工業(yè)鍋爐水處理技術(shù)1

1、百度文庫-讓每個人平等地提升自我只要測出C卜的含量就可直接指導(dǎo)鍋爐的排污。3.電導(dǎo)率（DD ）衡量水中含鹽量的大小，最方便和快捷的方法是測定水中的電導(dǎo)率。電導(dǎo)率為電阻率的 倒數(shù)，是表示水的導(dǎo)電能力的一項指標(biāo)，可用電導(dǎo)儀測定，單位為西門子/厘米（S/cm ）或 微西門子/厘米（pS/cm 1因為水中溶解的鹽類大都是強電介質(zhì)，它們在水中幾乎都電離成 了能夠?qū)щ姷碾x子，離子濃度越高，電導(dǎo)率越大，所以水的電導(dǎo)率可反映出含鹽量的多少。電導(dǎo)率的大小除了與水中離子量有關(guān)外，還和離子的種類有關(guān)。因為不同的離子其導(dǎo)電 能力不同，其中H+的導(dǎo)電能力最大，OH-次之，其它離子的導(dǎo)電能力與其離子半徑及所帶電 荷數(shù)等因

2、素有關(guān)。例如，有三個含鹽量相等的溶液，它們分別呈酸性、堿性和中性，則酸性 溶液的電導(dǎo)率最大，堿性溶液的次之，中性溶液的電導(dǎo)率則要小得多。如果用堿將酸性溶液 中和至中性，則溶液的含鹽量增加而電導(dǎo)率反而會降低，因此單憑電導(dǎo)率不能計算水中含鹽但當(dāng)水中各種離子的相對含量一定時，則電導(dǎo)率隨著離子總濃度的增加而增大。所以， 在水中雜質(zhì)離子的組成比相對穩(wěn)定的情況下，可根據(jù)試驗求得這種水的電導(dǎo)率與含鹽量的關(guān) 系，將測得的電導(dǎo)率換算成含鹽量。另外，電導(dǎo)率的測定不但方便、快捷，有利于自動化控制，而且測定范圍廣，尤其可適 用于微量離子的測定。因此，電站鍋爐水汽質(zhì)量分析中常以電導(dǎo)率來衡量水、汽的純;爭程度。（三）硬度

3、（YD ）硬度是表示水中高價金屬離子的總濃度。在天然水中，形成硬度的物質(zhì)主要是鈣、鎂離 子，其它高價金屬離子很少,所以通常硬度就是指水中鈣、鎂離子（Ca2 Mg2+ ）的含量， 它是衡量鍋爐給水水質(zhì)好壞的一項重要技術(shù)才旨標(biāo)?？傆捕劝ㄢ}鹽和鎂鹽兩大部分。鈣鹽即鈣硬度，包括：碳酸氫鈣、碳酸鈣、硫酸鈣、 氯化鈣等；鎂鹽也即鎂硬度，包括：碳酸氫鎂、碳酸鎂、硫酸鎂、氯化鎂等。硬度還可按所 組成的陰離子種類分為碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度兩大類。1 .碳酸鹽硬度（YDT ）是指水中鈣、鎂的碳酸氫鹽和碳酸鹽的含量。天然水中碳酸根（CO32-）很少，故天然水 的碳酸鹽硬度主要是指鈣、鎂的碳酸氫鹽含量。由于碳酸鹽

4、硬度在高溫水中會發(fā)生下列分解 反應(yīng)而析出沉淀，所以碳酸鹽硬度也稱為暫時硬度。Ca (HCO02f CaC031 + H20 + COz fMg (HCQj)2f MgCCh 4 + H20 + CO21MgC()3 + H20 f Mg (0H)2。+ 8212 .非碳酸鹽硬度（YDF ）是指水中鈣、鎂的硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽等含量。由于這類硬度即使是在水沸騰時也 不會因分解析出沉淀，所以對應(yīng)地被稱為永久硬度。另外，當(dāng)天然水中鈣鎂總含量大于碳酸氫根（HC03-）時，水的硬度由碳酸鹽硬度和非碳 酸鹽硬度組成；當(dāng)天然水中鈣鎂總含量小于HCO3-時，水中將只含碳酸鹽硬度，不含非碳酸鹽9硬度，而HC0

