關(guān)于碳酸鈣飽和pH值的計(jì)算公式

1、8-工業(yè)水處埋1993 Vol. 13. No. 1關(guān)于碳酸鈣飽和PH值的計(jì)算公式齊冬子摘 要本文對文獻(xiàn)中出現(xiàn)的各種碳酸鈣飽和PH值的計(jì)算方法進(jìn)行了比謖d并椎出了些秸確度較 成耳便用較方便的公式及表格。關(guān)鑲詞 飽和pH值 碳酸鈣 計(jì)算© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserxed. http:"#-工業(yè)水處埋1993 Vol. 13. No. 1© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publi

2、shing House. All rights reserxed. http:"9-工業(yè)水處埋1993 Vol. 13. No. 1收觴日期：1992.8. 17循環(huán)冷卻水多應(yīng)用碳酸鈣飽和PH值 （pHs）來判斷水的腐蝕結(jié)垢傾向。關(guān)于pHs的 計(jì)算，前人作過很多工作。目前常用的查表及 杳圖法因版本不一,計(jì)算的精度也不同。為 此，査閱了些資料進(jìn)行比較,提出其屮精確 度較高11使用較方便的公式及表格.推存給 大家。1目前的計(jì)算公式、圖表及其優(yōu)缺點(diǎn)PHs計(jì)算方法有査表法、查圖法及公式 法。已査到査表法、査圖法各四種及兩種公式 法。查表法包拈（1）法、（2）法“（3） 法c,n J）法。2）

3、法原出自日本鈴木靜夫工業(yè)用水處 理人伯東化學(xué)株式會社資料。査表法的公式均為:pHs = 9. 3 + A + B C-DA、B、C、D分別為總?cè)芄蹋═DS）、溫度、 鈣硬及堿度系數(shù)。四種表格雖大同小異，但數(shù) 據(jù)略仃差異，訃算結(jié)果也就冇出入。經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)，査表法（1）、（2）、（3）只能 準(zhǔn)確到小數(shù)點(diǎn)后第一位，直中（1）表比其他圖 表或公式法明顯偏低0. 100. 18因而更不 可取?？扇〉氖遣楸矸?。其表格為繁表，比 、（3）表長,但用起來方便不需用內(nèi) 插法換算。精確度較髙，可準(zhǔn)確到小數(shù)點(diǎn)后第 二位。計(jì)算結(jié)果與査圖法及公式法均相近。查圖法包括（1）法、（2）法何、（3） 法叫4）法。査圖法的訂算公

4、式是:pHs-pCa + pAlk + C 或 pHs = pCaT p堿度+（pK2 pKs）。其 P pCa、pAIk（或 p堿度）、C（或 pKlpKs）分 別為鈣、堿度及溫度總?cè)芄滔禂?shù)。經(jīng)比較四種圖計(jì)算結(jié)果相近。粕確度決 定于圖的尺寸。如圖太小視覺誤善就較人。 尺寸合適時(shí)可準(zhǔn)確到小數(shù)點(diǎn)后第二位。比缺 點(diǎn)是不能用于計(jì)算機(jī)或計(jì)算器。公式法包括（1）法、（2）法。 公式法（1 ）的il算公式如（1）式所示 pHs=9. 5954 + 1昭6茁為慶+ j gcO. 547-G 006371-*-0. 60u0035«r>其中:TDS總?cè)芙夤绦輌 mg/1 ；CA鈣碩，鈣離了計(jì)m

5、g/1；TA-碳酸鹽堿度.CaCO3i I； mg/I ；t溫度P。/該公式出自C-hem. Eng： 1983,第90卷第 19期其中有明顯的錯謀，由陳偉國作了校 正。據(jù)介紹校正岳能準(zhǔn)確到±002。經(jīng)比較. 具計(jì)算結(jié)果與查表法（4）結(jié)果相近?？捎糜谥?算機(jī)計(jì)算，但用T計(jì)算器計(jì)算較麻煩。筆者認(rèn)為公式法（2）是| J前的最化訃算 法。其精確度可達(dá)±0. 02或士0. 01。計(jì)算結(jié)果 與公式法（1）及查表法（4）相近。公式法免除 了査表法A、B、C、D四次四舍五入的謀差故 比査表法（4要精確。公式法（2）還便于在訃 算機(jī)或計(jì)算器中應(yīng)用，故宜廣泛推廣。bifii © 1

6、994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserxed. http:"1993 Vol. 13 No. 1工業(yè)水處理3重點(diǎn)介紹該法。2 pHs計(jì)算的理論根據(jù)及公式法(2)的 推導(dǎo)pHs是根據(jù)碳酸鈣在水中的平衡關(guān)系進(jìn) 行推導(dǎo)計(jì)算的。按質(zhì)最定律關(guān)系，由反應(yīng)式：-HCO3-=H+CO32-得到CH + XC03r/CHCO3-J = K2 '(2)由反應(yīng)弍：Ca2+ + CO32- 2 CaCO3 (固) 得到CCa2+XCO32-=Ks(3)在飽和pH時(shí)由(2).(3)式可得

