水垢的形成
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水垢的个人总结
水垢是由水中所溶解的钙、镁等离子在装置表面积聚形成的沉淀物。
水垢在世界各地
的自来水中都普遍存在,尤其是硬水地区。
水垢不仅会影响设备的使用寿命和效率,
还会影响水质和家居卫生。
个人总结如下:
1. 水垢的形成:水中的硬度物质在受热或蒸发的过程中,会结晶并沉积在容器表面,
形成水垢。
2. 影响设备寿命:水垢会影响设备的工作效率,降低设备的使用寿命。
例如,热水器、咖啡机、水壶等加热设备中的水垢会导致加热元件的散热功能下降,从而增加能耗和
损坏设备。
3. 影响水质和家居卫生:水垢会影响水质,使水中的味道变差,并在水壶、水龙头、
淋浴头等设备中积聚细菌和污垢,影响家居卫生。
4. 防止水垢的方法:可以采取一些措施来防止水垢的形成,如使用软水器对水进行过滤,定期清洁家电设备,使用专业除垢剂清洁设备,选择使用不会产生水垢的设备等。
总之,水垢对设备、水质和健康都会带来负面影响,因此我们应该采取措施来预防和
清除水垢。
这样可以延长设备的使用寿命,改善水质和保持家居卫生。
水垢的形成、危害及清除文章出处:-本站会员发布时间:2006-03-10水垢的形成、危害及清除给水中杂质进入锅炉后 , 随着水温不断地升高或蒸发浓缩在锅内受热面水侧金属表面上生成的固体附着物称为水垢。
一、水垢的形成1. 受热分解含有暂时硬度的水进入锅炉后 , 在加热过程中 , 一些钙镁盐类受热分解 , 从溶于水的物质转变成难溶于水的物质 , 附着于锅炉金属表面上结为水垢 , 钙和镁盐类分解如下 :ca(HC03)2 →CaC03 ↓ +H2O+C02↑Mg(HC O)2→MgC03+H2O+C02↑MgC03+H2O → Mg(OH)2↓+c02↑2. 某些盐类超过了其溶解度由于锅水的不断蒸发和浓缩 , 水中的溶解盐类含量不断增加 , 当某些盐类达到过饱和时 , 盐类在蒸发面上析出固相 ,结生水垢。
3. 溶解度下降随着锅水温度的升高 , 锅水中某些盐类溶解度下降 , 如CaS04 和 CaSi03 等盐类。
4. 相互反应给水中原溶解度较大的盐类和锅水中其他盐类、碱反应后 , 生成难溶于水的化合物 , 从而结生水垢。
一些盐和碱相互反应如下 :/ Ca(HC03)2+2NaOH=CaC03 ↓ +N4C03+H20CaCl2+Na2C03=CaC03↓+2NaCl5. 水渣转化当锅内水渣过多时 , 而且又粘 , 如 Mg (OH)2 和 Mg3(P04)2 等 , 如果排污不及时 , 很容易由泥渣转化为水垢。
二、水垢的分类1. 碳酸盐水垢 :是以钙簇的碳酸盐为主要成分的水垢 , 包括氢氧化缕 , 其中CaC03>50 × 10-2.硫酸盐水垢 : 是以硫酸钙为主要成分的水垢 , 其中CaS04>50 × 10-2 。
3. 硅酸盐水垢 : 当水垢中的Si02>20 × 10-2 时 , 属于这类水垢。
