表示方法之间的换算关系
表示方法
物质的量浓度
当量浓度 CaCO3的质量浓度 度
定义
c(Ca2+)= c(1/2Ca2+)= Ca2+的毫克 n(Ca2+)/V n(1/2Ca2+)/V 当量数/体积
掉，这种硬度称为碳酸盐硬度，亦称暂时硬度。
非碳酸盐硬度(HF):由于水中含有CaSO4和MgSO4 等盐类物质而形成的硬度，经煮沸后也不能去除，
这种硬度称为非碳酸盐硬度，亦称永久硬度。
硬度的表示方 法和单位
软 化
① 物质的量浓度（法定计量单位） mol/L或mmol/L
基本单元选用1/2Ca2+和1/2Mg2+（当量粒子）
CaCO3的 质量/体积
10mg CaO/L
单位 mmol/L mmol/L meq/L
mg/L
德国度 （ºd）
c(Ca2+) 1
mmol/L
2.0
2.0
100
5.6
c(1/2Ca2l/L
50
2.8
算 关
meq/L
0.05
1
1
50
2.8
系 mg/l (CaCO3)
0.01
0.02
一、软化的目的与方法概述
什么是软化？ 软化的目的 硬度的概念 硬度的种类及区别 硬度的表示方法和单位 硬度表示方法之间的换算关系 硬水与软水 水中离子的假想结合 目前水的软化处理的几种主要方法
什么是软化？
软化定义：去除水中部分或全部硬度的过程 称 为水的软化。
第一章 软 化
软 化
目的：
（1）避免锅炉水由于硬度而生垢浪费燃料、烧
软 化
加热
一．药剂软化法或沉淀软化法
基于溶度积原理，加入某些药剂，把水中Ca2+、Mg2+转变成 难溶化合物使之沉淀析出。
二．离子交换软化法
基于离子交换原理，利用某些离子交换剂所具有的阳离子 （Na+和H+）与水中Ca2+、Mg2+离子进行交换反应，达到软化 的目的。
三．电渗析法
基于电渗析原理，利用离子交换膜的选择透过性，在外加电场 作用下，通过离子的迁移，在进行水的局部除盐的同时，达到 软化的目的。
软 化
基本概念：
生石灰：由石灰石经过煅烧制取的CaO；
消化过程：石灰加水反应；
熟石灰或消石灰：消化过程的生成物Ca(OH)2； 石灰软化原理：
(1) Ca(OH)2→Ca2++2OH(2) 2HCO3-+2OH-→2CO32-+2H2O (3) Ca2++CO32-→CaCO3↓ (4) Ca(OH)2+2HCO3-→CaCO3↓+CO32-+2H2O 本质：投加石灰产生过剩的CO32-离子，使之与水中的 Ca2+生成CaCO3沉淀析出。每加入1molCa(OH)2，可去除 水中1molCa2+。
损部件、爆炸
（2）避免 Ca2+ 、 Mg2+对工业冷却设备正常 运行 的影响传热系数低、导热性能差
（3）避免影响造纸、纺织等行业产品质量
中心目的
消除不良影响，满足生活和工业用水的要求！
硬度的概念
软 硬度盐类包括Ca2+、Mg2+、 Fe2+、Mn2+、
Fe3+、Al3+等易形成难溶盐类的金属阳离
0.02
1
0.056
德国度
0.18
0.36
0.36
17.9
1
硬水与软水
软 化
通常根据硬度的大小，把水分为硬水与软水。 软水：<8度 稍硬水：8~16度 硬水：16度~30度 极硬水：>30度
水中离子的假想结合
软
天然水（电中性）
阳离子
阴离子
化
Ca2+ Mg2+ Na+
HCO3- SO42- Cl-
四．反渗透与超滤
五．蒸馏法
其中电渗析、反渗透、超滤和蒸馏主要用于水的除盐与咸水淡化。
二、水 的 药 剂 软 化 法
软 化
✓ 溶度积原理 ✓ 石灰软化 a) 石灰软化的原理 b) 石灰软化过程 c) 石灰软化的主要去除物 d) 石灰用量的计算 e) 石灰软化的效果 f) 石灰软化的适用范围 ✓ 石灰-苏打软化 ✓ 石灰-石膏软化
溶度积原理
软 化
在一定温度下，难溶电解质（假定为AmBn）饱和 溶液中离子的相对浓度的系数方次项的乘积，为一常 数Ksp ，称为溶度积常数。
Ksp=[A+]m[B-]n 溶度积规则：
当溶液中
[A+]m•[B-]n>Ksp 有沉淀生成，沉淀完全后，溶液 呈饱和状态
[A+]m•[B-]n=Ksp 无沉淀生成，溶液呈饱和状态 [A+]m•[B-]n<Ksp 溶液不饱和，尚可溶解少量固体
13 水的软化和除盐
水的软化和除盐
• 硬度是水质的一个重要指标。生活用水与生产 用水均对硬度指标有一定的要求，是锅炉用水中 若含有硬度盐类，会在锅炉受热面上生成水垢， 从而降低锅炉热效率、燃料消耗，甚至因金属壁 面局部过热而烧损部件、引起爆炸。
• 因此，对于低压锅炉，要进行水的软化处理； 对于中、高压锅炉，则要求进行水的软化与脱盐 处理。
c (Cl-)=1.8
c(1/2Ca(HCO3)2) c(1/2CaSO4) c(1/2MgSO4) c(1/2MgCl2)= c(NaCl)
=1.2
=1.2
=0.6
0.6
=1.2
上图清晰的表明水中各种离子的假想组合情况以及 化合物含量的大小，这样，便于对水质进行分析研究。
目前水的软化处理的几种主要方法
溶度积原理
软
水中常见难溶化合物溶度积(25ºC)之间的关系 Mg(OH)2<CaCO3<Ca(OH)2<MgCO3<CaSO4
化
水的药剂软化工艺
基本原理：溶度积原理
工艺过程：按一定量投加某些药剂（如石灰、苏打等）于 原水中，使之与水中Ca2+、Mg2+反应生成沉淀物CaCO3和 Mg(OH)2。
石 灰 软 化——石灰软化的原理
化 子。 在一般天然水中，主要是Ca2+和Mg2+， 其它离子含量很少，通常以水中Ca2+和 Mg2+的总含量称为水的总硬度HT。
硬度的种类及区别
软
总硬度
碳酸盐硬度
非碳酸盐硬度
化
碳 酸 盐 硬 度 (Hc): 由 于 水 中 含 有 Ca(HCO3)2 和
Mg(HCO3)2而形成的硬度，经煮沸后可把硬度去
水加热后，溶解度变小，会按一定的规律有先有后分 别结合成某些化合物从水中沉淀析出，析出顺序如下：
Na盐
CaSO4 MgSO4
CaCO3
Mg(OH)2
软 化 水中离子的假想结合
c(1/2Ca2+)=2.4
c(1/2Mg2+)=1.2
c(1/2Na+)=1.2
c(HCO3-)=1.2
c(1/2SO42-)=1.8