7、H +s=CarHCO3jKz/Ks -(4)將(4)式兩邊取對數(shù)則pHs = pH +s=pCa+ p CHCO3 一+ p© pKs(5)(心、(5式中所表示的H+s系固體液 膜屮在一定溫度下與固體CaCCh平衡時(shí)的活 度氫離了濃度。當(dāng)大量水中的活度氫離了比 膜中髙時(shí)，會因人磺水的滲透作用而使膜內(nèi) 活度升髙膜中重碳酸鈣的離解傾向會被抑 制，因此膜內(nèi)變得不飽和，故趨向腐蝕。反之， 如膜外活度較低，氫離齊會從膜內(nèi)向膜外滲 透，會使更多的重碳酸鈣離解為碳酸鈣，使膜 內(nèi)過飽和，故傾向結(jié)垢。(4)、(5)式中的H+、Ca2+及 Chco3-j均表示離子活度。用電極或比色法 分析的氫離子濃度

8、總是活度氫離子，故HJ 不需換算。©2+及hco3-D需根據(jù)分析值 換算。即活度=分析值(mo/L)XYj=分析值(mg/L,CaCO3it)XYj/<50 XlfPxZj)(6)式中必為活度系數(shù);Z為電荷數(shù);50 為CaCOs的當(dāng)融。從(6)式可得到(7),(8)式。CCaz+3 = Ca(mg/L,CaCO3) Xg、/(50X 103X2)(7)pCCaJ = pY(cB>logCa+log(50X 103 X 2)(8)按堿度定義總堿Aik = OH- +CO- + HCO3-o在循壞條件下一般pH<8. 5或9故 可以認(rèn)為Aik等于HCO3-。從而得到下式

9、HCO3I= Aik (mg/ L * CaC()3) X y(hco.)/$(5OX1O3X 1)pCHCO33 =PY(hco3) log A lk + log (50 X 1O3X1)(5)式可改為：pHs=9 699 logCa logAlK 4- ( pa(cn>-|- paHco.)+ (pK2 pKs)(9)活度系數(shù)Y由水的離子強(qiáng)度I決定。I 乂 為水中各種離子農(nóng)度與電荷數(shù)平方和的1/2。Langlier 將其簡化為 J = TDS/(4 X 104) < 令A(yù)等于pYg + pY(Hcop J o A為總?cè)芄?(TDSmg/L)的函數(shù)即總?cè)芄滔禂?shù)。A = 2. 5T

10、DSi/( 200 + 5. 3TDS7 +0. 0275TDS)(10)TDS<3200時(shí)，還可以簡化為以下經(jīng)驗(yàn) 式：A = 0 lXlogTDS-0. 1(II)令B=pK2 pKs,K2及Ks均隨溫度而變 化故B為溫度系數(shù)。按經(jīng)驗(yàn)式，TV68F(20'C)H 寸B=3. 05 0.0142T(12a)68<T<86QF(20 30C)H 寸B = 2. 890/011ST(12b)86<T< 132 F ( 3055 5 C )時(shí)B=2. 66-0. 00912T(12c)<120式的使用溫度高限僅555 同時(shí) T值以F表示，使用不便。筆者參考

11、査表法 (4)的溫度系數(shù)表，將T.改用C表示，并將髙 限溫度提到76C則：T<20C 時(shí)B=2< 596-0- 0256T(13a)20 冬 TV30C 時(shí)B=2 512-0. 0212T(13b)30<T<54r 時(shí)B=2 368-0. 0164T(13c)54<T<66C 時(shí)1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserxed. http叮A1993 Vol. 13 No. 1工業(yè)水處理#B=2. 242-0. OUT(13d)66<T&l

12、t;76r 時(shí)B=2. 042-0. 011T(13e)為此，(9)式可改為：pHs=9.699+A+B-C-D(14a)或pHs = 9. 70+A + B C-D(14b)其中鈣硬系數(shù)C = logCa；堿度系數(shù)D = logAlk；A用（10）或（11）計(jì)算,計(jì)算機(jī)中可用 （10）,計(jì)算器可用（11）式；B用（13a）至（13c） 計(jì)算。在計(jì)算機(jī)中可用（14a）式計(jì)算后取小數(shù) 點(diǎn)后第二位，比（14b）精確一點(diǎn)。3對査表法的改進(jìn)意見査表法的理論依據(jù)及公式推導(dǎo)與公式法 （2）是完全一致的。其公式為：pHs = 9. 30+A + BC-D（15）其A、B、C、D值的含義與（14a）、（14b

