為什么石灰軟化不能去除非碳酸鹽硬度？
【無錫水處理設備http://m.dtxxz.cn】石灰軟化法是水處理中用于降低水質硬度的常用方法，但它只能有效去除碳酸鹽硬度（又稱“暫時硬度”），而對非碳酸鹽硬度（又稱“永久硬度”）基本無效。這背后的原因與水中的離子組成及石灰所引發(fā)的化學反應密切相關，其核心在于石灰（Ca(OH)?）提供的氫氧根離子（OH?）無法與非碳酸鹽硬度對應的陰離子形成沉淀。
1. 理解兩類硬度
碳酸鹽硬度： 主要由鈣和鎂的碳酸氫鹽構成，如 Ca(HCO?)? 和 Mg(HCO?)?。這部分硬度在加熱煮沸時會分解生成碳酸鈣/氫氧化鎂沉淀而被去除（這也是“暫時”名稱的由來）。
非碳酸鹽硬度： 主要由鈣和鎂的硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽等構成，如 CaSO?, CaCl?, MgSO?, MgCl? 等。這部分硬度在加熱煮沸時不會沉淀析出（故稱“永久”）。
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2. 石灰軟化的核心反應
石灰軟化主要依靠投加熟石灰 Ca(OH)?。其主要目標是：
去除碳酸鹽硬度：
第一步： Mg(HCO?)? + 2Ca(OH)? → Mg(OH)?↓ (沉淀) + 2CaCO?↓ (沉淀) + 2H?O
或者更常見的是：
碳酸氫鎂首先被轉化為碳酸鎂： Mg(HCO?)? + Ca(OH)? → MgCO? + CaCO?↓ + 2H?O
但碳酸鎂 (MgCO?) 溶解度相對較高，需要進一步與石灰反應生成更難溶的氫氧化鎂沉淀： MgCO? + Ca(OH)? → Mg(OH)?↓ (沉淀) + CaCO?↓ (沉淀)
關鍵點： 以上反應能夠發(fā)生并生成沉淀，是因為石灰提供的 OH? 能與 HCO?? 結合，或者與 Mg2? 結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：
Ca(HCO?)? + Ca(OH)? → 2CaCO?↓ (沉淀) + 2H?O
這個反應將溶解的 Ca(HCO?)? 轉化為不溶的碳酸鈣 (CaCO?) 沉淀，通過沉淀過濾即可去除水中的鈣離子 (Ca2?) 和對應的碳酸氫根 (HCO??)。
與鎂的碳酸氫鹽反應 (需要兩步)：
去除游離二氧化碳 (CO?)：
CO? + Ca(OH)? → CaCO?↓ + H?O
這步很重要，因為 CO? 會干擾后續(xù)的沉淀反應。
3. 為何無法去除非碳酸鹽硬度？
非碳酸鹽硬度對應的鹽類主要是鈣和鎂的硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽等。當向含有這些鹽的水中加入石灰 Ca(OH)? 時：
鈣的非碳酸鹽硬度 (如 CaSO?, CaCl?)：
CaSO? + Ca(OH)? → ... 沒有沉淀生成！
CaCl? + Ca(OH)? → ... 沒有沉淀生成！
反應無法向右進行。因為石灰本身溶解提供的陽離子就是 Ca2?，而 CaSO? 和 CaCl? 中的陰離子 SO?2? 和 Cl? 無法與 Ca2? 或 OH? 結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為石灰的加入而增加。
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？ 從反應式看，鎂離子 (Mg2?) 確實被轉化成了氫氧化鎂 (Mg(OH)?) 沉淀而去除。但是！
這個反應雖然去除了鎂離子 (Mg2?)，但同時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）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
石灰軟化去除碳酸鹽硬度的本質是利用 OH? 與 HCO?? 反應生成 CO?2?，或者直接與 Mg2? 反應，形成溶解度極低的 CaCO? 和 Mg(OH)? 沉淀。
對于非碳酸鹽硬度：
鈣的非碳酸鹽硬度： 加入石灰（Ca(OH)?）無法引入能與之形成沉淀的陰離子（如 CO?2?）。石灰中的 OH? 對 SO?2?、Cl?、NO?? 等陰離子無效。反應無法發(fā)生，硬度無法去除。
鎂的非碳酸鹽硬度： 雖然可以通過生成 Mg(OH)? 沉淀去除 Mg2?，但同時等量地產生了鈣的非碳酸鹽硬度。凈效果是水中總硬度（以 CaCO? 計）不變，只是硬度成分發(fā)生了轉化（Mg 硬度 → Ca 硬度）。純水設備，實驗室純水設備, 無錫純水設備,無錫水處理設備，無錫去離子水設備, 醫(yī)用GMP純化水設備。 半導體超純水設備。
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