4. 混合水垢 : 这种水垢有两种组成形式 : 一种是钙簇的碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐以及氧化铁等组成的混合物 , 难以分出哪一种是主要成分 ; 另一种是各种水垢以夹层的形式组成为一体 , 所以也很难指出哪一种成分是主要的。
水垢的主要成分以及去除方法水垢,是指水中所溶解的钙、镁离子在热水或蒸发后结晶沉淀在容器表面所形成的白色或黄色沉淀物。
水垢不仅会影响容器的外观,还会影响水质和使用寿命。
因此,了解水垢的主要成分以及去除方法,对于日常生活中的清洁和维护至关重要。
水垢的主要成分。
水垢的主要成分是碳酸钙和碳酸镁。
在水中,当碳酸钙和碳酸镁溶解时,随着水的蒸发或加热,它们会结晶沉淀在容器表面,形成水垢。
水垢的形成与水的硬度有关,水的硬度越高,水垢的形成速度越快。
水垢的去除方法。
1. 使用醋。
醋是一种常见的酸性溶液,可以有效溶解水垢。
将醋倒入容器中,浸泡一段时间后,用刷子或布擦拭,水垢就会被溶解并清除掉。
需要注意的是,使用醋去除水垢时,要避免使用金属容器,因为醋会对金属产生腐蚀作用。
2. 使用柠檬。
柠檬含有丰富的柠檬酸,也是一种酸性溶液,可以溶解水垢。
将柠檬切片或挤出柠檬汁,涂抹在水垢处,静置片刻后,用刷子或布擦拭,水垢就会被清除掉。
与醋一样,柠檬也不宜与金属容器接触。
3. 使用专业清洁剂。
市面上也有各种专业的清洁剂,可以专门用于去除水垢。
这些清洁剂通常含有强酸性成分,能够迅速溶解水垢,并且对容器没有腐蚀作用。
使用时,按照说明书上的方法进行操作,可以轻松去除水垢。
4. 预防为主。
除了去除水垢,预防水垢的形成也非常重要。
可以定期对容器进行清洗,避免水垢长时间堆积。
另外,可以安装水软化设备,通过去除水中的钙、镁离子,减少水垢的形成。
总结。
水垢的主要成分是碳酸钙和碳酸镁,它们在水中结晶沉淀形成水垢。
针对水垢的去除,可以使用醋、柠檬或专业清洁剂,也可以通过预防措施减少水垢的形成。
在日常生活中,要定期清洗容器,保持清洁,并注意水质的硬度,以减少水垢的困扰。
希望以上方法可以帮助您有效去除水垢,保持容器的清洁和美观。
水垢的形成及处理方法水垢是由于水中溶解的钙、镁等阳离子与碳酸根离子、碱性离子结合形成的固体沉淀物。
水中的钙、镁溶解度较低,当水温度升高或长时间加热后,离子浓度超过水的溶解能力,就会发生结晶反应,形成水垢。
处理水垢的方法有物理方法和化学方法两种。
物理方法:1.清理水垢:对于一些设备和管道已经出现水垢的情况,可以采用手工或机械清理的方法将水垢物理去除。
可以使用刮棒、刷子、高压水枪等工具进行清理。
但这种方法只能是暂时的解决办法,无法从根本上阻止水垢的形成。
2.电子除垢:电子除垢技术是利用高频交变电场作用于水体中的钙、镁离子,使其分解为微颗粒悬浮物而不结晶成水垢,减轻水垢沉积的程度。
这种技术不会对水质产生负面影响,使用方便、环保。
但其效果会受到水流速度、水温、水质等因素的影响。
3.离子交换:离子交换是利用树脂吸附水中的钙、镁离子,释放出等量的钠离子。
树脂对钙、镁具有选择性吸附作用,可有效阻止水垢的形成。
但这种方法需要定期更换树脂,成本较高。
化学方法:1.酸洗:使用酸类溶液进行清洗设备和管道内的水垢。
