1、 2014年5月水质化验员培训（一）水质化验员培训（一）理论知识理论知识一、化学基本概念一、化学基本概念元素符号具有以下三种意义：n1）表示一种元素；n2）表示这种元素的一个原子；n3）表示这种元素的相对原子质量。n n一般地，由同种元素组成的物质称为单质，例如：氧气O2、氢气H2、铁Fe、钙Ca等；n由不同种元素组成的物质称为化合物。例如：水H2O、碳酸钙CaCO3等。2.分子、分子式及分子量n分子是保持物质化学性质的最小微粒，分子是能够独立存在的。n用元素符号表示物质分子组成的式子，叫做分子式。一种物质只有一个分子式，如H2O、NaCl等都是分子式，分别表示了水和食盐等物质的组成。n分子式
2、具有以下五种意义：n1）表示某种物质的一个分子；n2）表示物质由哪些元素组成；n3）表示物质的一个分子中所包含各元素的原子数目；n4）表示物质的分子里各种元素的质量比；n5）表示物质的相对分子质量。一个分子中各原子的相对原子质量的总合叫做相对分子质量。例如：nH2的相对分子质量=12=2nNa2CO3的相对分子质量=232+121+163=1063.化合价n通过试验得知，化合物均有固定的组成，即形成化合物的元素有固定的原子个数比。人们把一种元素的原子（或原子团）能和其它原子（或原子团）相结合的数目称为该原子（或原子团）的化合价。通常以氢原子化合价为+1价作标准。n例如：H2SO4中，“H”显+
3、1价，“S”显+6价，“O”显-2价。化合价代数和为(+1)2+(+6)1+(-2)4=0。n再如：Na2SO3和CuSO4中，金属元素均显正价，“Na”显+1价，“Cu”显+2价；“S”在两种化合物中的化合价却不同，前者显+4价，后者显+6价。4.化学反应方程式用元素符号和分子式来表示化学反应的式子叫做化学方程式。化学方程式主要有以下四种意义n1）表示各物质分子数比；n2）表示各物质物质的量之比；n3）表示气体体积之比；n4）表示各物质质量之比。化学反应方程式的书写原则n1）以化学反应事实为依据；n2）以质量守恒定律为依据；n3）注明反应条件和生成物的状态。例如：反应条件加热“”、加压、催化
4、剂等，生成物为气体“”、生成物为沉淀“”等。n4）如果式子中各元素的原子数两边不相等，则在其分子式前面配上适当的系数，使其两边都相等，即配平。化学反应方程式的有关计算n根据化学反应方程式的计算，可以从量的方面研究物质的变化。由一种物质的量计算出另外物质的量。一、化学基本概念一、化学基本概念1.溶液n一种或几种物质分散到另一种物质中，形成均一的、稳定的混合物，叫做溶液。能溶解其它物质的物质叫做溶剂，被溶解的物质叫做溶质。n例如，将一小勺食盐放到一杯水中，形成食盐水。其中，食盐为溶质，水为溶剂，形成的食盐水为溶液。n溶质可以是固体，也可以是液体或气体；如果两种液体互相溶解，一般把量多的一种叫做溶剂
5、，量少的一种叫做溶质。若其中一种是水，一般将水称为溶剂。n水能溶解很多种物质，是一种最常用的溶剂。汽油、酒精等也可以做溶剂。如汽油能溶解油脂，酒精能溶解碘等。n相同条件下，不同物质在相同溶剂或相同物质在不同溶剂中的溶解能力是不同的。n例如：氯化钠很容易溶解于水，却难溶于无水乙醇、苯等有机溶剂。再如：在20时，100克水中最多能溶解36克氯化钠，而最多却能溶解硝酸钠90克。n在化学上，把物质在某种溶剂中溶解的能力称为溶解性。n一般地，在20时，100克水中能溶解10克以上的物质叫做易溶物质；能溶解1克以上的物质叫做可溶物质；能溶解0.01克以下的物质叫做难溶物质。n在一定温度条件下，每100g溶
