水的硬度处理及铁的去除方法

软化是指降低水的硬度的处理过程，也就是为了减少水中钙、镁盐类的浓度。软化的方法很多，它的选择主要取决于原水水质和所需要的软化程度。

软化的方法有：加热法、药剂软化法、离子交换法。药剂软化法是使水中的Ca+2/Mg+2和加入的药剂化合生成不溶解化合物；离子交换法是使原水与离子交换剂接触，交换剂中Na+或H+能将水中Ca+2和Mg+2交换出来，从而降低水的硬度。

1.药剂软化法

常用的药剂软化法有石灰—苏打法，在水中加入石灰可去除碳酸盐硬度和镁硬度，而苏打可去除非碳酸硬度，其化学反应如下：

Ca（HCO3）2+Ca（OH）2→2CaCO3↓+2H2O

Mg（HCO3）2+2Ca（OH）2→2CaCO3↓+Mg（OH）2↓+2H2O CaSO4+Na2CO3→Na2SO4+CaCO3↓MgSO4+Na2CO3→NgCO3+Na2SO4

生成的碳酸钙和氢氧化镁沉淀物可借澄清设备加以去除。

2.离子交换法

用作离子交换反应的物质称为离子换剂。用离子交换法去除钙、镁阳离子的交换剂，称为阳离子交换剂。用离子交换法去除水中阴离子的交换剂，称为阴离子交换剂（除盐用）。

软化用阳离子交换剂有：RNa2钠离子交换和RH2氢离子交换剂。

应用RNa2阳离子交换剂软化时，水中钙和镁离子被Na阳离子交换剂所吸收，水被软化，剩余硬度一般不超过0.03毫克当量/升。

从上述反应可看出，软化后水中含盐量略有增加，原水碱度不变。如需降低碱度，常需与石灰处理相结合采用。

应用RH2氢离子交换剂时，反应如下：

离子交换能力或软化能力的恢复称为再生，RNa2离子交换剂用食盐NaCl溶液再生，RH2离子交换剂用盐酸HCl或硫酸溶液再生：

3.除铁和除锰

（1）除铁。生活饮用水水质标准规定，铁含量不超过0.3mg/L；锰含量不超过0.1mg/L。水中含过量铁和锰将引起水有锈味，洗涤织物和用具时生成黄斑；在工业生产上影响印染、纺织、针织、造纸等产品质量；在给水管道中会引起铁细菌的大量繁殖，影响过水能力。此外，它能沉积在滤料、离子交换剂表面上，降低其工作效果。(www.xing528.com)

地下水中铁的形态主要为重碳酸铁Fe（HCO3）；在酸性水中则常含有硫酸亚铁FeSO4；在含有大量有机物的地下水中，则常含有溶解性有机铁（腐殖酸铁）。

根据铁的不同形态，采用不同的处理方法。

当水中含重碳酸铁时，常采用曝气石英砂过滤法和天然锰砂接触催化除铁；当水中含有硫酸亚铁时，可采用石灰碱化法除铁；当地下水中含有机铁时，可采用氯氧化法或混凝法除铁。

地下水中常见的是含有重碳酸铁。它是一种不稳定的化合物，能部分水解出CO2：

Fe（HCO3）2+2H2O→Fe（OH）2+2CO2↑+2H2O

当水中有足够的溶解氧，pH值在6.8～7.2以上时，Fe（OH）2氧化成Fe（OH）3胶体沉淀：

4Fe（OH）2+O2+2H2O→4Fe（OH）3↓

曝气作用就是使水与空气充分接触，排除CO2，提高pH值，并使水中溶氧生成Fe（OH）3胶体，再经石英砂滤将Fe（OH）3去除。

去除水中重碳酸铁亦可采用天然锰砂接触催化法除铁系统，它由曝气溶氧和锰砂过滤组成。由于我国含铁地下水的pH值大都高于6.0，使得天然锰砂过滤一般不要求散除水中CO2，以提高pH值。所以在此系统中，曝气目的只是为了向水中充氧。

天然锰砂过滤有两方面的作用，一是锰砂的接触催化作用，加速水中二价铁氧化成三价铁；二是锰砂的截留分离作用，将三氢氧化铁胶体截留在锰砂滤层内。

天然锰砂的催化作用主要是锰砂中含的高价锰的氧化物的催化作用和附着于锰砂表面的“活性滤膜”——γ型羟氧化铁的催化作用。

1975年哈尔滨建筑工程学院与大庆油田协作，试制成功一种新的接触化除铁滤料——人造锈砂，并用于生产，效果良好。（2）除锰。

1）锰的存在形态与铁基本相同，只是在某些反应条件上比除铁要求更高，一般有以下特点：采用强氧化剂氧化法：加氯或加高锰酸钾可以得到很好的除锰效果。含锰原水经曝气后，加氯氧化，使pH值保持在7.7以上，然后经锰砂过滤，将锰去除。

2）原水中含铁又含锰时，可先经曝气、锰砂过滤法除铁，然后把除铁的水加氯氧化，再经过一次锰砂过滤除锰。

3）“黑砂”除锰：当石英砂表面为高价锰的氧化物（黑色沉淀物）所包裹，便自然形成了对二价锰的氧化过程起催化作用，因此，它具有良好的除锰能力。