常用的酸洗剂有盐酸、硫酸等。
酸洗能够分解水垢,使其变为可溶性盐类,方便清除。
但酸洗需要小心操作,使用后需要彻底冲洗,以防止酸残留对设备产生腐蚀影响。
2.缓蚀剂:缓蚀剂是一种添加剂,能够与水中的钙、镁离子结合形成溶解度较高的络合物,延缓水垢生成。
缓蚀剂通常添加在水处理系统中,通过循环流动将水垢转化为溶解性盐类,减轻水垢沉积的程度。
但缓蚀剂的效果有一定限制,适用范围有限。
综上所述,针对水垢的处理方法有物理方法和化学方法两种,可以根据实际情况选择合适的方法进行处理。
了解水垢的形成原因并采取相应的预防措施也是重要的,例如控制水温、增加水的流速、使用软化水设备等,可以减少水垢的形成。
水垢的形成和防止水垢和水渣在热力设备内受热面水侧金属表面上生成的固态附着物叫水垢。
水垢是一种牢固附着在金属壁面上的沉积物,它对热力设备的安全经济运行有很大危害,结水垢的现象是热力设备水质不良所引起的一种故障。
除了水垢以外,在锅炉和热力设备的水中,还可能析出一些固体物质,这些固体物质有的以悬浮物状态存在于水中,也有以沉渣和浮渣状态沉积在热力设备水流流动滞缓的各个部位,例如锅炉汽包底部,水冷壁下联箱底部以及各个热交换器,各种水箱底部等。
这些呈悬浮状态和沉积状态的物质叫做水渣。
热力设备内的水垢,其外观,物性和化学组成等特性因水垢生成部位不同、水质不同以及受热面负荷不同等原因而有很大差异。
例如,有的水垢坚硬,有的水垢较软,有的水垢较密,有的多孔隙,有的紧紧的与金属连在一起,有的与金属表面的联系较疏松。
水垢的颜色也各不相同。
为了研究水垢产生的原因,找出防垢的方法,除了应该仔细地观察各个部位水垢的外观特征之外,最重要的是确定水垢的化学组成。
组成水垢的化学组成一般比较复杂,它不是一种简单的化合物。
而是由许多的化合物混合组成的。
为确定水垢的化学组成应做以下两方面的工作。
(1)成分分析通常用化学分析的方法确定水垢的化学成分。
水垢的化学分析结果,一般以高价氧化物的重量百分率表示。
表10-3和表10-4是两例锅炉水冷壁管内水垢的化学分析结果。
表10-3 某高压锅炉内水垢的化学分析结果表10-4 国外某高参数大容量锅炉内水垢的化学分析结果用高价氧化物表示水垢的化学成分,既便于计算、分析结果又比较接近于水垢中各物质存在的真实情况。
水垢中各种物质主要是以金属氧化物个各种盐类物质存在的。
大多数金属氧化物如:Na2O、CaO、MgO、CuO等都是碱性氧化物,大多数非金属氧化物如:SO3,CO2, SiO2,和P2O5等都是酸性氧化物。
酸性氧化物和碱性氧化物互相化合可以生成盐,例如:CaO+ CO2=CaCO3↓。
当然这种表示方法也会带来偏差,例如:水垢中的铁可能以Fe3O4或FeO存在,水垢中的铜可能以Cu2O或Cu存在,而化学结果都以它们的最高价氧化物Fe2O3和CuO表示,这就会使分析结果偏大。
水垢是如何形成的水垢是一种在水壶和锅炉以及保养不好的热水中央加热系统内壁中坚硬的,灰白色或黄白色的白垩沉积物。
下面由店铺为你详细介绍水垢的相关知识。
水垢是如何形成床的:水垢形成含有钙(Ca)镁(Mg)盐类等矿物质的水叫做“硬水”。