6、剂中最多可溶解的溶质克数，叫做这种溶质在该温度下的溶解度。n通常所说的溶解度是指物质在水里的溶解度。n例如：在20时，100g水里最多能够溶解36g氯化钠，我们就说在20时，氯化钠在水里的溶解度是36g。n在一定温度条件下，一定量的溶剂中溶质不能继续溶解的溶液，叫做饱和溶液。n一定量的溶剂中溶质还能继续溶解的溶液，叫做不饱和溶液。n一定量的溶剂中所溶解的溶质超过溶质最大量（溶解度）的溶液称为过饱和溶液。n有些物质溶解度随温度升高而增大，在较高温度配置的饱和溶液，滤去剩余的未溶固体，然后使温度逐渐降至室温，这时溶液中溶质的量超过室温时的溶解度，但尚未析出晶体，这样得到的溶液即为过饱和溶液。例如硫
7、酸钠、醋酸钠等都很容易生成过饱和溶液。n单位时间内溶质溶解的量的多少称为溶解速率，而单位时间内从溶液中析出的量的多少称为结晶速率。当两个值相等的时候，就是溶解平衡。n从表面上看，晶体的量和溶液的浓度都是不变的，像是静止了一样，而实际上溶解和结晶的过程仍在进行，只不过是以一种平衡的状态显示出来。n所以溶解平衡是一种动态的平衡，并且是暂时的、相对的，当条件发生改变时，溶解平衡就会受到破坏。一、化学基本概念一、化学基本概念（三）溶液的浓度n一定量的溶液或试剂中所含溶质的量叫溶液的浓度。n溶液的浓度说明溶质和溶剂之间相对量的大小。对于一定量的溶液来说，它里面溶质越多，溶液浓度越大。1.质量百分比浓度：
8、用溶质的质量占全部溶液质量的百分比表示的浓度叫质量百分比浓度。用%表示。2.体积百分比浓度：是指100mL溶液中所含溶质的克数，用%表示。这种浓度的表示方法通常使用于溶质为固体时溶液的配制。例如：测定水样碱度时，所用的1%酚酞乙醇溶液就是1g酚酞溶于乙醇中使之体积为100mL。n量浓度定义：用1升溶液所含溶质的物质的量表示溶液的浓度，叫做物质的量浓度。n物质的量浓度的国际制单位为mol/L或mmol/L。等物质的量的规则n化学反应的等物质的量的规则，其实就是在化学反应中消耗了各反应物的量的相等（各反应物基本单元的电荷数均为一价）。n nB=nTn CBVB=CTVTnCBVB待测物质的物质的量
9、浓度和体积，CBVB=nB；nCTVT标准溶液的物质的量浓度和体积，CTVT=nT。n对锅炉水处理人员来说，建立起化学反应是按等物质的量进行的概念十分重要。n应用等物质的量的规则时，关键在于选择基本单元。n例如在酸碱滴定中先确定以NaOH为基本单元，根据反应式H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2On随之可确定1/2H2SO4为基本单元，它在反应中的物质的量才能与标准的物质的量相等。4.滴定度n滴定度就是1mL标准溶液中所含相当待测成分的质量或相当于该溶液中溶质的质量。n例:0.40mg/mL就是1mL氢氧化钠溶液中含有0.40mgNaOH；n测定水中Cl-时，配制的硝酸银标准溶液1mL
10、相当于1mgCl-，即其滴定度=1mg/mL；n用这种方法表示滴定度，使用起来非常简便。5.体积比浓度n体积比浓度：指溶质与溶剂按a:b的体积比配成的溶液，符号为a:b。n通常是溶质为液体时的溶液的配制。如1:4的硫酸，就是1体积的浓硫酸与4体积的水混合而成的硫酸溶液。6.质量浓度n质量浓度：是指单位体积溶液中所含溶质的质量，单位为kg/m3,常用的单位g/L、mg/L（ppm）、g/L（ppb）；n在水质分析中，因水中杂质浓度较小，一般用mg/L、g/L表示。7.浓度的换算n用得多的是质量百分比浓度与物质的量浓度之间的换算。n二者之间以溶液密度这个量联系的，其换算关系如下：1000=CBMB
11、 式中：质量百分比浓度；：溶液的密度，g/m3；CB ：基本单元为B的物质的量浓度，mol/L；MB：基本单元为B的物质的摩尔质量，g/mol。1.水的离子积常数n根据实验证明，水是一种极弱的电解质，它能微弱地电离，生成H3O+和OH-。nH2O+H2O=H3O+OH-；可简写为：H2O=H+OH-n从纯水的导电实验测得，在25时，纯水中H+和OH-的浓度都等于10-7摩尔/升。n电离平衡常数：弱电解质在一定条件下电离达到平衡时，根据化学平衡的原理，溶液中电离所生成的各种离子浓度的乘积，跟溶液中未电离分子浓度的比值是一个常数，这个常数叫做电离平衡常数，简称电离常数。用K电离表示。n实际上电离常
