创建时间:2020-08-28 10:53

关于垢的形成机理的讨论

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       要认识阻垢机理,需要从两个方面入手,一方面是垢的形成机理,即所谓的成垢机理;另一方面是阻垢剂如何影响垢的形成,即所谓的阻垢机理。水垢是循环水中危害最为严重、最常见的结垢之一,水垢又称硬垢或无机垢,是由水中的微溶性盐类沉积在换热面上而形成的垢层。今天就为大家带来成垢机理的一些知识。

1.成垢过程

       碳酸钙垢是冷却水系统中最常见的水垢之一。不作水质稳定处理的冷却水会出现严重的碳酸钙垢。水垢的形成过程可以分为结晶、聚合和沉积。

垢的结晶

       循环水中的重碳酸盐主要以重碳酸钙存在,在经过换热面时,会受热分解。

       Ca2++2HCO3-→CaCO3↓+CO2↑+H2O

       随着温度的升高,CO2就不断逸出,反应向右进行,生成的碳酸钙越多;同时,碳酸钙的溶解度随温度的升高而降低。碳酸钙的浓度达到饱和溶解度,并不能析出,其存在过饱和度,只有超过过饱和值才能形成沉淀。

聚合凝聚

       循环水中的悬浮物、胶体以及腐蚀产物等,它们会把碳酸盐晶粒凝聚或絮凝在一起,加速晶体的沉淀。

沉积作用

       经过聚合凝聚长大的成垢物,在重力作用下而沉降,附着在金属表面。

2.成垢判定

       根据碳酸盐溶解在水中达到饱和状态时存在几个下动态平衡关系,1936年,就有研究者提出了饱和pH及饱和指数(L.S.I)来判断碳酸钙垢的析出。

       饱和pH以pHs表示,计算pHs的简化方法为:

       pHs=(9.70+A+B)-(C+D)

       A一总溶解固体系数;

       B一温度系数;

       C一钙硬度系数;

       D一碱度系数。

       饱和指数L.S.I的计算公式即为:

       L.S.I=pH-pHs=pH-[(9.70+A+B)-(C+D)]

       L.S.I<0时​属于腐蚀水质,L.S.I=0时不结垢也不腐蚀,L.S.I>0时会产生结垢。在饱和pHs的基础上,又发展出了稳定指数(R.S.I)和结垢指数P.S.I,用于碳酸钙垢的判断。

       可以看出,硬度、碱度、温度以及浊度会影响碳酸钙的结垢,同时也会影响到阻垢性能。除此之外,大部分金属离子如Al3+、Mg2+、Fe3+的存在会降低阻垢效果,而Zn2+对聚合物的阻Ca3(PO42垢有协同效应。杀生剂如含氯产品会降解部分有机阻垢剂(ATMP、HEDPA、EDTMP等),使其丧失阻垢性能。表面活性剂会与阻垢剂产生协同效果,能提高阻垢性能。