河水、湖水、井水和泉水都是硬水。
自来水是河水、湖水或者井水经过沉降,除去泥沙,消毒杀菌后得到的,也是硬水。
刚下的雨雪,水里不含矿物质,是“软水”。
水烧开后,一部分水蒸发了,本来不好溶解的硫酸钙(CaSO4,石膏就是含结晶水的硫酸钙)沉淀下来。
原来溶解的碳酸氢钙(Ca(HCO3)2)和碳酸氢镁(Mg(HCO3)2),在沸腾的水里分解,放出二氧化碳(CO2),变成难溶解的碳酸钙(CaCO3)和氢氧化镁(Mg(OH)2)也沉淀下来,有时也会生成MgCO3。
这样就形成了水垢。
用硬水洗衣服的时候,水里的钙镁离子和肥皂结合,生成了脂肪酸钙和脂肪酸镁的絮状沉淀,这就是“豆腐渣”的来历。
在硬水里洗衣服,浪费肥皂。
水壶里长了水垢,不容易传热,浪费燃料。
这些对于一个家庭来说,浪费还不算严重。
对于工厂来说,问题就大啦。
工厂供暖供汽用的大锅炉,有的每小时要送出好几吨蒸汽,相当于烧干几吨水。
据试验,一吨河水里大约有1.6公斤矿物质;而一吨井水里的矿物质高达30公斤左右。
一天输送几十吨蒸汽,硬水在锅炉内壁沉积出的水垢数量,又该多么惊人!大锅炉里结了水垢,好比锅炉壁的钢板和水之间筑起一座隔热的石墙。
锅炉钢板挨不着水,炉膛的火一个劲地把钢板烧得通红。
这时候,如果水垢出现裂缝,水立即渗漏到高温的钢板上,急剧蒸发,造成锅炉内压力猛增,就要发生爆炸。
锅炉爆炸的威力,不亚于一颗重磅炸弹!可见水垢的危害,决不能等闲视之!因此,在工厂里,往往在水里加入适量的碳酸钠(俗名苏打),使水中的钙镁盐类变成沉淀除去,水就变成了软水。
使硬水通过离子交换树脂,也能除去其中的矿物质,得到软水。
家里的水壶、暖水瓶里长了水垢,怎么清除干净呢?小心地将水壶烧到刚刚要干,立即浸到凉水里。
水垢温度变化曲线水垢是由水中溶解的钙、镁和铁等金属离子以及碳酸盐和硫酸盐等盐类沉淀而成的固体物质。
在日常生活中,我们经常会遇到水垢的问题,比如水壶底部的白色结垢、浴室淋浴头的堵塞等。
而水垢的形成与水的温度有着密切的关系,下面将详细介绍水垢温度变化曲线。
随着温度的升高,水垢的形成速度也会增加。
这是因为在较高温度下,水中的溶解性盐类会随着水的蒸发而析出,形成水垢。
实验证明,当水温超过60摄氏度时,水垢的形成速度明显加快。
因此,高温地区的水垢问题往往更为突出。
水垢的形成过程可以分为三个阶段:核化、生长和阻塞。
在核化阶段,当溶液中的浓度达到饱和时,水垢的微小晶核开始形成。
随着温度的升高,这些晶核会逐渐生长并聚集在一起,形成可见的水垢。
最终,在阻塞阶段,水垢会覆盖在各种容器和管道的表面,不仅影响水的流动,还容易造成设备的老化和损坏。
为了解决水垢问题,我们需要了解水垢在不同温度下的变化规律。
根据实验数据和统计分析,可以得出以下结论:首先,在温度较低的情况下,水垢的形成速度较慢。
这是因为低温下水的溶解度较高,溶解性盐类中的离子比较容易保持在溶液中,不容易析出。
其次,在适中温度范围内,水垢的形成速度较快。
这是因为温度的升高会加快水分子的运动速度,使水中的溶解性盐类离子更容易与其他分子结合而形成水垢。
最后,在过高温度下,水垢的形成速度反而会减慢。