5、3-與鈣鎂總量的差值(即過剩堿度)被稱為負(fù)硬度，這種水則稱為負(fù)硬水或堿性 水。硬度的常用計量單位有三種表示方法，分述如下：(1)用毫摩爾/升(mmol/L )表示這是法定計量單位中的基本單位，是最常用的表示物質(zhì)的量濃度的計量單位。在水質(zhì)標(biāo) 準(zhǔn)中硬度和堿度都是以此來表示其濃度的大小，并規(guī)定以一價離子為基本單元，即硬度的基 本單元為：C ( l/2Ca2+、l/2Mg2+ ),這樣便與過去習(xí)慣用的毫克當(dāng)量/升(mgq/L )所表示 的在數(shù)值上相一致。(2 )用"德國度"(°G )表示這是專門用來表示硬度大小的一種計量單位，其定義是：當(dāng)水樣中硬度離子的濃度相當(dāng) 于10毫

6、克/升CaO時，稱為1德國度(1 由于1 /2CaO的摩爾質(zhì)量為28g/mol,所以：1°C= 10mg/L-r 28moi = l/2.8mmol/L ;lminol/L = 2.8 °G(3 )用毫克/升CaCO3 ( ppm )表示有不少水質(zhì)分析資料用此單位來表示硬度的含量，其定義是：當(dāng)水樣中硬度的離子濃度 相當(dāng)于1毫克/升CaC03時，為Ippm硬度。由于l/2CaCO3的摩爾質(zhì)量為50g/mol ,所以lmlnol/L硬度就相當(dāng)于50mg/LCaCO3或 50ppmCaCO3<,上述三種單位的換算關(guān)系可表示為：1 mmol/L = 2.80G = 50Ppm

7、 (CaC()3)例2-1某水樣分析結(jié)果為：Ca2+=64.0rog/L ; Mg2+ : 26.7mg/L ,試用各種方法表示其 總硬度的含量。解：1/2堤+和/2M+的摩爾質(zhì)量分別為2(Vmol和12.15g/mol,故： YD = 64/20 + 26.7/12.15 = 3.2 + 2.2 = 5.4mmol/L 5.4x2.8=15.120G® 5.4x50 = 270mg/LCaCO3 (或270PpmcaCOj)(四)3(in)堿度是表示水中能接受氫離子(H+ )的一類物質(zhì)的量。在鍋爐用水中，堿度主要由OH-、 CO32 HCO3-及其它少量的弱酸鹽類組成。堿度的計量單

8、位為：毫摩爾/升(mmol/L ),其 基本單元為：C( OH-、I/2CO32-、HCO3-1'天然水中的堿度基本上都是碳酸氫鹽，有時還有少量的腐植酸質(zhì)弱酸鹽。由于給水中的 HCO3-進人鍋爐后經(jīng)受熱會發(fā)生分解反應(yīng)：2HCO3 -> CO32- + H2O + CO2 t而碳酸根在鍋爐的高溫及壓力下還會進一步水解成氫氧根：CQs2- + H20 f 20H- + COzfHCOr + OH一 CO,2- + II2O此外，當(dāng)HC03-和0H-共存時，相互間會立刻發(fā)生以下的化學(xué)反應(yīng)：因此，鍋爐正常運行時，鍋水中幾乎不存在HCO3-,鍋水堿度主要以0H-和CO32-形式存 在。根據(jù)

