
軟水器工作原理
在自然界中,天然水中含有某些金屬離子,這些金屬離子在水被加熱時,由于水的蒸發(fā)濃縮會在加熱面上形成一些成份不同、密度不同、堅硬的固體附著物,這些堅硬的固體附著物就是水垢,而這些金屬離子在水中的濃度被稱為水的硬度。對于天然水而言,這些金屬離子主要是鈣(Ca2+ )、鎂(Mg2+ )離子。當原水通過軟水器時,水中的鈣、鎂離子被樹脂中的鈉離子置換出來,使水的硬度降低,從而達到使用標準。
全自動軟水器是將軟水器運行及再生的每一個步驟實現(xiàn)自動控制,并采用時間、流量或其它感應(yīng)器等方式來啟動再生。全自動軟水器的基本構(gòu)成為:FLECK、AUTOTROL多路控制閥、玻璃鋼罐、樹脂(含001×7樹脂)、鹽箱及管路系統(tǒng)。
產(chǎn)品特點
水質(zhì)軟化過程自動化:該設(shè)備通過程序控制裝置,實現(xiàn)離子交換和樹脂再生過程的自動化。
高效:軟水器設(shè)計合理,使樹脂有效工作,交換容量充分發(fā)揮。
省工:無需專人操作,安裝簡便。
無毒:閥體為無鉛黃銅或工程塑料。
省水:制水率98%以上。
省電:由于采用虹吸原理,再生無需用鹽泵。
調(diào)整方便:可根據(jù)需要調(diào)整再生周期和時間。
罐體防腐:罐體采用玻璃鋼、不銹鋼、鋼襯塑材質(zhì),避免樹脂污染。
適用性廣:可用于工業(yè)鍋爐、熱交換器、空調(diào)、洗衣、沐浴設(shè)備及食品、制藥、電子等行業(yè)。
適用范圍
RT系列全自動軟水器可廣泛用于水蒸汽鍋爐、熱水鍋爐、熱交換器、蒸發(fā)冷凝器、空調(diào)、直燃機等系統(tǒng)的補給水軟化。還可以用于賓館、飯店、寫字樓、公寓等生活水處理及食品、飲料、釀酒、洗衣、印染、化工、醫(yī)藥等行業(yè)的軟水處理。
技術(shù)參數(shù)
原水硬度:≤6mmol/L
出水硬度:≤0.03mmol/L
工作壓力:0.2~0.6Mpa
工作溫度:2~49℃
罐體承壓:≤0.8Mpa
自控電源:AC220V 50Hz
耗 電 量:3~40W
樹脂型號:001×7強酸性陽離子交換樹脂
安裝要求
地基需水平,設(shè)備安裝地附近應(yīng)設(shè)下水管口。管路安裝應(yīng)設(shè)旁通并在進水管路上安裝壓力表。
入口壓力低于0.2Mpa需加裝管道泵。
鹽要高于鹽液液面,不可用加碘、加鈣鹽為再生劑。
設(shè)備總壓損(管路+控制器+布水器):0.3kg/cm2 。
產(chǎn)品選型
軟化設(shè)備就是采用陽樹脂對源水進行軟化,主要目的是讓陽樹脂吸附水中的鈣、鎂離子(形成水垢的主要成分),降低源水的硬度,并可以進行智能化樹脂再生,循環(huán)使用。
1.用戶為節(jié)約成本可根據(jù)狀況選用手動型控制系統(tǒng)。
2.用戶如果24小時連續(xù)用水可根據(jù)用水時間選用交替再生,一備一用。
3.用戶也可根據(jù)用水水質(zhì)要求:一級可配置多介質(zhì)過濾器,用于去除水中的泥沙、鐵銹、膠體及懸浮物;二級可配置活性碳過濾器,用于去除水中的色素、異味、生化有機物,降低水中的余氯值及農(nóng)藥污染;三級配置軟化水設(shè)備。
4.出水質(zhì)量達到國家低壓鍋爐給水標準。
5.時間控制-計時型;流量控制-計量型。運行方面,采用單罐、雙罐和多罐等多種組合方式。選用時,用戶可根據(jù)需要進行選擇。操作上,該產(chǎn)品除具有自動運行功能外,還可進行手動操作。
6.技術(shù)指標及工作要求
入口水壓:0.18-0.6Mpa 工作溫度:1-55℃
源水硬度:<8mmol/L 操作方式:自動/手動
出水硬度:≤0.03mmol/L 再生劑:NaCL
再生方式:順流/逆流 交換劑:001*7強酸性離子交換樹脂
控制方式:時間/流量
工作電源:220V/50Hz
相關(guān)知識:
一、水的循環(huán)
1.地球表面的水被陽光加熱蒸發(fā),蒸汽成為我們呼吸空氣的一部分;
2.隨著暖空氣上升冷卻,水蒸汽形成液體或冰的小粒子,如云;
3.云中的粒子長大,以雨或雪降到地球上;
4.有些雨或雪浸蝕地球,溶解了一些礦物;有些雨雪落入溪流、河川和海洋。最終水又被加熱,重復循環(huán)。
二、硬水是怎么形成的?
