石灰软化：水处理的利器

2023-06-19 理论教育版权反馈

【摘要】：石灰加水反应称为消化过程，其生成物Ca2叫做熟石灰或消石灰。综上所述，石灰软化主要是去除水中的碳酸盐硬度以及降低水的碱度。石灰软化往往与混凝同时进行，有利于混凝沉淀。石灰也可以与钠离子交换法联合使用，用于原水的碳酸盐硬度较高且要求深度软化的情况，这时石灰软化可作为钠离子交换法的预处理。

石灰CaO是由石灰石经过缎烧制取，亦称生石灰。石灰加水反应称为消化过程，其生成物Ca（OH）2叫做熟石灰或消石灰。投加熟石灰时可配制成一定浓度的石灰乳液。

为除去水中钙、镁离子，反而加入Ca（OH）2，似乎存在着矛盾。而其中道理可从下列反应中看出。

根据上述反应，为使水中 pagenumber_ebook=288,pagenumber_book=276 离子转化为离子，石灰提供了所需的OH-离子。投加石灰的实质是为了产生过剩的23CO-离子，使之与原水中的Ca2+离子生成Ca-CO3沉淀析出。这样、每加入1mo1Ca（OH）2、可去除水中1mo1Ca2+。

实际上，石灰软化过程包括下面几个反应：

熟石灰最容易与水中游离CO2起化学反应，其次与碳酸盐硬度起化学反应，后者也是石灰软化的主要反应。在式（10-10）的反应中，去除1 molCa（HCO3）2，要消耗1 mo1Ca（OH）2。而式（10-11）第一步反应生成的MgCO3，其溶解度较高，还需要再与Ca（OH）2进行第二步反应，生成溶解度很小的Mg（OH）2才会沉淀析出。所以去除1 mo1Mg（HCO3）2，要消耗2mo1Ca（OH）2。

上面这些反应也就是碳酸平衡向生成 pagenumber_ebook=288,pagenumber_book=276 的方向转移，如下式所示

明显看出，促使 pagenumber_ebook=288,pagenumber_book=276 和相互转化的重要因素是游离CO2。当石灰与水中游离CO2起反应，有利于使式（10-11）反应向右方进行，亦给式（10-13）反应创造了条件，使水中Ca2+生成CaCO3沉淀析出。

熟石灰虽然亦能与水中非碳酸盐的镁硬度起反应生成氢氧化镁，但同时又产生了等物质的量的非碳酸盐的钙硬度：

所以，单纯的石灰软化是不能降低水的非碳酸盐硬度的。不过，通过石灰处理，还可去除水中部分铁和硅的化合物。

综上所述，石灰软化主要是去除水中的碳酸盐硬度以及降低水的碱度。但过量投加石灰，反而会增加水的硬度。石灰软化往往与混凝同时进行，有利于混凝沉淀。

石灰用量ρ（CaO）（以100%CaO计算）可按下列两种情况进行估算。

（1）当钙硬度大于碳酸盐硬度，此时水中碳酸盐硬度仅以Ca（HCO3）2形式出现，

（2）当钙硬度小于碳酸盐硬度，此时水中碳酸盐硬度以Ca（HCO3）2和Mg（HCO3）2形式出现，

式中：c（CO2）——原水中游离CO2浓度，mmol/L；

c（Fe2+）——原水中铁离子浓度，mmol/L；

K——铁盐或铝盐凝剂投加量，mmol/L；

a——CaO过剩量，一般为0.1～0.2mmol/L。

经石灰处理后，水的剩余碳酸盐硬度可降低到0.25～0.5mmol/L，剩余碱度约0.8～1.2mmol/L，硅化合物可去除30%～35%，有机物可去除25%，铁残留量约0.lmg/L。

在水的药剂软化中，石灰是最常用的投加剂，由于价格低，来源广，很适用于原水的碳酸盐硬度较高、非碳酸盐硬度较低且不要求深度软化的场合。石灰用量不恰当，会使出水水质不稳定，给运行管理带来困难。所以，石灰实际投加量应在生产实践中加以调试。石灰也可以与钠离子交换法联合使用，用于原水的碳酸盐硬度较高且要求深度软化的情况，这时石灰软化可作为钠离子交换法的预处理。

石灰软化：水处理的利器

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