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水質穩定指數
碳酸鈣在造成結垢的主要原因之一,除此以外還用磷酸鈣垢和硅酸鹽垢。
在水——碳酸鹽系統中:
當水中的碳酸鈣含量超過其飽和值時,就會出現碳酸鈣沉淀——表現出結垢性
當水中的碳酸鈣含量低于其飽和值時,則水對碳酸鈣具有溶解的能力,能夠將已經沉淀的碳酸鈣溶解于水中——表現出腐蝕性
這兩種水都是不穩定的水。
腐蝕性的水: 對于砼或鋼筋砼材質的管道,可以把輸水管壁中的碳酸鈣溶解出來;對于金屬管,則是溶解掉原先沉積在金屬表面的碳酸鈣,使金屬裸露于水中,產生腐蝕。
1、 LSI飽和指數
碳酸鹽溶解在水中達到飽和狀態時存在著如下的平衡關系:
如果碳酸鈣在水中呈飽和狀態,則上述反應處于平衡狀態,重碳酸鈣既不分解成碳酸鈣,碳酸鈣也不會繼續溶解,此時水的pH值稱為飽和pH值。表示為pHs。
根據實際水的pH值與pHs的差值來判斷水垢的析出,此差值稱為LSI飽和指數。
PHs水的飽和濃度
判斷指標
LSI>0:水中溶解的CaCO3量超過飽和值,產生CaCO3沉淀,產生結垢;
LSI<0:水中溶解的CaCO3量低于飽和值,溶解固相CaCO33,產生腐蝕;
LSI=0:水中溶解的CaCO3量與固相CaCO3處于平衡狀態,不腐蝕不結垢。
A——總溶解固體;B——溫度系數;C——鈣硬度系數;D——總堿度系數。
2、 RSI穩定系數
LSI飽和系數的誤判:1)對同樣的兩個LSI值不能進行穩定性的比較;如:75℃ pHs分別等于6.0和10.0,實際的pH值等于6.5和10.5,計算的LSI都等于+0.5,照此判斷均為結垢性水,但實際第一個水樣為結垢性,第二個水樣為腐蝕性。
2)當LSI在0附近,容易得出與實際相反的結論。
所以,給出一個半經驗性指數,RSI穩定指數:
判斷指標:RSI<6 結垢:RSI=6 不腐蝕不結垢;RSI>6 腐蝕
3、 其它水質穩定指數
結合實際的一些經驗性指數:
1) PSI指數 帕克瑞爾斯認為水的堿度比pH值更準確反映冷卻水的腐蝕結構傾向。
2) pHc—臨界pH值 實測的結垢水的實際pH,即臨界pH,表示為pHc
pHs是計算的,pHc是實測的。pHc一般比pHs高出1.7~2pH值單位。
當pH<pHc時,水是腐蝕性的;當pH<pHc時,水是腐蝕性的
3) ME暫時過量
ME定義式
ME表示超過溶度積所允許的CaCO3溶解量濃度,是應該從水中沉淀出來的部分,稱“暫時過量”,從上式可以解出ME,根據其為正、零或負,定性表示水的結垢、穩定和腐蝕性質。
4) DFI推動力指數
DFI=1.0,水中CaCO3恰好飽;DFI>1.0,水中溶解的CaCO3過飽和;DFI<1.0,水中CaCO3欠飽和。
4、磷酸鈣垢析出的判斷
循環冷卻水處理中常投加聚磷酸鹽,聚磷酸鹽在水中會水解成正磷酸鹽,使水中有磷酸根離子存在,它們與二價鈣離子結合,會生成溶解度很低的磷酸鈣析出,進而形成磷酸鈣水垢。
磷酸鈣析出與否,可用磷酸鈣飽和指數判斷。
pH0,pHp——循環水實際pH值、磷酸鈣飽和時的pH值(設計手冊查表得到)
Ip>0,發生結垢;Ip<0,不發生結垢。循環水加入聚磷酸鹽阻垢劑后,可控制Ip<1.5,以避免生成磷酸鈣垢。
5、 硅酸鹽垢析出的判斷
主要是硅酸鈣或硅酸鎂水垢。
鎂離子和硅酸濃度的乘積小于15000時認為不會產生硅酸鎂垢。