12、数描述的是一定条件下，弱电解质的电离能力。n在一定温度下，水跟其它弱电解质一样，有一个电离常数。n由于水电电离度很小，它的已电离部分可以忽略不计，因而上式可以写为：H+OH-=K电离 H2O 其中K电离是常数，H2O也可以看作是个常数，常数相乘必然成为一个新的常数，通常我们把它写作Kw。即：Kw=H+OH-=1n由于我们经常要用到一些H+浓度很小的溶液，为计算方便，化学上常采用H+浓度的负对数来表示溶液的酸碱性，叫做溶液的pH值。npH=-lgH+n溶液的酸碱性跟H+浓度和OH-浓度以及pH值的关系可以表示为：中性溶液 H+=OH-pH=7 酸性溶液 H+OH-pH7 碱性溶液 H+OH-pH
13、7nH+越大，溶液的酸性越强，pH值越小；H+越小，溶液的酸性越弱，pH值越大。所以，可以用pH值表示溶液的酸碱性。n但当溶液的H+或OH-浓度大于1mol/L时，用pH值表示酸碱性的强弱并不简便，故此时一般不用pH值表示，而是直接用H+或OH-的浓度来表示。n酸碱指示剂一般是弱有机酸或弱有机碱，它们的颜色变化是在一定的变色范围内发生的。我们把指示剂发生颜色变化的pH值范围叫做指示剂的变色范围，是通过实验测定。n石蕊、酚酞、甲基橙的变色范围如下：紫色的石蕊指示剂pH=4.58.3时由红色蓝色橙色的甲基橙指示剂pH=3.14.4时由红色橙黄色无色的酚酞指示剂pH=8.210.0时由无色紫红色pH
14、1 12 23 34 45 56 67 78 89 910101111121213131414石蕊石蕊红色红色紫色紫色蓝色蓝色甲基橙甲基橙红色红色橙色橙色黄色黄色酚酞酚酞无色无色浅红浅红红色红色一、化学基本概念一、化学基本概念（五）盐类的水解和缓冲溶液1.可逆反应n化学反应在不同程度上是可逆的。这种反应称为可逆反应。2.化学平衡n一定条件下反应物转化为生成物的速度称为化学反应速率，用符号表示。n化学平衡状态指在一定条件下的可逆反应，其正反应和逆反应的速率相等的状态，即正=逆。n反应开始时，反应物浓度大于生成物浓度，所以正逆。随着反应不断进行，反应物浓度不断减小，生成物浓度不断增加。因而正反应速
15、率不断减小，逆反应速率不断增加。当正=逆时，反应混合物中各物质的浓度不再发生变化，反应达到了平衡。n化学平衡是动态平衡，这时反应仍在进行，但正反应和逆反应的速率相等。n化学平衡是一种有条件的平衡。化学平衡只能在一定的外界条件下才能保持，当外界条件改变时，原有的平衡就会被破坏，直到在新的条件下建立起新的平衡。浓度对化学平衡移动的影响 在一定温度下，增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动，反之则向逆反应方向移动。压力对化学平衡移动的影响 恒温下，增大体系的压力，平衡向气体分子数减少的方向移动；减小压力，平衡向气体分子数增加的方向移动。温度对化学平衡移动的影响 升高温度，化学平衡向吸热
16、反应方向移动；降低温度，化学平衡向放热反应方向移动。催化剂对化学平衡的影响 催化剂只能改变平衡到达的时间而不能引起化学平衡的移动。4.缓冲与缓冲溶液同离子效应n浓度对化学平衡移动会产生影响，即在一定温度下，增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动，反之则向逆反应方向移动。n在弱酸或弱碱溶液中分别加入与这种弱酸或弱碱含有相同离子的强电解质，使弱酸或弱碱的电离度降低，使电离平衡发生移动的现象称为同离子效应。缓冲溶液缓冲溶液：能抵抗外来少量强酸、强碱的加入或稍加稀释的影响而保持自身的pH值不发生显著变化的溶液称为缓冲溶液。缓冲作用：对pH值的稳定作用称为缓冲作用。5.沉淀物的溶解平衡溶度