9、水中堿度的組成，通?？蓪A度分為：氫氧根堿度、碳酸根堿度和碳酸氫根堿度， 三者之和稱為全堿度。另外，根據(jù)酸堿中和滴定法測定堿度時所加的指示劑不同，又可將堿 度分為酚猷堿度和甲基橙堿度。即用酚猷作指示劑時，所測出的堿度（終點變色時pH值為8.3 ） 稱為酚猷堿度（JD的）；用甲基橙作指示劑時，所測出的堿度（終點變色時pH值約為4.3 ）稱 為甲基橙堿度，由于用甲基橙作指示劑時，所有的堿度都與酸發(fā)生了反應(yīng)，所以甲基橙堿度 也就是全堿度（其中包含了酚猷堿度X（五）相對堿度相對堿度是為了防止鍋爐產(chǎn)生堿脆（參看第五章第二節(jié)）而規(guī)定的一項技術(shù)指標(biāo)。工業(yè) 鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定相對堿度小于0.2 ,只是一個經(jīng)驗

10、數(shù)據(jù)，并無嚴(yán)格的理論或?qū)嶒炓罁?jù)。由 于堿脆易發(fā)生在聊接和脹接結(jié)構(gòu)的鍋爐上，對于焊接結(jié)構(gòu)的鍋爐尚未發(fā)現(xiàn)有堿脆的現(xiàn)象，故 新修訂的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,全焊接結(jié)構(gòu)的鍋爐可不控制相對堿度。相對堿度表示鍋水中游離NaOH含量與溶解固形物的比值，即：加什畸rtr _游離NaOH _ 0/T x40_ （2必一一皿總）x40和河微發(fā)=溶解固形物=溶解固形物= 溶解固形物（六）酸度（SD ）酸度是表示水中能接受氫氧根離子（OH-）的一類物質(zhì)的量。組成酸度的物質(zhì)主要有各種 酸類及強酸弱堿鹽。一般天然水中的酸度組成主要是碳酸（H2c03 ）,但在除鹽系統(tǒng)中，經(jīng)氫 離子交換處理后，陽床出水酸度卻以HQ、H2s。4等強酸為

11、主，碳酸則轉(zhuǎn)變成二氧化碳經(jīng)脫碳 器除去。交換器進水的含鹽量越高，陽床出水的酸度就越大。酸度并不等于水中的氫離子濃度。水中氫離子濃度常用pH值表示，是指已呈離子狀態(tài)的 H+數(shù)量；而酸度則包括原已電離的與尚未電離的兩部分氫離子含量,即水中凡能與強堿進行 中和反應(yīng)的物質(zhì)含量都為酸度。（七）化學(xué)耗氧量（COD ）化學(xué)耗氧量（COD ）是表示水中有機物及還原性物質(zhì)含量的一項指標(biāo)。COD的測定就是 利用有機物具有可氧化的共性，在一定的條件下，用一定的強氧化劑與水樣中各種有機物及 亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等作用，然后將所消耗的該氧化劑的量，計算折合成氧的質(zhì)量濃 度，即稱為化學(xué)耗氧量，簡寫代號為COD ,單位

12、以mg/LO2來表示。一般來說，COD越高，水中有機物的污染就越嚴(yán)重。但COD的大小與測定方法也有較大 關(guān)系，不同的測定方法對有機物的氧化程度不一樣，測定結(jié)果也會有所不同。因此，用COD 表示有機物含量時，應(yīng)注明測定的方法。例如，GBI2145火力發(fā)電機組及蒸汽動力設(shè)備水汽 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中，對進人離子交換器的水就規(guī)定為：化學(xué)耗氧量2mg/L （用KMnC）430min水 浴煮沸法有時測定水中總有機物含量時，也可用重餡酸鉀法。用重鋁酸鉀法測得的COD數(shù) 值一般比用高鎰酸鉀法測得的值要大些。二、水質(zhì)指標(biāo)間的相互關(guān)系及其計算在水質(zhì)指標(biāo)中，有些指標(biāo)或離子組成間存在一定的制約關(guān)系，了解這些關(guān)系將有助于水 質(zhì)