这是因为高温下水的蒸发速度增加,使溶液中的溶解性盐类浓度降低,从而减少水垢的形成。
综上所述,水垢的形成与水的温度密切相关。
了解水垢温度变化曲线对我们解决水垢问题、保护设备和提高生活质量非常重要。
在实际应用中,我们可以根据温度的变化,采取适当的措施,如使用除垢剂、加热器具进行清洁等,以减少水垢的生成,从而延长设备使用寿命,提高我们的生活品质。
较低温度下弱结垢的原因
在较低温度下出现弱结垢的原因可能有多种,以下是一些可能的因素:水中溶解的盐类:水中的溶解盐类,如碳酸盐、硫酸盐和氯化物等,在低温下可能会结晶析出,形成水垢。
这些盐类在水中的浓度越高,结垢的风险就越大。
水的硬度:水的硬度指的是水中钙、镁等离子含量。
硬水中的钙、镁离子更容易与水中的其它离子结合形成沉淀物,从而导致结垢。
水的PH值:水的PH值会影响水垢的形成。
如果水的PH值偏低,即酸性较强,那么水中的碳酸钙等物质更容易溶解,形成水垢。
相反,如果水的PH值偏高,即碱性较强,则可以抑制水垢的形成。
流速和流向:流速和流向也是影响水垢形成的重要因素。
如果流速过慢或流向突变,会导致水中的悬浮颗粒和杂质在某处沉积下来,形成水垢。
管道材质:管道的材质也会影响水垢的形成。
有些材质,如铜、铁等,容易与水中的离子发生反应,形成沉淀物,从而导致结垢。
综上所述,较低温度下出现弱结垢的原因可能涉及到水的多个方面,包括溶解盐类、硬度、PH值、流速和流向以及管道材质等。
为了预防和控制水垢的形成,需要综合考虑这些因素,采取相应的措施。
⽔壶⽔垢原理⼀、引⾔⽔壶中的⽔垢,是⼀种常⻅的现象,尤其在硬⽔地区更为普遍。
⽔垢的形成,是由于⽔中所含的矿物质与⽔壶材料发⽣反应,逐渐沉积形成的。
了解⽔垢的原理,有助于我们更好地预防和清除⽔垢,提⾼⽣活品质。
⼆、⽔垢的化学原理1.⽔中的矿物质⽔垢的形成,与⽔中所含的矿物质紧密相关。
⾃来⽔中常⻅的矿物质包括钙、镁、铁、锰等离⼦。
这些矿物质⼤多以溶解状态存在,但随着⽔温、压⼒等环境因素的变化,部分矿物质会逐渐沉积,形成⽔垢。
2.⽔壶材料的化学性质⽔垢的形成,也与⽔壶材料的化学性质有关。
常⻅的⽔壶材料如不锈钢、玻璃、陶瓷等,在不同的条件下,可能会与⽔中的矿物质发⽣反应,从⽽形成⽔垢。
例如,不锈钢⽔壶在⾼温、酸性条件下,容易发⽣氧化反应,形成氧化铁⽔垢。
三、⽔垢的形成过程1.初始阶段在⽔壶初次使⽤时,由于新壶表⾯的粗糙度较⾼,容易吸附⽔中的矿物质。
这些矿物质会附着在⽔壶表⾯,形成⼀层薄膜。
2.沉积阶段随着使⽤时间的延⻓,⽔中的矿物质不断沉积在薄膜上,逐渐形成⾁眼可⻅的⽔垢。
这个阶段的速度与⽔温、⽔质、⽔壶材料等因素有关。
3.成熟阶段当⽔垢达到⼀定厚度时,由于其⾃身的⽣⻓规律,⽔垢会逐渐停⽌沉积,达到⼀个相对稳定的平衡状态。
四、预防与清除⽔垢的⽅法1.使⽤软⽔硬⽔中的矿物质是形成⽔垢的主要来源。
通过使⽤软⽔或纯净⽔,可以⼤⼤降低⽔垢的形成。
但软⽔可能含有其他有害物质,需谨慎选择。
2.控制⽔温⾼温是促进⽔垢形成的重要因素。
因此,在使⽤⽔壶时,应尽量避免⻓时间的⾼温加热,尤其是不要让⽔壶空烧。
3.酸碱调节通过加⼊酸或碱,调节⽔的酸碱度,可以影响⽔垢的形成。