當水在大氣中凝聚時,它溶解了空氣中的二氧化碳,形成了叫做碳酸的弱酸。
H2O + CO2 → H2CO3
該酸隨雨落到地上,然后流過土壤上部到達巖床,巖石通常是石灰石。石灰石是碳酸鈣和碳酸鎂。碳酸溶解了石灰,中和,并同時變硬:
H2CO3 + CaCO3 → Ca(HCO3) 2
H2CO3 + MgCO3 → Mg(MgCO3) 2
(水中的鈣、鎂離子實際上是溶解的礦石。當水流經(jīng)巖層和地壤時溶解了鈣和鎂的沉積物,這種溶解的礦物最終進入到地下水層。當水從地下水層被抽到表面時,水中含有溶解的硬性礦物質(zhì),這種水稱為硬水。)
在這里,我們將對硬度的討論主要限于鈣,記住,鈣和鎂是一對“硬度的孿生姐妹”,我們對一種討論的任何事情都適合于另一種。鈣常與硬性水垢聯(lián)系在一起。
其他一些與水垢有關(guān)物質(zhì)為:
CaCl2 氯化鈣
MgCl2 氯化鎂
CaSO4 硫酸鈣
MgSO4 硫酸鎂
硬性物質(zhì)引起的問題是多重的,最常見的是硬垢和“皂乳”,為理解硬垢的形成,我們只要反寫我們用來說明水“硬化”現(xiàn)象的方程式:
Ca(HCO3) 加熱 CaCO3 + H2O + CO2
加皂于硬水中導致完全不同的反應(yīng),形成不溶的硬性物質(zhì) ---皂化物。
皂 + 硬水 - 皂乳 + 軟水
2C17H33COONa Ca(HCO3) Ca(C17H33CO2)2 2NaHCO3
只有當加入足夠的皂以沉淀所有的碳性物質(zhì),皂才開始形成泡沫。所有的硬性物均會引起皂乳。
三、水是如何變軟的(離子交換軟化水的原理)
軟水器使溶解在水中的鈣鎂硬性礦物質(zhì)被軟化劑樹脂上的軟性礦物質(zhì)鈉交換。所有這三種礦物都是叫做陽離子的帶正電荷離子。在適當?shù)膲毫θ萜髦,含硬性礦物的水通過離子交換樹脂可發(fā)生離子交換反應(yīng)。在現(xiàn)代的軟水器中裝有千百萬顆微細的聚苯乙烯/二乙烯苯塑料球,所有小球都含有許多吸引正離子的負電荷交換位置。當樹脂處在再生狀態(tài)時,這些負電荷交換位置為帶正電荷的鈉離子占據(jù)。當鈣和鎂經(jīng)過樹脂貯槽時,它們與樹脂小球接觸,從交換位置上取代鈉離子,從而被除去。
鑒于如下兩個理由,離子交換是可能的:
1.所有的陽離子并非都有相同強度的正電荷;
2.樹脂優(yōu)先結(jié)合帶較強電荷的陽離子,鈣和鎂離子的電荷比鈉最離子強,取代鈉陽離子,然后向下通過樹脂床,流出軟水器,這樣軟水器就送出了“軟”水。
最后,所有樹脂交換位置均被鈣鎂占據(jù),無法進一步交換,這時樹脂處于失活狀態(tài),必須再生。