13、分析及其計算。(-)硬度與堿度的關(guān)系在天然水中，通常硬度物質(zhì)以Ca2+、Mg2+存在，堿度以HC03-存在，在常溫下它們都是 以自由狀態(tài)各自存在的，但當(dāng)水體在蒸發(fā)濃縮時，這些離子將根據(jù)溶解度的大小而先后組合 成化合物。通常有以下三種情況：(1)硬度大于堿度:在這種非堿性水中，Ca2 Mg2+將首先與HCO3-形成碳酸鹽硬度 (YDf ),然后剩余的硬度離子與SO42-、C卜等其它陽離子形成非碳酸鹽硬度(YDf )；(2 )硬度等于堿度:在這種水中，所有的Ca2+、Mg2+將全部與HCO3形成碳酸鹽硬度， 這時既沒有非碳酸鹽硬度，也沒有剩余堿度；(3 )硬度小于堿度：在這種堿性水中，硬度將全部形

14、成碳酸鹽硬度，剩余的堿度則與Na+、 K+形成鈉鉀堿度(JDNa),也稱為負(fù)硬度，這時將沒有非碳酸鹽硬度。由上可知，HC03-既是堿度又構(gòu)成了碳酸鹽硬度，由此可總結(jié)出硬度與堿度的關(guān)系表3-1 所示。表3-1硬度與堿度的關(guān)系表均以一價離子mmol/序示)水質(zhì)分析結(jié)果YDtYDfJDnsYD>JDJDYD-JD0YD<JDYD0myd例3-2某河水與井水的水質(zhì)分析結(jié)果為：河水總硬度=2.6mmok/L ,堿度 = 1.2mmol/L ;井水總硬度=3.8mmoL/L ,堿度=4.1nanoL/L。問此河水與井水中碳 酸鹽硬度、非碳酸鹽硬度和負(fù)硬度分別為多少？解：河水中硬度大于堿度，所以

15、：碳酸鹽硬度(YDf)=堿度=1.2mmol/L;非酸鹽硬度(YDf) =YD-JD = 2.6-1.2=1.4mmol/L負(fù)硬度(鈉堿度)=0井水中硬度小于堿度，所以：碳酸鹽硬度(YI&)=硬度=3.8mmol/L;非酸鹽硬度(YD?) =0負(fù)硬度(鈉堿度)=JD-YD = 4.1-3.8 = 0.3mmol/L(二)堿度與HCO3-、OH-、CO32-間的關(guān)系如上所述，通常在天然水中，堿度基本上都以HCO3-的形式存在，而在鍋水中 堿度基本上由OH-、CO32-組成。HCO3-在鍋水中受熱分解為CO32-, CO32-又會進一步發(fā)生水解，產(chǎn)生0H-和C02 ,反應(yīng)式如下：2HC0&

16、lt;f C(V- + H20 + CO2 tCO32- + h2o -> 201 r + co2 t實驗證明，CO32-的水解率隨著鍋爐的工作壓力升高而增大。在不同的工作壓力下，水解 而產(chǎn)生的0 H -濃度占鍋水總堿度的質(zhì)量分?jǐn)?shù)見表3-2。表3-2不同壓力下CO32-水解產(chǎn)生的OH-占鍋水總堿度的質(zhì)量分?jǐn)?shù)鍋爐壓力（MPa ）0.20.40.60.81.01.251.52.02.55.00K-占總堿度的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（% ）21020304050607080100值得一提的是，表3-2是根據(jù)CO32-水解反應(yīng)達到平衡時得出的，較符合封閉系統(tǒng) （如熱水鍋爐）。對于蒸汽鍋爐,由于CO32-水解后產(chǎn)