例如,加⼊⻝醋可以降低⽔的酸碱度,从⽽减少⽔垢的形成。
但这种⽅法需谨慎使⽤,避免对⼈体造成伤害。
4.机械清除法对于已经形成的⽔垢,可以采⽤机械清除法。
常⻅的⼯具包括清洁球、清洁布等。
在清除时应注意不要损坏⽔壶表⾯。
五、结论⽔垢的形成是⼀个复杂的化学过程,涉及多种因素相互作⽤。
一、水垢的成因
工业锅炉以及家庭用的烧水壶,使用一段时间后在金属表面就会结成水垢,这是由于水中溶有一定数量的钙镁盐类,如碳酸氢盐、碳酸盐、硫酸盐、氯化物、硅酸盐、磷酸盐等同的还含有泥沙和有机物等。
这些盐类在受热过程中发生物理和化学变化而形成水垢。
水中含有的碳酸氢钙在水温升高过程中会分解生成难溶的碳酸钙:
Ca(HCO3)2==△==CaCO3+C02↑+H20
碳酸氢镁也会分解生成碳酸镁,它在水中不稳定会转化成溶解度更小的氢氧化镁沉淀,因此水垢中还含有少量氢氧化镁。
在碱性条件下,碳酸氢钙会发生如下反应生成碳酸钙:
Ca(HCO3)2+20H1-====CaCO3+2H2O+CO2-3
此时,如水中含有较多的氯化钙时也会发生如下的生成碳酸钙的沉淀:
CaCl2+C02-3====CaCO3↓+2C1-
当水中溶有过量的磷酸盐时,氯化钙也会转化成溶解度很小的磷酸钙。
2P03-4+3CaCl2--Ca3(PO4)2↓+6Cl-
通常水垢的主要成分是碳酸钙和磷酸钙。
水中还溶解有一定数量的硫酸钙;硅酸钙等其他无机盐类,随着水的蒸发,它们在水中浓度加大,当其浓度超过溶解度之后也会生成沉淀,并沉积在传热表面上。
在工业锅炉中金属表面的铁锈和铜锈等锈垢也会转化成水垢的成分。
由于水垢大都由无机盐组成,故称为无机垢,而且这些水垢结晶致密,比较坚硬,所以又称为硬垢。
实际水垢的成分相当复杂而且成分随着水质情况的不同而变化,所以对不同地区的水垢应作具体分析。
通常根据水垢的主要成分将它分为碳酸盐水垢;硫酸盐水垢,磷酸盐水垢,硅酸盐水垢和锈垢几、大类。
表3—4是用X—射线法测得的各种坚硬水垢的组成。
表3-4 X—射线反射法测得水垢成分
在锅炉受热内部和冷却水热交换系统内部积存水垢都是有害的,其危害性主要表现在以下几方面。
(1)增加热损失和燃料消耗通常工业锅炉每结lmm厚水垢,热效率要降低5%。
中国工业锅炉和采暖锅炉的年燃煤量占煤炭总用量垢,发电锅炉的燃煤量占煤炭总用量毵i以工业锅炉和,采暖锅炉平均结垢厚度方lmm,发电锅炉与腐蚀产物平均厚度为0.5mm计算,则将造成45Mt/a的燃料损失,而如果做好防垢清洗工作每年至少可节约45亿元的燃煤费用。
(2)降低受热面的金属强度钢材的机械强度随温度升高而降低,因此各种钢材都有斗定的最高允许使用温度,如碳钢的最高允许使用温瘦为490*C。
清洁的锅炉管壁传热中,钢铁弓I起金属的温度升高为6℃/mm,而水垢引起的金属温度升高可达:6585℃/mm。
因此当锅炉受热而内表面结有导热性差的水垢时,为保持锅炉水有同样温度,水冷壁管将必须加热到更高的温度,易造成钢材的局部过热、变形、龟裂甚至爆炸。
(3)锅炉的利用率降低由于水垢造成产气率下降,需要定期清除水垢,势必造成停产而给生产带来损失。