17、积常数n当温度一定时，在难溶电解质饱和溶液中存在着溶解与沉淀的电离平衡，这时溶液中组成该难溶物质的各离子浓度的乘积等于其常数，此常数称为溶度积常数，简称溶度积，用Ksp表示。溶度积原理n根据难溶物质的离子浓度的乘积和其Ksp值的关系，判断有无沉淀的生成。n以CaCO3为例：Ca2+CO32-Ksp时，无沉淀析出；Ca2+CO32-=Ksp时，无沉淀析出，恰好饱和；Ca2+CO32-Ksp时，有沉淀析出。n这个规律称为溶度积原理或溶度积规则。二、锅炉及供热采暖系统用水概述二、锅炉及供热采暖系统用水概述n水资源主要指海洋、河流、湖泊、地下水等水体，其中淡水总量仅为 0.36 亿立方千米，除冰川和冰
18、帽之外，可利用的淡水总量不足世界总贮水量的 1。n但在一定时间、空间范围内，其数量是有限的，并非取之不尽，用之不竭的。天然水为存在于自然界未经人工处理的水，具有较强的溶解能力和极易与各种物质混杂的特性。故天然水不是化学上的纯水，而是含有许多溶解性物质和非溶解性组成的复杂综合体。其组成上主要由大气水、地表水、地下水组成。n地表水主要指江、河、湖、海、水库的水，是雨水、雪水和泉水汇聚而成。n这类水受自然环境影响较大，其特点是水中悬浮物和溶解盐（包括硬度成分）随季节不同变化幅度较大。n 再生水是指对污水处理厂出水、工业排水、生活污水等非传统水源进行回收，经适当处理后达到一定水质标准，并在一定范围内重
19、复利用的水资源。n 再生水具有不受气候影响、不与临近地区争水、就地可取、稳定可靠、保证率高等优点。n再生水即所谓“中水”，是沿用了日本的叫法，通常人们把自来水叫做“上水”，把污水叫做“下水”，而再生水的水质介于上水和下水之间，故名“中水”。n再生水的水质指标低于城市给水中饮用水水质指标，但高于污染水允许排入地面水体的排放标准。3.城市自来水的特点及管理n自来水是城市工业锅炉用水的主要水源，它是天然水经过自来水厂的净化处理后，经铁管或水泥管道输送到用户。n由于自来水厂在净化处理过程中，投加混凝剂和杀菌剂等药剂，所以自来水中悬浮物、有机物和碱度都明显降低。为防止自来水中微生物的繁殖，通常向水中投加
20、漂白粉或注入氯气，并维持一定量的游离性余氯，当这种成分超过限量（0.5mg/L）时，就会使树脂结构遭到破坏，当温度较高或水中油重金属离子存在时，更是加速树脂变质。由于树脂变质是无法逆转的，因此游离性余氯对离子交换树脂具有较大的破坏作用。n自来水是天然水经自来水厂按饮用水标准净化的，其中含有很多溶解性杂质，不处理也不能直接作为锅炉给水使用。（二）天然水中的杂质及其对锅炉的危害n天然水在大自然循环过程中，无时不与大气、土壤和岩石接触，由于水极容易与各种物质混杂，并且有较强的溶解能力，所以任何水体都不同程度的含有多种多样的杂质。n另外，工业废水、生活污水以及农田化肥的流失，排入水体，则使天然水中的杂
21、质更趋复杂。n天然水中的杂质按其粒径大小可分为三大类即悬浮状杂质、胶体状杂质、溶解性杂质。悬浮状杂质是指存在于水中但不溶解于水的粒径大于100毫微米的杂质。其中包括泥土、砂砾、动植物的残留体及油类等水不溶解物。悬浮物杂质的杂质的危害1）影响锅炉水处理效果：如果锅炉给水采用锅内加药水处理，悬浮状杂质可直接降低所投加阻垢药剂的阻垢效果，浪费了药剂。如果锅炉给水采用锅外化学水处理，交换器内的交换剂会遭到悬浮状杂质的污染，大量的悬浮杂质覆盖在交换剂表面，包围交换剂颗粒，使之丧失或降低交换能力，造成出水量降低和出水水质不合格。2）影响锅炉的安全运行：悬浮物进入锅炉会沉积在锅筒的下联箱底部成为泥垢，影响传
