Термическое умягчение воды. Химическая прочность и стойкость плохо-растворимых солей жесткости (соли двух валентных катионов в основном кальция (Са2+) и магния (Mg2+)) уменьшается при повышении температуры жидкости. При росте температуры воды до 120-200 °С с большой жесткостью, например, 17 мг экв/л, соли жесткости выпадают в осадок и таким образом, снижается карбонатная жесткость воды в 620-3700 раз. Типичный пример термического умягчения воды чайник, при кипячении жесткой воды образуется накипь, и жесткость воды понижается.
Реагентное умягчение воды. При этом способе очистки воды ионы Ca+2 и Mg+2 связываются различными веществами в нерастворимые соединения. В качестве реагентов для умягчения воды в системах охлаждения двигателей могу быть использованы каустическая сода NaOH, тиофосфат натрия NaPO4∙12H2O, хромпик K2CrO7 или Na2CrO7, порошок Трилон Б и т.д.
Безреагентное умягчение воды – магнитное воздействие. Магнитная обработка воды применяется с середины прошлого века. Данный метод очистки воды не умягчает воду, не снижает ее жесткость, а предотвращает выпадение накипи, карбонатных отложений. Данный метод используется, где умягчение воды не является самоцелью. Но данный метод нашел ограниченное применение в водоподготовке и применяется только при водоподготовке технической воды в редких случаях.
Рис. 1 - Ионообменные смолы-ионный обмен
При небольших превышениях жесткости воды применяют натрий – катионитовую смолу или другие разновидности ионообменных смол. При прохождении жесткой воды через катионообменную смолу происходит обмен катионов Ca+2 и Mg+2 на катионы Na+, которые входят в состав смолы, таким образом, катионы Ca+2 и Mg+2 остаются на смоле, а катионы Na+ переходят в умягчаемую воду. Со временем все катионы Na+ обмениваются на катионы жесткости, катионообменная смола теряет способность умягчать воду и ее необходимо регенерировать. Для этого смола промывается раствором поваренной соли NaCl, в результате чего происходит процесс, обратный умягчению: катионы натрия переходят в состав смолы, при этом вытесняя катионы кальция и магния в промывную воду, сливаемую в дренаж (канализацию). После этого обогащенная натрием смола становиться вновь готовой к умягчению.
Рис. 2 - Умягчение воды на установках обратного осмоса и нанофильтрации
Обратным осмосом называют метод разделения растворов. Если раствор (очищаемую воду) подать под давлением 3–8 МПа на полупроницаемую мембрану, то вода профильтруется через поры, а растворенное вещество останется. Данный эффект достигается из-за маленького размера пор мембран обратного осмоса и нанофильтрации 0,001 мкм – 0,0001 мкм, через которые не просачиваются молекулы включающие в свой состав ионы жесткости.
Эффективность обратного осмоса оценивают по селектив-ности мембраны - способности удерживать ионы и молекулы разного размера, а также по удельной производитель-ности единицы поверхности. Сегодня синтезированы полимерные мембраны с широким диапазоном размеров пор и высокой механической прочностью.