13、）相同。 區(qū)別在于計(jì)算基數(shù)不同，（15）式為9. 30比 （14b）的9. 70低040。經(jīng)査對，査表法的D值 均為logAlk值，與公式法（2）相同；而C值均 比logCa低0. 4左右，正好是二法基數(shù)之差。 因此筆者認(rèn)為査表法的公式還是改用（Mb） 式較合理。這樣,C、D值均為log值，可以同 査一個表。同時(shí)在概念上也比較淸楚。査表法屮以査表法（4）與公式法（2的結(jié) 果最相近,D值與log值龍全和符。而査表法 （1）的C、D值比杳表法（4、約高0. 05左右，這 就是計(jì)算pHs倔低Q. 10以上的原因。故筆者 認(rèn)為：可以査表法（4）為基礎(chǔ)將表格調(diào)整為衣 1、表2及表3。表1為A值根據(jù)（10

14、）式計(jì)算，勺查衣法 （4）的A值相近但作了一些調(diào)整。表2為B值改用攝氏溫度査表，根據(jù) （13a）至（13e）計(jì)算與査表法（4）的B值基本,. 相同？僅少數(shù)數(shù)據(jù)相差0.01。表3為C或D值，為鈣硬或誠度的log 值，與査表法（4）的D值一致，僅個別數(shù)據(jù)|1 差 0. 01。按表1至表3査表，使用比以前方便，梢確 度也能提高。但應(yīng)注意其公式為（14b）,即 pHs = 9. 70 + A十B-C-D。參考文獻(xiàn)I J. R. Hcflcr. Material Performance 1983,22（ 1） ：20一22； 2齊冬子李雪梅關(guān)于敵開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水質(zhì)計(jì)并 方法的有關(guān)問題工業(yè)水處理學(xué)會1

15、988年年會樂山.3龍荷云循環(huán)冷卻水處理江蘇科學(xué)技術(shù)岀版社.19814徐野昌爭工業(yè)水處理技術(shù)化學(xué)匸業(yè)出版社.19站5紀(jì)芳田包義華俯環(huán)水處理基礎(chǔ)知識化學(xué)工業(yè)出版 社.19866 V石油化工設(shè)計(jì)給排水A設(shè)計(jì)參考資料一 13.1977.17陳偉國等工業(yè)水處理技術(shù)培訓(xùn)班講義.）9888 Nalco Chemical Company 技術(shù)資料 19809片山化學(xué)工業(yè)研究所技術(shù)資料冷卻水的處理10 Betz Interational Inc.技術(shù)培訓(xùn)教材 1979CIBA-GEIGY技術(shù)資料.1980© 1994-2009 China Acadetntc Journal Electronic P

16、ublishing I louse. All rights reserved. httpWA1993 Vol. 13 No. 1工業(yè)水處理#© 1994-2009 China Acadetntc Journal Electronic Publishing I louse. All rights reserved. httpWA1993 Vol. 13 No. 1工業(yè)水處理12表1 A值： 由TDS（總含鹽童mg/1）魚得TDS(mg/l)4560801051401752202753 <104205206108001000A0. 070. 080. 090. 100. 110.

17、120. 130. 140. 150.160. 170.180. 190. 20TDS1250165022003100AfOOO<13000A0.210. 220. 230. 240. 25表2 B值： 由水溫查得溫 c012345678902. 602. 572512. 522.492.472442.422. 392. 37102. 3d2.312. 292. 262. 242.212. 192. 162. 112. 11202. 092. 072. 052. 022. 00 1.981.961.911.92i.90301.881.861.841.831. 811.791.781.76

18、1.741.73401.711. 701.681.66i.651.631.611.601.591.57501.551.531.52L 501. 491. "81.461. 441.431. 426091. 371. 361. 351. 331.32I. 311.301.28701.27】261.25i.11.201. 181. 17表3 C或D值： C值由鈣嫂查得.D值由礦度查得紳硬或戚度 （mg/l） （以C.C5計(jì)）尾數(shù)o-12345678900. 000. 300. 480. 600. 700.780. 850.900. 95101.0

19、0.1.011. 08J. 11K 151. 181.201.23).261.28201.301-321. 341.361.381.401.421.431.451. 46301.481.491.511.521.531.541.561.571.581.59401.601.611.621.631.64L 651.661.671.681.6950L701.711.721.721.731.741.751.761.761.77601.78L791.791. 801.811.811.821.831.83I84701.851.851. 861.861.871-88L881.891.891.90801.901

20、-911.911.921.921.931.931.941.941.95901.951.96L961. 971.971.981.981.991.992. 001002. 002. 002. 0i2.012. 022. 022.032. 032.032. 041102. 012. 052. 0512. 052. 062. 062.062072.072. 081202. 082. 08?. 092092. 092.102.102. 102. 112. 111302. 112. 122. 122. 122. 132132.132. 142. 142. 14HO2. 152. 152. 152. 162. 162. 162.162. 172. 172. 171502. 182. 182. 182182. 192. 192.192. 202.202.201602. 202.212.212-212-212222.222. 222.232.231702.232. 232. 242. 242. 242. 242.252. 252. 252. 251802. 262. 262. 262