17、生的CO?會隨著蒸汽逸出鍋爐， 從而使得平衡朝水解反應(yīng)的方向進行，有時甚至?xí)顾夂軓氐?。因此，在實際工作 中，往往會發(fā)現(xiàn)即使是工作壓力較低的鍋爐，鍋水中0H-堿度在總堿度中所占的比例 有時也遠(yuǎn)大于表中所例的數(shù)值。由于CO32-水解后產(chǎn)生的CO2對汽機和蒸汽管道等熱力系統(tǒng)的金屬具有腐蝕作用, 因此中壓以上的鍋爐不能用碳酸鈉作為鍋內(nèi)水處理藥劑，而且補給水處理時需通過除 鹽脫碳除去碳酸鹽。對于低壓蒸汽鍋爐，尤其是回用蒸汽冷凝水作給水的鍋爐，也盡 量不要用過量的碳酸鈉作阻垢藥劑。堿度測定通常采用中和滴定法。使用不同的指示劑，測得的堿度值不同。通常測 定時先以酚酸作指示劑，用標(biāo)準(zhǔn)酸溶液滴定至終點時pH

18、值約為8.3 ,此時發(fā)生了如下 的化學(xué)反應(yīng)：OH- + H* = H20CO32- + II4 = HCO3-即水樣中OH-全部被中和，而CO32一只中和成為HC03-（也就是說，CCV-相當(dāng)于只 中和了 1/2 ）,這時測得的堿度為JD的，即：J【M= 0H- + 1/2 I/2CQ,2-1 （mmol/L）用酚歐作指示劑測完酚猷堿度后，再加入甲基橙指示劑，繼續(xù)用標(biāo)準(zhǔn)酸溶液滴定 至終點，這時pH值為4.34.5，此時溶液中由第一步滴定時CO32-中和而成的HCO3- 和溶液中原有的HCO3-都得到鵬二+ h- CO,. H20根據(jù)繼續(xù)消耗的酸量測得的堿度可稱為M堿度（JDm）: JDm =

19、1/2 l/2C0p- + HCO3 r （mmol/L）注意：JDm雖然是以甲基橙為指示劑滴定至終點時的堿度，但JDm不包含酚猷堿 度，所以JDm并不代表甲基橙堿度。因為，如果不加酚猷指示制，而直接加甲基橙指 示劑，則上述三個中和反應(yīng)也都將進行完全，因此，甲基橙堿度也就是總堿度，它包 含了酚酸堿度和M堿度，即口總=口酚+ JDm由上所述，可得出堿度與HCO3-、OH CO32一間的關(guān)系如表3-3。表3-3 堿度與堿度離子含量的關(guān)系表（均以一價離子mmol/L表示）堿度離子含量HCOdOH-1/2CO32-JD 的JDm0JD 酚-JDm2xJDmJD 酎 sJDmJDm-JD 的02xJDk

20、例3-3 某鍋爐鍋水的水質(zhì)分析結(jié)果如下：酚猷堿度=11.8mmol/L ;總堿度 =15.3mmol/L ;溶解固形物=3200mg/L ,求該鍋水中堿度中碳酸氫根、氫氧根、碳酸根 的含量,并以質(zhì)量濃度表示；相對堿度的大??？解：JI)、 = JD總-JD.=15.3-11.8 = 3.5”】0101/1小于；0.；另外,HCO3一摩爾質(zhì)量為 61、OH摩爾質(zhì)量為17、1/2CO?.摩爾質(zhì)量為30,所以按表可知：hco3- =0;OHT = JD附-4=11.8-3.5 = 8.3mmol/L; OR- = 8.3 x 17 = 141. Img/L1/2CO32- =2x JDm = 2x3.5 = 7mlnol/L; COj2- =7x30 = 210n/I.相對堿度=游離NaOH +溶解固形物=(JD»-JDm) x 40+溶解固形物=8.3x40 + 3200 = 0.1（三）堿度與pH的關(guān)系pH是表征溶液酸堿性的指標(biāo)，pH值越大，OH-濃度就越高。而堿度中除了OH-含量外， 還包含了CO32-