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工业循环水处理知识 第一部分工业循环冷却水结垢腐蚀的成因、工业循环冷却水结垢腐蚀的成因、处理理论及方法一、水质的简单分类： 1、水的成分：水中杂质的组成分为阳离子和阴离子。阳离子分为两大类：Ca2+ 、Mg2+和 K+、Na+阴离子也分为两大类：1）OH-、CO32-、HCO3-等称为 M 碱度；2）Cl-、 SO42-、NO3-等2、水的类型：根据水中阴阳离子的配合不同，可组成不同类型的水质；（主要是硬度和碱度的配合）硬度用 H 来表示，碱度用 M 来表示。 1）HM 称为碳酸盐型水 2）HM 称为非碳酸盐型水 3）MH 称为负硬水(高 K+、Na+，低 Ca2+、Mg2+) 4）M=H 称为中性盐水可用下图来表示： 3、水的 PH 值同碱度的关系 PH10 M= OH-+CO32-+HCO3- 10PH8.3 M= CO32-+HCO3- 8.3PH4.5 M= HCO3- 4、M（总）碱度和 P（分）碱度的关系： P=0 HCO3- 2PM CO32- =2P HCO3-=M—2P 2P=M CO32- =M 2PM CO32- =2(M—P) OH- = 2P-M P=M OH- 如： 我们测得水的碱度， 碱度为 5mmol/L， P 碱度为 1 mmol/L， M 那么水中 CO32- 含量为 2mmol/L， HCO3- 含量为 5-2mmol/L= 3mmol/L。 5、 PH 值同结垢倾向的关系：虽然循环水中的 Ca2+、Mg2+盐的析出是受补充水的水质和浓缩倍数而决定的，但 PH 值可改变碳酸盐碱度的形式和数量，因此循环冷却水 的结垢倾向是可由 PH 值来调整的。 溶于水的 Ca（HCO3）2 和 CaCO3 有如下平衡关系：CaHCO3)2 ←→2HCO3-＋Ca2+＋ 2H+ ＋CO32CaCO3 Ca(HCO3)2 在水中溶解度很大， 20时为 16.6g/100mlH2，而CaCO3 在 25时只有 1.79 g/100mlH2,极易沉淀。从以上平衡关系来看，H+ 起着第二平衡的作用。如水中加酸，H+增加(PH 值下降)，反应式向左上方进行，CO32-减少。试验证明:无论水中所含 CO32- 、HCO3-的多少，水滴在空气中降落 1.5～2s 时间后，水中的 CO2 的含量几乎全部散失，剩余 CO2 的含量只 与温度有关。如循环冷却水的温度达到 50,则无 CO2 存在.因此水中 的 Ca2+、Mg2+的重碳酸盐全部转化为碳酸盐。二、 水垢的种类及成因： 1、 碳酸钙：碳酸钙是工业循环冷却水中最常见的水垢，平常称之为硬垢，它主要来自补充水的溶解盐（主要是 CaHCO3)2） ， 而 在循环冷却水的运行中受热分解成 CO2 和 CaCO3， CaCO3 又是一 种难溶性化合物，它的溶度积是 2.8×10-9，而且其溶解度随温 度升高而降低，这是形成硬垢的主要成份。2、 磷酸钙:为了抑制系统材质的腐蚀，常常要加入磷酸来作为缓蚀剂，当水温升高时,磷酸酸会分解为正磷酸盐，分解率因冷却水停留的时间而升高约 10%～40%，结果 PO43-与 Ca2+生 成溶解度很低的磷酸钙垢。缓蚀剂磷酸酸3、 硅酸:这是由于水中的 SiO2 量过高，加上水的硬度较高，生成非常难处理的硅酸钙(镁)硬垢， 因此， 通常限制冷却水中 SiO2 的含量在 150-170mg/L 之间，但当水中 Mg2+大于 40mg/L 时，即 使冷却水中 SiO2含量150mg/L，也仍会生成硅酸镁垢，因此工业循环冷却水设计规范中规定： [Mg(以 CaCO3 计)]·[SiO2]=15000－35000mg/L 4、 硫酸钙：硫酸钙在 98以下是稳定的二水化合物，其溶解度比碳酸钙大 40 倍以上，在 37以下，随温度升高而溶解度增大，但在 37以上则相反，随温度升高而降低，一般水中不会生成硫酸钙垢。但硫酸根浓度过大时也会产生硫酸钙垢，而且会促进腐蚀。三、 水垢的形成条件： 冷却水中某盐类的离子物质的量浓度乘积大于溶度积时，为过饱和溶液，过饱和时，就会发生水垢沉积，达到过饱和主要有以下因素造成：1、浓缩倍数的提高。2、系统温度升高，使部分难溶性盐溶解度下降，形成垢盐析出沉积。3、由于碳酸氢盐是一种不稳定的盐类，其在换热器表面受热会分解成为碳酸盐和 CO2，而 CaCO3 溶解度很低，达不到 CaHCO3)2 万分之一，因而很容易在换热器表面形成 CaCO3垢。四、 水垢的处理、理论方法及各种药剂的性质 1、溶性、微溶性盐析出与过饱和区 难溶式微溶性盐显示不是刚达到饱和浓度就开始析出沉积，而是 要超过溶度积若