(4)缩短锅炉使用寿命水垢生成导致热交换管工作温度升高,使锅炉管水侧的氧化加剧必然缩短锅炉使用寿命。
(5)增加燃煤对大气污染由于水垢使锅炉传热效率下降,不仅使热损失增加,而且将排放出更多烟尘、二氧化硫及其他有害物质,加重对大气的污染。
(6)降低热交换系统效率,增加冷却水用量由于水垢的生成,传热效率下降,为保证设计要求的冷却效率,必然要加大冷却水耗用量。
(7)增加管内水流阻力有时甚至堵塞管线水垢在管内沉积,减少了水流的截面积,增大了水流阻力,增加了动力消耗,降低各种工业设备的生产能力。
四、防止水垢生成的方法
由于最常见的水垢是碳酸盐水垢,而它的形成与水中含有的碳酸氢盐含量有直接关系,因此为防止在锅炉中形成碳酸盐水垢必须在水进入锅炉之前对水进行处理,降低水的暂时硬度(即碳酸氢钙、镁的含量)。
一般把含有钙、镁离子较多的水称为硬水。
而把碳酸氢钙,碳酸氢镁含量称为暂时硬度,把硫酸钙、硫酸镁、氯化钙、氯化镁的含量称为永久硬度。
通常采用以下方法消除水的硬度。
1.硫酸中和法
在水中加入适量硫酸,使水中碳酸氢盐转变成硫酸盐,把水中的暂时硬度转变成永久硬度,从而防止碳酸钙垢生成;而水中硫酸钙含量低于1000mg儿时,它也不会形成水垢。
但由于加入硫酸会腐蚀设备,通常只在小容量情况下使用。
反应式为:
Ca(HCO3)2+H2SO4====CaSO4+2H2O+2C02↑
2.石灰沉淀法
这是—种古老的化学软化水方法,石灰价廉,能够降低水的碱度和硬度,而且有部分除硅的作用。
加入.石灰可以消除水的暂时硬度。
Ca(HC03)2+Ca(OH)2====2CaCO3↓+2H20
Mg(HCO3)2+2Ca(OH)2====2CaCO3+d-Mg(OH)2+↓十2H2O
3.离子交换树脂软化水
当水通过装有钠型强酸型阳离子交换树脂时,钙镁离子将被树脂中的钠离子置换下来,使水成为不含钙镁离子的软化水。
对于含钙镁离子较多,硬度较大的水可采取多级串联方式经过多次离子交换,使水叫钙镁离子浓度降低到0.015mmol/L以下。
也可以把离子交换树脂处理与电渗析器或反渗透器联用去除钙镁离子达到软化水目的。
4.加阻垢剂(水质稳定剂)的方法
对碳酸钙等微溶盐的结晶沉淀过程研究表明,当溶液中微溶盐的浓度超过其溶解度时并不立即结晶,而是存在一个过饱和浓度的介稳区域,此时溶液中虽然有微溶盐的微晶核形成,但晶核并未长大,在介稳区域并不会形成水垢。
因此通过加入阻垢剂的方法扩大介稳区域就可以达到防止水垢生成的目的。
阻垢剂的作用是吸附于晶核,阻碍微晶核的进一步长大或使晶体结构发生变形变得疏松膨胀不易聚沉。
目前使用较广的无机阻垢剂是磷酸三钠和六偏磷酸钠,它们可以使进入锅炉的少量硬度盐形成水合磷灰石,暂时失去附壁成垢能力。
使用的有机阻垢剂是膦酸盐和低摩尔质量的聚羧酸。
其中聚羧酸型阻垢剂典型代表是水解聚马来酸酐(HPMA),它有使微溶盐晶核的晶格变形的作用。
膦酸盐的典型代表是乙工胺四亚甲基膦酸(EDTMP)和次氨基三亚甲基膦酸(ATMP),它们有吸附在微溶盐晶核表面阻止晶体生长的作用。
两种有机阻垢剂可以复配使用。
无机阻垢剂和有机阻垢剂配合使用可以减低用量达到较好效果。