22、热甚至造成锅炉过热发生爆管等不安全事故。如果水中存在这类杂质，锅炉水处理应该首先考虑除掉这类杂质。胶体状杂质就是存在于水中而不溶解于水，颗粒直径约在1毫微米到100毫微米之间的杂质。胶体状杂质的危害 1）如果采用树脂交换剂进行锅外化学水处理，胶体状杂质会进入树脂交换颗粒内部空隙，堵塞水流通过，丧失或降低交换能力、造成树脂交换剂中毒。2）胶体状杂质如果直接进入锅炉，会使锅炉结上极坚硬的水垢，这种水垢很难清除，对锅炉的安全经济运行危害极大。3）胶体状杂质直接进入锅炉，还会使锅水起沫，污染蒸汽，影响锅炉正常运行。如果水中有这类杂质，应该尽量除去。1）钙离子和镁离子是天然水中的主要阳离子，几乎存在于所
23、有的天然水中，通常人们将钙、镁离子在水中的含量称为“硬度”是引起锅炉结水垢的最主要成份，是对锅炉安全经济运行危害性最大的两种离子。因此，锅炉水处理的首要任务是除去硬度，以防止结垢。除去硬度的方法有多种，常用的主要有离子交换法、沉淀软化法和锅内加药处理法，不同的锅炉，应根据锅炉对给水的硬度要求，选择合适的处理方法。2）铁离子（Fe2+、Fe3+）：铁是天然水中常见的杂质，地表水中由于溶解氧充足，铁主要以Fe3+形态存在，并因形成难溶于水的Fe(OH)3胶体而沉淀出来；而地下水中的铁因为不接触空气，常以可溶性较好的Fe2+形态存在，而Fe2+接触空气后还会很快转化成Fe3+,Fe3+是一种较强的去
24、极化剂，会加速锅炉的电化学腐蚀。而当锅水中含铁量较高时，还易在热负荷较高的受热面上产生氧化铁垢，影响锅炉的传热，此外，少量的铁离子进入离子交换器，极易使强酸性阳离子交换剂中毒，对锅炉水处理工作带来很大危害。3）氯离子（Cl-）：也称为氯根，几乎存在所有的天然水中，但其含量却相差很大，一般的氯化物溶解度都很大，而且很稳定，所以在工业锅炉水质分析中常以测定Cl-的含量来反映锅水的浓缩倍率，并指导锅炉的排污。少量的氯化物对锅炉没什么危害，但由于Cl-是一种活化离子，在一定的条件下会破坏金属表面的保护膜，加速金属的腐蚀。尤其是对于不锈钢制品，易受到氯离子的侵蚀而发生点蚀。因此在锅炉运行中应当适当控制C
25、l-含量，以使锅水中的Cl-含量不宜过高。4）碳酸氢根和碳酸根离子：都是水中碱度的主要组成部分，而碱度物质能促使锅水中的钙镁离子形成水渣，通过排污排掉，起到一定的防垢作用，因此，低压锅炉要求在锅水中保持一定的碱度。但如果锅水中碱度过高，不但会严重影响蒸汽品质，对压力较高的锅炉还易引起碱性腐蚀。因此，对于HCO3-含量较高的天然水作为锅炉原水时，还需进行降碱处理。5）硫酸根离子：天然水中大多含有硫酸根离子，SO42-与Ca2+生成CaSO4，在常温下为微溶物，它的溶解度是随着温度的升高而迅速下降的。所以，当锅炉给水中有硬度，锅水碱度又不足时，容易在热负荷较高的受热面上结成坚硬的硫酸盐水垢。硫酸盐
26、水垢多为白色，坚硬、致密而滑腻。在稀盐酸中溶解极慢，因此，要尽量避免硫酸盐水垢的结成。n水中分子状杂质比离子状杂质少得多。常见的分子状杂质有：溶解氧、二氧化碳、氮气、可溶性二氧化硅、碳酸氢铁；n其中氮气没有什么危害。溶解氧和二氧化碳对锅炉产生腐蚀，前者产生局部腐蚀，后者主要产生均匀腐蚀，因此溶解氧对锅炉腐蚀造成的危害要比二氧化碳大得多；n可溶性二氧化硅可形成极坚硬的水垢，难于清除；n碳酸氢铁在空气中很容易转变成褐色的不溶于水的氢氧化铁絮状沉淀，可堵塞交换剂，严重时可堵塞管道。这种水极容易使交换剂中毒，受铁污染的阳离子交换树脂不易再生。这种水如直接进入锅炉，会产生坚硬的含铁水垢，并同时发生垢下腐
27、蚀其危害性更为严重。根据汽水系统中的水质差异，常将锅炉用水分为以下几类：原水：未经过任何处理的水。软化水：除掉大部分或全部钙、镁离子后的水。除盐水：通过有效的工艺处理，全部或大部分去除水中的悬浮物和无机阳、阴离子等杂质后，所得成品水的统称。补给水：原水经过处理后，用来补充锅炉汽水损耗的水。给水：直接进入锅炉的水，通常由补给水、回水和疏水等组成。锅水:锅炉运行时，存在于锅炉中并吸收热量产生蒸汽或热水的水。回水：锅炉产生的蒸汽、热水，作功后或热交换后返回到给水中的水。排污水：为了去除锅水蒸发浓缩的盐分、碱度和沉积物，以保证锅水质量，需从锅水中有意地排放一部分锅水称排污水。凝结水：是蒸汽经生产设备或
