[發明專利]一種降低飲用水中硬度的方法

有效

• 申請號: 200810023495.4
• 申請日: 2008-04-15
• 公開（公告）號: CN101264987A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發明（設計）人: 邢衛紅;范益群;姚春鳴;仲兆祥;范征;丁曉斌
• 申請（專利權）人: 江蘇久吾高科技股份有限公司
• 主分類號: C02F5/10
• 分類號: C02F5/10;C02F1/44
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司
• 代理人: 徐冬濤;袁正英

技術領域

本發明涉及一種降低飲用水中硬度的方法，屬于飲用水處理凈化領域。

背景技術

水的硬度是指溶解在水中的鹽類物質的含量，即鈣鹽和鎂鹽含量的多少。鈣鎂離子含量多的硬度就大，反之則硬度小。按規范把1L水含鈣鎂離子的總和相當于10mg?CaCO₃稱之為1度：8度以下為軟水，8-16度為中水，16度以上為硬水，30度以上為極硬水。一般飲用水的適宜硬度以10度～20度為宜。

傳統的飲用水凈化經常采用絮凝、砂濾和加氯殺菌等常規方法，該方法用絮凝結合砂濾工藝對水中的細小固形物顆粒和膠體雜質進行去除，由于砂濾孔隙尺寸較大，分離精度低，部分亞微米、納米級別的小顆粒會穿透砂濾器進入后續工段，直接影響了出水的澄清度，另外砂濾對細菌等物質的截留能力較差，也不能很好的除去自來水中的病原類，影響了飲用水的質量，而且這些常規方法對硬度基本沒有去除效果，不適用于特殊水質地區，尤其是高硬度水質地區。

去除水中硬度的常用方法有離子交換法、電滲析、化學藥劑軟化法等。

離子交換法雖然可降低硬度，但含有沉淀物的水如分離不徹底，仍可進入設備，對設備造成不良影響，且該法對水的硬度有一定要求，如果水硬度過高會嚴重增加其負荷，對設備壽命影響很大。

電滲析用于大規模的生活飲用水存在造價高、運行費用高等缺點。

石灰是化學藥劑軟化法中最常用的藥劑，其價格較低，但去降硬度不徹底，且出水pH較高而不適宜飲用，另外化學藥劑軟化法也會產生大量的碳酸鈣污泥，需要進行后續處理。

與上述傳統除硬度工藝相比，膜法飲用水除硬度技術，工藝流程簡單，且處理出水質量好且穩定，采用不同規格材料的膜能達到制備不同指標規格水的目的，能有效改善水質。而問題在于，納濾和反滲透雖然對產生硬度的離子有穩定去除作用，但預處理要求高，配套設施多，成本高，難以大規模推廣應用；而普通的微濾和超濾僅對一般固體雜質和膠體去除效果較好，對產生硬度的離子基本沒有去除效果。在此情況下，絡合-超濾技術對重金屬離子的去除效果引起了水處理技術人員的注意。

水溶性聚合物絡合-超濾耦合過程，是以水溶性聚合物絡合溶液中的重金屬離子，然后通過超濾濃縮溶液中的重金屬，以實現對水溶液中微量重金屬分離，從而達到處理金屬廢水的目的。

在此基礎上，閻劍和許振良等對水溶性聚合物絡合-超濾耦合過程進行了研究。分別選取聚乙烯亞胺(PEI)和聚丙烯酸(PAA)對含銅、鋅的二元重金屬廢水進行絡合-超濾耦合過程研究，雖然該實驗結果表明，應用水溶性聚合物絡合-超濾耦合技術可以對水溶液中的銅、鋅等重金屬離子進行分離去除，然而并沒有研究對飲用水中的凈化效果作研究，也沒有對硬度的去除效果作報道。

中國專利CN200610117661.8公開了一種水溶性聚合物強化超濾法處理含金屬離子廢水的方法，其包括水溶性聚合物預處理，水溶性聚合物強化超濾，水溶性聚合物的回收、水溶性聚合物回用四步驟，使水溶性聚合物截留率達到100％；可回收工業廢水中重金屬離子、稀土離子，適用于處理含金屬離子的工業廢水。但該專利也沒有將該技術應用于飲用水凈化領域做報道，更沒有對硬度的去除作研究。

雖然產生硬度的鈣鎂離子也屬于多價離子，其分離機理和重金屬離子的絡合分離機理一致。但現階段的研究都集中在重金屬離子濃度比較低的情況下，重金屬離子的濃度范圍在10-200mg/L，對應加入的水溶性聚合物的濃度范圍為5-1000mg/L，而飲用水中硬度離子的濃度范圍一般在200mg/L以上才有研究意義，同時，閻劍等的研究表明：當pH＝7時，PEI對Cu²⁺、Zn²⁺的絡合容量分別為K_Cu＝0.10mgCu²⁺/mgPEI，K_Zn＝0.06mgZn²⁺/mgPEI。并進一步說明：由于銅、鋅二元混合溶液與PEI絡合容量不同，因此有實現混合物分離的可能性，當pH＝5.8時，分離因子最大可達18。這就說明了水溶性聚合物對不同多價離子絡合性能是不同的，而對產生硬度的鈣鎂離子的絡合的研究還未見有報道，其應用更是一片空白。

發明內容

本發明的目的是：本發明為了解決常規方法凈化飲用水對水中硬度去除效果差，出水水質達不到要求的問題，而提出了一種降低飲用水中硬度的方法，采用絡合強化陶瓷膜過濾技術凈化飲用水，為飲用水凈化領域提供一項經濟可行的技術。

本發明的方案如下：