五、溶解去除水垢的方法
对在锅炉上已形成的水垢通常用化学试剂加以清除,不同类型的水垢需用不同的试剂。
1.碳酸盐垢
碳酸盐垢易溶于强酸中并冒出二氧化碳气泡,其溶解反应方程式为:
CaCO3+2H+====Ca2++H20+C02↑
Mg(OH)2+2H+====Mg2++2H2O
只要生成的钙镁盐有较大溶解度的酸都可以用来溶解碳酸盐垢,通常使用最多的是盐酸,因为GaGl:、MgCl:、溶解度大而且盐酸价格便宜。
由于CaSO+溶解度较小,在洗较厚的碳酸盐垢时,不宜用硫酸。
对于结有碳酸盐垢的不锈钢基底材料,为防止对不锈钢的腐蚀不宜用盐酸,而常用币肾酸;
在要求不停车清洗碳酸盐垢时可用EDTA螯合剂与Ca2+组成高度稳定的可溶性络合物使水垢逐渐溶解去除。
2.磷酸盐水垢
强酸可把磷酸盐转化成可溶性的磷酸二氢盐。
因此可用强酸溶解磷酸盐水垢,转化溶解反应为:
Ca3(P04)2+4HCl====Ca(H2PO4)2+2CaCl2
Ca3(P04)2+4HNO3====Ca(H2PO4)2+2Ca(NO3)2
由于硫酸钙溶解度较低,在水垢较厚时,不宜使用硫酸来溶解磷酸盐水垢。
3.硫酸盐水垢
硫酸钙不能用加强酸的方法使之溶解,而是应用烧碱处理,其机理为:
CaSO4+2NaOH====Ca(OH)2+Na2S04
氢氧化钠对硫酸钙垢不仅有溶解作用也有剥蚀作用,一般工业上用20%NaOH对硫酸钙垢进行浸泡处理。
如某炼油厂锅炉内硫酸钙结垢严重,管道内有40%空间被堵死,垢的平均厚度达15mm,用20%NaOH常温浸泡六天,约70%的垢被去除,再用20%NaOH’常温浸泡三天,全部垢都被清除。
对于碳酸钙和硫酸钙混合垢,单独用酸或碱处理,效果都不好,而用酸碱交替处理效果较好。
如用10%HCl先处理去除碳酸钙后,用清水洗净,再用20% NaOH处理硫酸钙垢,效果较好。
4.硅酸盐垢
如果水中二氧化硅含量过高,加上水的硬度较大时,SiO2-3易与水中Ca2+、Mg2+离子形成传热系数很低的硅酸钙、硅酸镁水垢,在酸性条件下也会形成胶状的硅酸水垢:Mg2++SiO2-3====MgSi03
SiO2-3+2H+====H2SiO3=Si02·2H2O
硅酸盐垢一旦生成就不能用一般酸洗方法清洗+而要用酸碱交替的方法先使MgSiO3。
转化为H2SiO3,再使H2SiO3,转化为易溶于水的Na2Si03去除
H2SiO3+2NaOH====Na2SiO3+2H20
尽管如此,清洗效率仍然很低。
在硅酸盐垢中含有Al”、Fe3+等金属离子,清洗就更困难。
用氢氟酸清洗效果较好,但其毒性较大而且容易造成设备的点蚀晶间腐蚀。
为了避免硅酸盐垢的生成,要把锅炉冷却水中SiO2含量限制在150~170mg/kg,但当镁的含量大于40mg/kg并与极高含量的钙共存时仍会生成硅酸镁水垢。
为去除硅酸盐水垢常采用热浓碱煮或氢氟酸洗的方法。
其反应式如下:
Si02+2NaOH==△==Na2SiO3+H20
SiO2+4HF====SiF4+2H20
CaSiO3+6HF====CaSiF6+3H20
MgSiO3+6HF====MgSiF6+3H20。