軟水器樹脂的再生是用氯化鈉和水的稀溶液- 鹽水進行的。在再生中,首先停止軟水器的工作水流,從鹽水槽引出的鹽水與另外的稀釋水流混合,稀鹽水溶液向下流經(jīng)樹脂,與載有鈣和鎂離子的樹脂小球接觸。 盡管鈣和鎂離子帶有的電荷比鈉離子強,但濃鹽溶液含有千百萬個較弱電荷的鈉離子,有取代數(shù)目較少的鈣和鎂離子的能力。當鈣和鎂離子被取代(交換后),正的 鈉離子連接到了負的交換位置上。最終,交換位置全被鈉離子占據(jù),我們說樹脂已經(jīng)再生,已作好了下一軟化(工作)循環(huán)的準備。
四、水的硬度分級
按美國WQA(水質(zhì)量協(xié)會)標準,水的硬度分為6級。
0~0.5GPG |
軟水 |
0.5~3.5GPG |
微硬 |
3.5~7.0GPG |
中硬 |
7.0~10.5GPG |
硬 |
10.5~14.0GPG |
很硬 |
14.0以上 |
極硬 |
*GPG為水硬度單位,1GPG表示1加侖水中硬度離子(鈣鎂離子)含量為1格令。由 于水中鈣、鎂,過高使水質(zhì)變硬,直接影響了我們正常的生活,如:浴缸及發(fā)黃且很難清洗;用壺燒開水,水壺會結(jié)成很厚的水垢;衣服、毛斤經(jīng)常洗滌后會變硬; 洗衣服時加上肥皂水中就很快會結(jié)成皂垢,(而我們會經(jīng)常以為是衣服臟);其實還有很多我們?nèi)粘V泻苈闊┑氖虑槎际怯伤|(zhì)過硬而產(chǎn)生的影響。如果我們將水質(zhì) 變軟后我們就會非常明顯的感覺到軟水帶給我們的生活樂趣!用肥皂也能洗泡泡浴了,并減少了做家務(wù)的時間。
什么是軟水(軟化)?為什么要軟化?
我們都知道,普通的水中含有多種可溶解的化合物,有些物質(zhì)的溶解度隨著溫度的變化有較明顯的變化,其中的碳酸鈣、碳酸鎂類的物質(zhì),其溶解度隨著溫度的升高 而下降。當溫度升高時,原來溶解于水中的碳酸鈣、碳酸鎂析出形成沉淀物,這些沉淀物可以是以絮狀、粉末狀,或沉積在容器、管道表面,形成水垢。
用來衡量鈣鎂離子總量的指標是硬度,總的說來,水的硬度主要由鈣(Ca2 +)、鎂(Mg2+)離子構(gòu)成的,其具體指標是同類離子折合為碳酸鈣來計時的數(shù)值,目前標準單位是mmol/L(毫摩爾每升)。傳統(tǒng)的單位有mgN/L (毫克當量每升)、德國度、美制(英制)等,目前在國內(nèi)常用的硬度單位是mg/L(毫克每升)、mmol/L(毫摩爾每升)、mgN/L(毫克當量每 升),偶爾會有用戶使用德國度,用德國度除以2.8即可換算為國標的數(shù)值mmol/L(毫摩爾每升),如果采用美制的Grain/Gallon(格令每加 侖),需要對單位進行多次算換,此處不細講。
鈣鎂離子含量較多的水稱為硬水,鈣鎂離子含量較少的水稱為軟水。硬水與軟水只是通俗上的叫法,并沒有標準的量的概念,在生活 中,行內(nèi)一般把硬度低于3mmol/L的水稱為較軟的水,3-6稱為普通水,6-8稱為較硬的水,10以上稱為高硬水。
(工業(yè)上采用截然不同的標準,工業(yè)上一般只有硬度<1的水稱作軟水,1-10之間都經(jīng);\統(tǒng)地稱為硬水,硬度>10的水也多稱為高硬水)
為什么要軟化?
