[发明专利]一种降低饮用水中硬度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种降低饮用水中硬度的方法，属于饮用水处理净化领域。

背景技术

水的硬度是指溶解在水中的盐类物质的含量，即钙盐和镁盐含量的多少。钙镁离子含量多的硬度就大，反之则硬度小。按规范把1L水含钙镁离子的总和相当于10mg CaCO₃称之为1度：8度以下为软水，8-16度为中水，16度以上为硬水，30度以上为极硬水。一般饮用水的适宜硬度以10度～20度为宜。

传统的饮用水净化经常采用絮凝、砂滤和加氯杀菌等常规方法，该方法用絮凝结合砂滤工艺对水中的细小固形物颗粒和胶体杂质进行去除，由于砂滤孔隙尺寸较大，分离精度低，部分亚微米、纳米级别的小颗粒会穿透砂滤器进入后续工段，直接影响了出水的澄清度，另外砂滤对细菌等物质的截留能力较差，也不能很好的除去自来水中的病原类，影响了饮用水的质量，而且这些常规方法对硬度基本没有去除效果，不适用于特殊水质地区，尤其是高硬度水质地区。

去除水中硬度的常用方法有离子交换法、电渗析、化学药剂软化法等。

离子交换法虽然可降低硬度，但含有沉淀物的水如分离不彻底，仍可进入设备，对设备造成不良影响，且该法对水的硬度有一定要求，如果水硬度过高会严重增加其负荷，对设备寿命影响很大。

电渗析用于大规模的生活饮用水存在造价高、运行费用高等缺点。

石灰是化学药剂软化法中最常用的药剂，其价格较低，但去降硬度不彻底，且出水pH较高而不适宜饮用，另外化学药剂软化法也会产生大量的碳酸钙污泥，需要进行后续处理。

与上述传统除硬度工艺相比，膜法饮用水除硬度技术，工艺流程简单，且处理出水质量好且稳定，采用不同规格材料的膜能达到制备不同指标规格水的目的，能有效改善水质。而问题在于，纳滤和反渗透虽然对产生硬度的离子有稳定去除作用，但预处理要求高，配套设施多，成本高，难以大规模推广应用；而普通的微滤和超滤仅对一般固体杂质和胶体去除效果较好，对产生硬度的离子基本没有去除效果。在此情况下，络合-超滤技术对重金属离子的去除效果引起了水处理技术人员的注意。

水溶性聚合物络合-超滤耦合过程，是以水溶性聚合物络合溶液中的重金属离子，然后通过超滤浓缩溶液中的重金属，以实现对水溶液中微量重金属分离，从而达到处理金属废水的目的。

在此基础上，阎剑和许振良等对水溶性聚合物络合-超滤耦合过程进行了研究。分别选取聚乙烯亚胺(PEI)和聚丙烯酸(PAA)对含铜、锌的二元重金属废水进行络合-超滤耦合过程研究，虽然该实验结果表明，应用水溶性聚合物络合-超滤耦合技术可以对水溶液中的铜、锌等重金属离子进行分离去除，然而并没有研究对饮用水中的净化效果作研究，也没有对硬度的去除效果作报道。

中国专利CN200610117661.8公开了一种水溶性聚合物强化超滤法处理含金属离子废水的方法，其包括水溶性聚合物预处理，水溶性聚合物强化超滤，水溶性聚合物的回收、水溶性聚合物回用四步骤，使水溶性聚合物截留率达到100％；可回收工业废水中重金属离子、稀土离子，适用于处理含金属离子的工业废水。但该专利也没有将该技术应用于饮用水净化领域做报道，更没有对硬度的去除作研究。

虽然产生硬度的钙镁离子也属于多价离子，其分离机理和重金属离子的络合分离机理一致。但现阶段的研究都集中在重金属离子浓度比较低的情况下，重金属离子的浓度范围在10-200mg/L，对应加入的水溶性聚合物的浓度范围为5-1000mg/L，而饮用水中硬度离子的浓度范围一般在200mg/L以上才有研究意义，同时，阎剑等的研究表明：当pH＝7时，PEI对Cu²⁺、Zn²⁺的络合容量分别为K_Cu＝0.10mgCu²⁺/mgPEI，K_Zn＝0.06mgZn²⁺/mgPEI。并进一步说明：由于铜、锌二元混合溶液与PEI络合容量不同，因此有实现混合物分离的可能性，当pH＝5.8时，分离因子最大可达18。这就说明了水溶性聚合物对不同多价离子络合性能是不同的，而对产生硬度的钙镁离子的络合的研究还未见有报道，其应用更是一片空白。

发明内容

本发明的目的是：本发明为了解决常规方法净化饮用水对水中硬度去除效果差，出水水质达不到要求的问题，而提出了一种降低饮用水中硬度的方法，采用络合强化陶瓷膜过滤技术净化饮用水，为饮用水净化领域提供一项经济可行的技术。

本发明的方案如下：