軟水技術

軟水機 ^[1]  主要解決硬水所帶來的水垢問題，因此在水質較硬的美國，家用軟水機已相當普及。家用軟水機進入中國，以水質較硬的華北、西北地區為主要市場，正處於萌芽期。目前產品終端銷售主要集中在北京、上海地區。

工業上是怎麼軟化水的？

當前我們對家庭水處理的認識有一個錯誤消費觀念和意識：只要“飲” 部分達標而其它方面用水差一點沒關係。其實家庭生活飲用水除了飲用外還包括食用、沐浴、洗衣、衝廁等。實際上水中的各種物質有三分之一是通過沐浴等經皮膚吸收進入人體。好水可以提高水洗滌力，減少洗衣粉用量，減少水環境污染等，好水也可以減少衝廁惡臭從而改善室內環境。因此，除了“飲”部分，人的沐浴、洗漱、洗衣等用水也應該乾淨、衞生和沒有污染。Brown等研究了皮膚對水中揮發性有機物的吸收，按成人飲水量2升/天、嬰兒飲水1升/天、二者洗澡時間均為15分鐘/天，飲用水常見揮發性有機物的皮膚吸收與口腔攝入的比例，成人與嬰兒分別為63/37及40/60。Andelaman 報道了飲用水中三氯乙烯造成的户內呼吸攝入。以飲水量2升/人·天，沐浴耗水量40—95升/人·天計，淋浴時三氯乙烯的呼吸攝入量是飲水口腔攝入量的數倍。

所以，水中有害物質對人健康的危害不單純從飲用產生的。據國外報道水中有害物質被人體吸收的比例大致為：1/3由口腔攝入；1/3在洗漱和沐浴中由皮膚吸收；1/3在沐浴時由隨水蒸汽經呼吸道吸收。

工業上用到水的地方很多，根據用水水質的不同採用不同的處理方法達到應有的標準。而工業上通用的軟化水方法是離子交換法。

離子交換水處理是指採用離子交換劑，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並不發生實質性（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。由於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，採用這些水處理方法而使原水軟化、除鹼和除鹽。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。

（1）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+

（2）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着，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，大都採用工業用鹽，其中雜質含量不宜過多，食鹽溶液需澄清過濾後使用。通常認為，10%食鹽溶液的硬度不應超過40mmol/L，懸浮物不應大於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，對於一般交聯度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。

工作流程

工作(有時叫做產水，下同)、反洗、吸鹽(再生)、慢沖洗(置換)、快沖洗五個過程。不同軟化水設備的所有工序非常接近，只是由於實際工藝的不同或控制的需要，可能會有一些附加的流程。任何以鈉離子交換為基礎的軟化水設備都是在這五個流程的基礎上發展來的(其中，全自動軟化水設備會增加鹽水重注過程)。

軟水（soft water）指的是不含或含較少可溶性鈣、鎂化合物的水。軟水不易與肥皂產生浮渣 ，而硬水相反。天然軟水一般指江水、河水、湖(淡水湖)水。經軟化處理的硬水指鈣鹽和鎂鹽含量降為 1.0～50 毫克/升後得到的軟化水。雖然煮沸就可以將暫時硬水變為軟水，但在工業上若採用此法來處理大量用水，則是極不經濟的。

軟水可將肌膚細胞內的污物徹底清除，延緩皮膚衰老，使清洗後的皮膚無緊繃感，光澤細膩。由於軟水中含有豐富的有機礦物質，具有較強的去污力，只需少量的卸妝膏，就可取得100%的卸妝效果，因此軟水是愛美人士的必需品。軟水用於經常性的沐浴，可幫您解除皮膚乾燥、皮癬、皮屑苦惱，恢復正常的彈性皮膚。皮膚炎症，是由於肥皂、洗滌劑、摩擦、木材、皮革、刺激性佐料細菌、乾燥空氣等作用下產生的，發生濕疹或手足裂紋時，若常用軟水清洗，就可驅除濕疹，癒合裂紋，還您柔軟、富有光澤的手、足。

軟水還可以有效抑制真菌。發生皮外傷、凍傷、燒傷之類意外時，先用軟水洗淨患處後，並以軟水浸濕脱脂棉、紗布、毛巾等，輕擦患部，可快速癒合傷口，並且使燒傷引起的浮腫馬上消失，這是由於軟水具有促進細胞組織再生的作用。經常使用軟水洗頭可使髮絲輕柔、飄逸，去屑止癢，不枯不澀，髮型自然光澤。

水的硬度對日常生活影響是很大的。如水的硬度大時洗衣服不起泡；旅居異地因飲水的硬度不適應可出現水土不服的症狀；壺內結水垢會使壺的導熱性下降。軟水所含礦物質過少，不適於飲用。

廚房：餐具、瓷器光潔如新，絕無水漬痕跡；減少使用洗滌用品53%，大大利於環保，廚房清潔時間減少50%。

洗衣：衣物柔軟、潔淨、色澤如新，衣物纖維增加33%洗滌次數，減少洗衣粉55%使用量，減少洗衣機等用水設備由於使用硬水而導致的維修問題。

衞浴：馬桶、水槽、浴缸不再發黃生垢，產生異味，淋浴噴頭的小孔不再有白色水垢，水流暢通無阻。

設備：壁掛爐或熱水器的維修次數大大減少，熱水器壽命延長一倍以上，熱水器煤氣及用電費用減少29%～32%，家庭內牆中安裝的水管不結垢、不阻塞。

軟化水適用於電子電力行業、冶金行業、醫藥行業、化工行業、食品飲料行業、賓館飯店、熱力站、鍋爐房、寫字樓、冷庫、商場、空調用水等領域用水。

軟水可將肌膚細胞內的污物徹底清除，延緩皮膚衰老，使清洗後的皮膚無緊繃感，光澤細膩。由於軟水中含有豐富的有機礦物質，具有較強的去污力，只需少量的卸妝膏，就可取得100%的卸妝效果，因此軟水是愛美人士的必需品。

軟水用於經常性的沐浴，可幫您解除皮膚乾燥、皮癬、皮屑苦惱，恢復正常的彈性皮膚。皮膚炎症，是由於肥皂、洗滌劑、摩擦、木材、皮革、刺激性佐料細菌、乾燥空氣等作用下產生的，發生濕疹或手足裂紋時，若常用軟水清洗，就可驅除濕疹，癒合裂紋，還您柔軟、富有光澤的手、足。

軟水還可以有效抑制真菌。發生皮外傷、凍傷、燒傷之類意外時，先用軟水洗淨患處後，並以軟水浸濕脱脂棉、紗布、毛巾等，輕擦患部，可快速癒合傷口，並且使燒傷引起的浮腫馬上消失，這是由於軟水具有促進細胞組織再生的作用。

經常使用軟水洗頭可使髮絲輕柔、飄逸，去屑止癢，不枯不澀，髮型自然光澤。

可廣泛應用於蒸汽鍋爐、熱水鍋爐、交換器、蒸發冷凝器、空調、直燃機等系統的補給水的軟化。還可用於賓館、飯店、寫字樓、公寓、家居等生活用水的處理及食品、飲料、釀酒、洗衣、印染、化工、醫藥等行業的軟化水處理。