由于水垢的沉積對人們的生活及生產(chǎn)均有很明顯的影響,所以生產(chǎn)用水和生活用水均對硬度指標有一定的要求,特別是鍋爐用水中若含有硬度鹽類,會在鍋爐 受熱面上生成水垢,從而降低鍋爐熱效率、增大燃料消耗,甚至因金屬壁面局部過熱而損傷部件、引起爆炸。因此對于低壓鍋爐要進行水的軟化處理;對于中、高壓 鍋爐要進行水的軟化與脫鹽處理。
采用某種方法降低水的硬度的過程叫做“軟化”(一般是指采用設(shè)備),相應(yīng)的設(shè)備叫“軟水器”(或叫“軟水機、軟化器”等)。
常用的軟化方法有哪些?
將硬水軟化,避免水垢的沉積有很多種方法,經(jīng)常使用的方法有:
1)離子交換法 :采用特定的陽離子交換樹脂,以鈉離子將水中的鈣鎂離子置換出來,由于鈉鹽的溶解度很高,所以就避免了隨溫度的升高而造成水垢生成 的情況。這種方法是目前最常用的標準方式。主要優(yōu)點是:效果穩(wěn)定準確,工藝成熟?梢詫⒂捕冉抵0。采用這種方式的軟化水設(shè)備一般也叫做“離子交換器” (由于采用的多為鈉離子交換樹脂,所以也多稱為“鈉離子交換器”)。
2)膜分離法:納濾膜(NF)及反滲透膜(RO)均可以攔截水中的鈣鎂離子,從而從根本上降低水的硬度。這種方法的特點是:效果明顯而穩(wěn)定,處理后的水適用范圍廣;但是對進水壓力有較高要求,設(shè)備投資、運行成本都較高。一般較少用于專門的軟化處理。
3)石灰法:向水中加入石灰,主要是用于處理大流量的高硬水,只能將硬度降到一定的范圍。
4)加藥法:向水中加入專用的阻垢劑,可以改變鈣鎂離子與碳酸根離子結(jié)合的特性,從而使水垢不能析出、沉積。目前工業(yè)上可以使用的的阻垢劑很多。這種方法的特點是:一次性投入較少,適應(yīng)性廣;但水量軟大時運行成本偏高,由于加入了化學物質(zhì),所以水的應(yīng)用受到很大限制,一般情況下不能應(yīng)用于飲 用、食品加工、工業(yè)生產(chǎn)等方面。在民用領(lǐng)域中也很少應(yīng)用。由于加藥法只是從化學原理上阻止水垢的生成,并沒有降低水的硬度,所以一般不歸入軟化方法中,而是稱為阻垢。
5)電磁法:采用在水中加上一定的電場或磁場來改變離子的特性,從而改變碳酸鈣(碳酸鎂)沉積的速度及沉積時的物理特性來阻止硬水垢的形 成。其特點是:設(shè)備投資小,安裝方便,運行費用低;但是效果不夠穩(wěn)定性,沒有統(tǒng)一的衡量標準,而且由于主要功能僅是影響一定范圍內(nèi)的水垢的物理性能,所以 處理后的水的使用時間、距離都有一定局限。多用于商業(yè)(如中央空調(diào)等)循環(huán)冷卻水的處理,不能應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)及鍋爐補給水的處理(同時由于該種設(shè)備的機理并未得到真正的理論證實)。另外,此種方法與加藥法類似也是阻止水垢的生成,而不是降低硬度,所以一般不應(yīng)歸入軟化方式中,而是應(yīng)該稱為防垢或阻垢。
根據(jù)實際使用經(jīng)驗及特點,在工業(yè)鍋爐及工業(yè)生產(chǎn)中常用的方式是離子交換法(目前基本上是標準設(shè)備),普通情況下所說的“軟水器”一般均指這種設(shè)備。
在餐飲、食品、化工、醫(yī)藥等領(lǐng)域、空調(diào)、工業(yè)循環(huán)水等應(yīng)用中,也多采用離子交換法對補水進行處理。
小型熱水鍋爐、換熱器等應(yīng)用中,多采用加藥法。
商業(yè)領(lǐng)域的中央空調(diào)及工業(yè)上溫度較低(更高溫度在60度左右)的冷卻循環(huán)水,多采用電磁法進行全流量處理,即對所有循環(huán)水進行處理,同時多數(shù)情況下配合補充水采用離子交換法處理或循環(huán)水采用加藥方法以保證效果。
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