工业分析技术
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第二节 水质指标

水和杂质共同表现的综合特性叫水质,用来评价水质好坏的项目,称为水质指标。水的用途不同,采用的指标也不同。本章着重介绍按低压锅炉水质标准所规定的几种主要水质指标及有关测定。

一、浊度

悬浮物是指水中颗粒较大的不溶性杂质,悬浮物的含量是采用某种特定过滤材料过滤测定的,用mg/L表示。

悬浮物的测定方法一般采用重量法,但因过程冗长繁琐,不作为运行控制项目,只作定期检测。在水质分析中,常用浊度测定来近似表示悬浮物和胶体含量。一般以不溶性硅化物作标准溶液,采用浊度比较法测定水的浊度。单位为1FTU=1mg(SiO2 )/L。

二、含盐量(S

含盐量是指水中溶解盐的总量,是衡量水质好坏的一项重要指标。

含盐量的测定,是通过水质全分析后,将所有阴、阳离子的质量相加而得出结果,单位为mg/L。这种方法也繁琐费时,通常是用溶解固形物来表示含盐量的。取一定体积的过滤水样,水浴蒸干后经105~110℃烘干至恒重,称量后即是溶解固形物含量,用mg/L表示。

溶解固形物含量不等于含盐量,在溶解固形物测定的蒸发烘干过程中,如果原来有重碳酸盐,其质量会因分解而减小,或在蒸发过程中形成结晶水使质量增大等。因此是近似表示,且名称不能相混。

三、硬度(H

硬度是表示水中高价金属离子(Ca2+、Mg2+、Mn2+、Fe2+等,但不包括1价离子Na+、K+等)含量。天然水中主要是Ca2+和Mg2+离子,其他离子很少。含有这类离子的水,在受热蒸发浓缩过程中,生成难溶盐并沉积在锅炉传热面上,即形成水垢。一般把含Ca 2+和Mg2+较多的水称为硬水,较少的则称为软水。衡量Ca2+、Mg2+的多少,用硬度表示。硬度就是水中钙镁的浓度,浓度高者即硬度高,硬度低者则浓度也低。

硬度(即浓度)的单位以前是用CaO的毫克当量/升表示的。统一国际单位后,取消了“当量”。为了便于与以前的硬度(包括碱度)表示方法衔接和对比,现在改用“单元摩尔浓度”表示硬度。CaO摩尔质量的1/2为其单元摩尔质量。用每升水含CaO(也代表MgO)多少(单元)毫摩尔表示水的硬度。即

硬度=[1/2CaO ] (mmol/L)

另一种硬度单位叫德国度(1°G),德国度和其他单位的换算关系为

1°G=10mg(CaO)/L=1/2.8mmol(1/2CaO)/L

CaO的单元摩尔质量为56/2=28。

硬度的分类:

(1)总硬度 表示水中Ca 2+和Mg2+的总含量,用HH表示,其单位用CaO的单元摩尔浓度表示,即mmol(1/2CaO)/L。其中Ca2+的含量叫钙硬度HCa,Mg2+的含量叫镁硬度HMg

(2)碳酸盐硬度 表示水中Ca(HCO32、Mg(HCO32、微溶的MgCO3和CaCO3的总含量,用H表示。

将Ca(HCO32和Mg(HCO32称为暂时硬度,因其受热将分解生成沉淀离开水体,故称为暂时硬度。

Ca(HCO32 CaCO3 ↓+H2O+CO2

Mg(HCO32 Mg(OH)2↓+2CO2

暂时硬度近似等于碳酸盐硬度(后者尚包含有极少量微溶的CaCO3和MgCO3)。

(3)非碳酸盐硬度 表示水中Ca2+、Mg2+的硫酸盐或氯化物的含量,用H表示。又称永久硬度,因受热时,其中的Ca2+和Mg2+的硫酸盐或氯化物不会分解,一直留在水中,浓度较高时形成水垢。

(4)负硬度 表示水中NaHCO3和Na2CO3含量,用H表示。

上述各硬度之间的关系为

H=HCa+HMg  H=H+H

四、碱度

碱度是表示水中能与强酸发生中和反应的所有碱性物质的含量。天然水中碱性物质主要是HC;锅炉水中碱性物质主要是OH-和C。有时为调节pH和更有效地去除Ca、Mg和Si,在加Na2CO3的同时,加入Na3PO4和Na2HPO4等药品。锅炉水中碱性物质又增加了P以及HP等。碱度常用的单位也是用mmol/L表示。碱度分为:

(1)酚酞碱度P 用盐酸滴定,酚酞为指示剂时所计算出来的碱度。

(2)甲基橙碱度A 用盐酸滴定,甲基橙为指示剂时所计算出来的碱度。甲基橙碱度又称总碱度。

(3)酚酞后碱度M 用盐酸滴定的过程中,采用酚酞和甲基橙两种指示剂分别表示两个终点,酚酞变色时计算出来的碱度叫酚酞碱度;继续滴到甲基橙变色时计算出来的碱度叫酚酞后碱度。两碱度之和为甲基橙碱度,此时

A=P+M

这样的滴定方法叫双指示剂法。

另外,对锅炉水还制定了一个叫相对碱度的指标,即

相对碱度=

五、pH值

炉水的pH值对各种杂质的型体分布起决定性的作用,对锅炉的正常运行有着广泛影响。因此,它是最重要的水质指标之一。

六、溶解氧

溶解氧在高温高压下对锅炉及金属设备的腐蚀极为严重,是水质的主要指标之一,单位用mg/L表示。

另外,还有P、S等离子是为维持锅炉正常运行而引入的药剂,也是锅炉水质的主要指标之一。