為什么石灰軟化不能去除非碳酸鹽硬度？
【無(wú)錫水處理設(shè)備http://www.54xf.com.cn】石灰軟化法是水處理中用于降低水質(zhì)硬度的常用方法，但它只能有效去除碳酸鹽硬度（又稱“暫時(shí)硬度”），而對(duì)非碳酸鹽硬度（又稱“永久硬度”）基本無(wú)效。這背后的原因與水中的離子組成及石灰所引發(fā)的化學(xué)反應(yīng)密切相關(guān)，其核心在于石灰（Ca(OH)?）提供的氫氧根離子（OH?）無(wú)法與非碳酸鹽硬度對(duì)應(yīng)的陰離子形成沉淀。
1. 理解兩類硬度
碳酸鹽硬度： 主要由鈣和鎂的碳酸氫鹽構(gòu)成，如 Ca(HCO?)? 和 Mg(HCO?)?。這部分硬度在加熱煮沸時(shí)會(huì)分解生成碳酸鈣/氫氧化鎂沉淀而被去除（這也是“暫時(shí)”名稱的由來(lái)）。
非碳酸鹽硬度： 主要由鈣和鎂的硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽等構(gòu)成，如 CaSO?, CaCl?, MgSO?, MgCl? 等。這部分硬度在加熱煮沸時(shí)不會(huì)沉淀析出（故稱“永久”）。
雙堿法軟化除硬原理與計(jì)算
2. 石灰軟化的核心反應(yīng)
石灰軟化主要依靠投加熟石灰 Ca(OH)?。其主要目標(biāo)是：
去除碳酸鹽硬度：
第一步： Mg(HCO?)? + 2Ca(OH)? → Mg(OH)?↓ (沉淀) + 2CaCO?↓ (沉淀) + 2H?O
或者更常見(jiàn)的是：
碳酸氫鎂首先被轉(zhuǎn)化為碳酸鎂： Mg(HCO?)? + Ca(OH)? → MgCO? + CaCO?↓ + 2H?O
但碳酸鎂 (MgCO?) 溶解度相對(duì)較高，需要進(jìn)一步與石灰反應(yīng)生成更難溶的氫氧化鎂沉淀： MgCO? + Ca(OH)? → Mg(OH)?↓ (沉淀) + CaCO?↓ (沉淀)
關(guān)鍵點(diǎn)： 以上反應(yīng)能夠發(fā)生并生成沉淀，是因?yàn)槭姨峁┑?span> OH? 能與 HCO?? 結(jié)合，或者與 Mg2? 結(jié)合形成溶解度極低的化合物（CaCO? 和 Mg(OH)?）。
與鈣的碳酸氫鹽反應(yīng)：
Ca(HCO?)? + Ca(OH)? → 2CaCO?↓ (沉淀) + 2H?O
這個(gè)反應(yīng)將溶解的 Ca(HCO?)? 轉(zhuǎn)化為不溶的碳酸鈣 (CaCO?) 沉淀，通過(guò)沉淀過(guò)濾即可去除水中的鈣離子 (Ca2?) 和對(duì)應(yīng)的碳酸氫根 (HCO??)。
與鎂的碳酸氫鹽反應(yīng) (需要兩步)：
去除游離二氧化碳 (CO?)：
CO? + Ca(OH)? → CaCO?↓ + H?O
這步很重要，因?yàn)?span> CO? 會(huì)干擾后續(xù)的沉淀反應(yīng)。
3. 為何無(wú)法去除非碳酸鹽硬度？
非碳酸鹽硬度對(duì)應(yīng)的鹽類主要是鈣和鎂的硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽等。當(dāng)向含有這些鹽的水中加入石灰 Ca(OH)? 時(shí)：
鈣的非碳酸鹽硬度 (如 CaSO?, CaCl?)：
CaSO? + Ca(OH)? → ... 沒(méi)有沉淀生成！
CaCl? + Ca(OH)? → ... 沒(méi)有沉淀生成！
反應(yīng)無(wú)法向右進(jìn)行。因?yàn)槭冶旧砣芙馓峁┑年?yáng)離子就是 Ca2?，而 CaSO? 和 CaCl? 中的陰離子 SO?2? 和 Cl? 無(wú)法與 Ca2? 或 OH? 結(jié)合生成溶解度更低的沉淀物。硫酸鈣 (CaSO?) 本身溶解度就不算很低（石膏），氯化鈣 (CaCl?) 則完全可溶。加入 OH? 后，溶液中只是多了一些 Ca2? 和 OH? 離子，原有的 CaSO? 或 CaCl? 仍然穩(wěn)定存在于溶液中，鈣離子的總量甚至可能因?yàn)槭业募尤攵黾印?span>
鎂的非碳酸鹽硬度 (如 MgSO?, MgCl?)：
MgSO? + Ca(OH)? → Mg(OH)?↓ (沉淀) + CaSO?
MgCl? + Ca(OH)? → Mg(OH)?↓ (沉淀) + CaCl?
鎂的非碳酸鹽硬度似乎可以被去除？ 從反應(yīng)式看，鎂離子 (Mg2?) 確實(shí)被轉(zhuǎn)化成了氫氧化鎂 (Mg(OH)?) 沉淀而去除。但是！
這個(gè)反應(yīng)雖然去除了鎂離子 (Mg2?)，但同時(shí)生成了等量的鈣的硫酸鹽或氯化物 (CaSO? 或 CaCl?)。這些新生成的 CaSO? 或 CaCl? 正是鈣的非碳酸鹽硬度。
因此，總的非碳酸鹽硬度（以 CaCO? 計(jì)）并未降低。水中只是用一種硬度離子（Mg2?）置換了另一種硬度離子（Ca2?），而鈣的非碳酸鹽硬度依然存在。
4. 總結(jié)
石灰軟化去除碳酸鹽硬度的本質(zhì)是利用 OH? 與 HCO?? 反應(yīng)生成 CO?2?，或者直接與 Mg2? 反應(yīng)，形成溶解度極低的 CaCO? 和 Mg(OH)? 沉淀。
對(duì)于非碳酸鹽硬度：
鈣的非碳酸鹽硬度： 加入石灰（Ca(OH)?）無(wú)法引入能與之形成沉淀的陰離子（如 CO?2?）。石灰中的 OH? 對(duì) SO?2?、Cl?、NO?? 等陰離子無(wú)效。反應(yīng)無(wú)法發(fā)生，硬度無(wú)法去除。
鎂的非碳酸鹽硬度： 雖然可以通過(guò)生成 Mg(OH)? 沉淀去除 Mg2?，但同時(shí)等量地產(chǎn)生了鈣的非碳酸鹽硬度。凈效果是水中總硬度（以 CaCO? 計(jì)）不變，只是硬度成分發(fā)生了轉(zhuǎn)化（Mg 硬度 → Ca 硬度）。純水設(shè)備，實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備, 無(wú)錫純水設(shè)備,無(wú)錫水處理設(shè)備，無(wú)錫去離子水設(shè)備, 醫(yī)用GMP純化水設(shè)備。 半導(dǎo)體超純水設(shè)備。
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