軟水器的工作原理？

 

                                                                        作者：普睿澤軟水器研發部   來源；普睿澤軟水器官方網站

 

無何在日常生活中，還是在更廣泛的工業生產的運用中，通過水加熱來達到我們生活需求和工業上的工藝要求的情況特別多，但是，在水的加熱過程中，極容易形成一層淺黃色的結晶，俗稱：水垢。水結垢是因為水的硬度偏大，亦即水中的鈣離子含量偏高，加熱后與空氣中的二氧化碳結合生成碳酸鈣附著在容器內壁。水的硬度是水中鈣離子的含量。為了去除因為水加熱后形成的垢問題，最先由富萊克公司研發的富萊克軟水器，整套設備由富萊克軟化水控制閥和樹脂罐及鹽箱組成一套全自動軟水器處理系統。
   軟水器的主要是通過離子交換樹脂去除水中的鈣、鎂離子，降低水質硬度。達到軟化作用，最終使水加熱后不再結垢。

   工作原理

離子交換法

軟化水設備是應用離子交換技術，通過樹脂上的功能離子與水中的鈣、鎂離子進行交換，從而吸附水中多余的鈣、鎂離子，達到去除水垢(碳酸鈣或碳酸鎂)的目的。

離子交換水處理

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產生符合等物質的量規則的可逆性交換，導致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，只有陽離子參與交換反應的，稱陽離子交換水處理；只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別，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。

離子交換水過程

（1）離子交換水處理交換過程

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+

離子交換水處理再生過程

（2）離子交換水處理再生過程

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標準規定時，則認為鈉離子交換劑已經失效。為了恢復其交換能力，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復其交換能力的過程。此時，鈉離子又被離子交換劑所吸著，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

生產中多采用食鹽（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產物（CaCl2、MgCl2）是可溶性鹽類，很容易隨再生液排出去。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后使用。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。總的再生接觸時間隨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。

交換樹脂的再生技術：“逆流再生技術”

逆流再生技術：工作水流向下，流過樹脂。而鹽水流向相反——向上。這種再生方式鹽水不會流過給水，不會被稀釋，底部樹脂也會得到濃度極高的鹽水。下一次工作階段，接受軟化的水最后流經的是再生程度最高的樹脂層，因此保證了產品水沒有硬度殘留。工作水流由上向下，決定著樹脂疲勞順序是由上而下。向上的鹽水水流決定著鹽水最先渡過的是疲勞較輕的樹脂，隨后硬度帶被向上推過疲勞較重的樹脂，隨排水沖出，因此耗水量小。注水是再生的第一個階段，鹽效達到最高。

特別指出：工業上處理的軟化水人們不可飲用，因為成本問題，一般工業軟化水設備是用鈉離子置換出鈣、鎂離子，人們如果長期飲用含高鈉鹽的水，容易得心腦血管疾病。例如：高血壓、冠心病、腦血栓等。

軟水器的組成部分：

全自動軟水器器主要是由多路控制閥、控制器、樹脂罐(內有布水器)、鹽箱組成，多路控制閥在同一閥體內多個通路的閥門，控制器根據設定的程序向多路閥發生指令，多路閥自動完成多個閥門的開關。從而實現運行，反洗、再生、置換、正洗的程序，無需設置鹽液液泵。設備簡單，可廣泛應用于工業和民用軟化用的制備，如蒸汽鍋爐給水、供熱空調、水池等用水系統。

全自動軟水器的特點：

1、自動運行：采用液晶顯示多路控制閥，實現全自動控制運行，質量可靠，產水穩定。

2、控制閥有進口和國產之分。進口車的以富萊克控制閥為主，是目前國內全自動軟水器主要的配套閥。

3、高效低耗能：設備的水、電、鹽耗量約為同類產品的30~60%，高效低耗，節省運行費用。

3、優質材料：富萊克控制閥體材質為無鉛黃銅，耐腐、抗污染；交換罐材質有玻璃鋼、不銹鋼等；鹽桶材質有PE塑料，可滿足各類需求。

4、經濟實用：設備結構緊湊、占地面積極小，安裝位置靈活。

5、安裝簡單：安裝時按圖連接管道，無須固定，簡單易行；設備自動運行，無需人工操作。

6、軟水器的形式多樣：控制閥控制型式多樣，如：單閥單罐、單閥雙罐、雙閥雙罐，可以采用時間型控制或流量型控制方式。