28、采暖设备进行热交换冷凝后的水。1.原水:又称生水，是未经过任何净化处理的天然水。2.补给水:原水经过各种方法净化处理后，用来补充锅炉汽水损失的水，称为锅炉补给水。根据净化处理方法不同，补给水又有不同的名称：去除原水中悬浮杂质的水称为清水（自来水属清水）。去除水中钙、镁离子的水，称为软化水；去除水中全部阴、阳离子的水，称为除盐水或纯水。对于采用锅内加药处理的低压锅炉，补给水为清水；而采用锅外化学处理时，补给水是软化水；高压以上的锅炉补给水采用除盐水。3.回水:热水锅炉的热水经热交换后返回的水称为循环水。如果供热系统清洁，且没有外界杂质侵入污染时，凝结水的水质近似于蒸馏水。由于这部分水的水量大（几
29、乎占锅炉给水量90以上），水质纯净，水温较高，所以应注意管理，避免污染，要最大限度地回收利用。这样，不仅可以提高锅炉给水水质，还可降低能耗。但凝结水（或循环水）被严重污染时，就不可回收利用了。4.给水:直接进入锅炉，供给锅炉蒸发或加热的水称给水，给水通常由回水和补给水两部分组成。5.锅水:正在运行锅炉的锅内（汽水系统）中循环流动着的水。6.排污水:为了去除锅水蒸发浓缩的盐分、碱度和沉积物，以保证锅水质量，需从锅水中有意地排放一部分锅水称排污水。7.循环水:是指热水锅炉采暖系统来回循环的水。8.软化水:去除原水中钙、镁离子的水叫软化水。9.净化水:原水经过沉淀、混凝和过滤处理后的水称净化水。10
30、.冷却水:锅炉运行中用于冷却锅炉某一附属设备的水，称为冷却水。水在锅炉内受热沸腾和蒸发，为水中杂质提供了化学反应和不断浓缩的条件，当锅水中这些杂质的浓度达到饱和时，便有固体物质析出悬浮于锅水中被称为水渣；这些水渣牢固地附着在受热面上，则称为水垢。水垢的导热性极差，其导热仅为锅炉钢板1%左右，影响锅炉的热传导，大幅降低锅炉的热效率，严重时会发生事故。由于水质不良引起的腐蚀主要有以下三种：（1）氧腐蚀：其特点是局部的点状腐蚀，穿孔性非常强，对锅炉的安全运行危害极大。如锅炉金属部件、锅炉的省煤器、水冷壁、对流管束及锅筒等金属部件会被氧腐蚀，使这些部件变薄、凹陷，甚至穿孔，严重危及锅炉的运行安全。（2
31、）苛性脆化：是由于锅水碱度过高，破坏了金属的内部结构，产生苛性脆化使锅炉金属的强度变低，缩短锅炉使用寿命。尤其蒸汽炉，由于循环水量大，对锅炉的腐蚀更为严重。（3）垢下腐蚀：锅水中的铁离子会在锅炉内形成高价铁质水垢，这种水垢能够加快其垢下金属铁的腐蚀，增加锅水结垢成分，形成铁腐蚀的恶性循环。因金属的腐蚀产物（主要是铁的氧化物），被锅水携带到锅炉受热面上后，容易与其它杂质结成水垢。当水垢含铁时，传热效果更差。例如含有80铁并混有二氧化硅的1毫米厚的水垢所造成的热损失，相当于4毫米厚的其他成分的水垢。所以在水垢中含有铁的腐蚀产物，其导热系数会明显减小。它会导致锅炉部件的迅速损坏，尤其对燃油锅炉，金属
32、腐蚀产物的危害更大。汽水共腾现象是由于锅水中的溶解固形物及油脂、有机物等成分过高引起，在锅筒的水汽界面上，若蒸汽和水不能迅速分离，在锅水沸腾蒸发过程中，液面就会产生泡沫，泡沫薄膜破裂后分离出很多的水滴，这些含盐量很高的水滴不断被蒸汽带走，蒸汽携带泡沫一起进入蒸汽系统严重污染蒸汽，造成蒸汽不能使用。汽水共腾对锅炉的危害如下：（1）蒸汽受到严重污染；（2）过热器管和蒸汽流通管道内出现积盐，严重时能将管道堵塞；（3）使过热蒸汽温度下降；（4）水位计内充有汽泡，造成液面分辨不清；（5）在蒸汽流通系统中产生水锤作用，容易造成蒸汽管路连接部位损坏；（6）容易引起蒸汽阀门、管路弯头及热交换器内腐蚀。三、锅炉
33、水质标准三、锅炉水质标准n无论普通蒸汽锅炉还是热水锅炉都是以水为介质，把燃料燃烧的化学能转变为热能的一种换热设备。n水质的好坏直接影响锅炉的安全经济运行。n水质是指水和其中杂质共同表现出来的综合特性。n水质指标是表示水中杂质的种类及含量，用来判断水质优劣的项目。三、锅炉水质指标三、锅炉水质指标 n锅炉用水中水质指标的表达方式通常有两种：一种是客观反应水中所含有的离子或分子的含量，如：溶解氧、磷酸根、氯离子、钙离子等；另一种则不代表某种单纯的物质，而是表示某些组合的化合物，或水质某一方面特性。工业锅炉用水的主要指标介绍如下：锅炉水质标准中的是指经过滤后分离出来的不溶于水的固体混合物的含量。悬浮物
34、的测定：通常采用某种过滤材料分离出水中较大颗粒不溶性物质，然后烘干，称重测得，单位以毫克升表示。是衡量水中悬浮状杂质多少的一项水质指标。锅炉给水无论采用哪一种原水均要求测定悬浮物的含量。地下水中含量较少，地表水含量较高。它直接影响锅炉的安全经济运行，采用锅外化学水处理时悬浮物还会覆盖在交换树脂上，堵塞水流通道，使交换树脂丧失交换能力。含盐量是锅水的一项重要控制指标。是表示水中各种可溶性盐类的总和，通常是根据水质全分析测得水中所有的阳离子和阴离子的含量，然后经计算求出。低压锅炉用水的含盐量可用溶解固形物（RG）和电导率（K.DD）两种方法来表示：n由于用水质全分析求的含盐量很麻烦，因此，低压锅炉
35、用水的含盐量常以溶解固形物来表示；n溶解固形物是指已分离了悬浮固形物之后的的滤液，经蒸发、干燥所得到的蒸发残渣。n它包含了水中的各种溶解性无机盐类和不易挥发的有机物等，单位为mg/L.n因为在水质稳定的情况下，水中的溶解固形物同氯化物一道在锅水中浓缩，浓缩倍数相同，水中的溶解固形物含量与氯化物的含量之比接近一个常数，叫溶氯比常数（K）。（2）电导率（DD）n硬度是表示水中高价金属离子的总浓度。n在天然水中，形成硬度的物质主要是水溶液中钙、镁离子。一般水溶液中其它重金属离子较少，钙、镁离子含量较高。n低压锅炉水处理中把钙、镁离子的含量叫总硬度，用YD表示，它是衡量锅炉给水好坏的一项重要技术指标。
36、n（1）硬度的单位。根据我国法定计量单位，硬度单位为毫摩尔升（mmolL）。（根据硬度构成成分分）n总硬度：表示水中钙、镁离子的总含量，代表符号YD，单位为毫摩尔升（mmolL）。n钙硬度：表示水中钙离子含量，代表符号，单位为毫克升（mgL）。n镁硬度：表示水中镁离子的含量，代表符号，单位为毫克升（mgL）n碳酸盐硬度：表示水中钙镁的重碳酸盐Ca（HCO3）2，Mg（HCO3）2及溶解的碳酸盐CaCO3，MgCO3的含量，代表符号YDT，单位为毫摩尔升（mmolL）又称暂时硬度。n非碳酸盐硬度：表示水中钙、镁的硫酸盐和氯化物的含量，代表符号为YDF，单位为毫摩尔升（mmolL）。由于这种杂质在
37、沸腾时不能以沉淀析出，所以又称为永久硬度。n硬度是评价锅炉给水水质好坏的一项重要指标。n国标中对锅内加药处理的锅炉，限制给水硬度4.0毫摩尔升，这样可保证热强度最大的受热面上每年结生水垢厚度不超过0.5毫米，并要求对锅炉进行定期清洗。n对采用锅外化学水处理（一般采用离子交换法）的锅炉，标准中限定给水硬度0.03毫摩尔升。这是目前使用的国产的离子交换树脂和软化设备完全可以达到的指标要求。在保证锅炉定期清洗的情况下，可保证热强度最大的受热面上每年结垢不超过0.1。4.4.碱度（碱度（JDJD）n测定碱度时按使用的指示剂不同可将碱度分为甲基橙碱度和酚酞碱度。n用甲基橙测定的碱度其指示滴定终点的pH值
38、较低，为4.34.5，测得的碱度是水中各种碱性物质总和，所以又称总碱度。n酚酞碱度是用酚酞作指示剂所测得的碱度。因指示剂的滴定终点的pH值为8.28.4，所以只能测定部分碱度（即OH-全部和1/2CO32-）。n锅水必须保持一定数值的碱度，锅水碱度对锅炉设备的结垢、腐蚀和蒸汽品质均有重大的影响，碱度过高则易引起锅炉设备的碱性腐蚀和苛性脆化，并且易使锅水起泡及汽水共腾，恶化蒸汽品质。碱度太低，OH-少，pH值低会造成锅炉酸性腐蚀。同时CO32-少，会结CaSO4水垢。n锅水碱度过高或过低都不能达到防腐阻垢的目的。n国家标准GB/T1576-2008工业锅炉水质指标中，对锅内加药处理的锅炉，锅水碱
39、度的上、下限值制定了明确标准。采用炉外钠离子交换作补给水的锅炉，其锅水碱度标准根据锅炉压力的不同而不同。对于额定蒸发量小于或等于4t/h，并且额定蒸汽压力小于或等于1.0MPa的在蒸汽锅炉和汽水两用锅炉，同时采用锅外水处理和锅内水处理时，其锅水全碱度为6.026.0 mmol/L。这对锅炉防结垢非常有利，同时对蒸汽品质又无不良影响，有利于减少排污和节约能源。n指锅水中游离NaOH的量与锅水溶解固形物含量的比值。n相对碱度是锅水的一项重要技术指标。尤其对铆接、胀接锅炉更为重要。n控制锅水的相对碱度的目的是防止发生晶间腐蚀（又称苛性脆化），这种腐蚀指碱性物质进入金属晶粒间隙后对金属产生的腐蚀。n国
40、标中规定，所有蒸汽锅炉炉水相对碱度都必须不大于0.2。npH值是溶液中氢离子浓度的负对数,是用于表示溶液酸碱性的强弱;npH值是锅炉用水中一项重要的指标。pH值无论在锅内和锅外水处理过程中变化都较大，因此，在锅炉运行中必须注意监测。n规定锅水pH值指标有两个目的：一是防结垢，二是防腐蚀。若pH值过低，酸性水进入锅炉，会对金属产生酸性腐蚀；若pH值过高，碱性水中有过量的NaOH存在，不仅会恶化蒸汽品质，还可能使锅水的相对碱度增高，成为苛性脆化的一个条件。n溶解氧是指溶解于水中氧气的含量，是锅炉给水的一项重要腐蚀指标n用O2表示，计量单位是毫克/升（mg/L）或微克/升（g/L）n氧气能溶于水中，
41、水的温度越高，其溶解度越小。n水中溶解氧能腐蚀锅炉设备及给水管路，所以为了防止氧腐蚀，必须控制给水含氧量。氧腐蚀随锅炉参数的升高而加剧。特别是给水硬度控制好时，氧腐蚀问题更加突出，所以对于工作压力1.0MPa的蒸汽锅炉、贯流、直流锅炉，以及额定功率7MW的热水锅炉，给水溶解氧标准为0.1mg/L。一般采用热力除氧和化学除氧即可达到这个要求。n锅炉蒸发量愈大，单位水容积愈小。在相同的时间内，金属表面接触溶解氧愈多，溶解氧对锅炉本体危害愈大。n所以标准中规定蒸发量10T/H的蒸汽锅炉必须除氧，给水溶解氧标准为0.1mg/L。n为达到此标准，可采用设备除氧也可采用化学药剂除氧。对于热水锅炉虽然锅炉参
42、数较低，但因补水量大，带入锅内的溶氧量也大。对于额定功率大的高温热水锅炉，会引起严重的氧腐蚀。所以对于这种锅炉也限制给水溶解氧0.1mg/L。n水中油类杂质的含量称含油量。代表符号Y，表示单位为mg/L。n给水含油量高，不仅使锅水产生泡沫，影响蒸汽品质，同时使锅内形成导热系数很小的带油质的水垢。n另外在温度较高的受热面上，由于油质分解，而转变成导热性差的碳质水垢，所以必须控制给水的含油量。给水含油量2毫克升。n所谓亚硫酸盐就是锅水中维持亚硫酸根的过剩量。单位用mg/L。其符号为SO32-。锅水中亚硫酸盐含量是由于对给水进行加亚硫酸钠除氧维持锅水中亚硫酸根的过剩量。9磷酸盐n是指锅水中维持磷酸根
43、的过剩量。单位用毫克升表示。代表符号PO43-。n磷酸盐含量也是一项锅内加药的控制指标。投加磷酸盐进行水处理的目的是使水中残留的Ca2+、Mg2+形成磷酸盐水渣，并使锅炉金属表面生成磷酸铁保护膜，以达到防腐的目的。水质指标间的关系水质指标间的关系一、阴离子与阳离子之间的关系 水中的阳离子和阴离子是由各种盐类溶解于水中电离而形成的。根据任何物质电中性的原则，正负电荷的总数相等。n硬度表示水中某些阳离子（Ca2+、Mg2+）成分的含量；n碱度表示水中某些阴离子（HCO3-、CO32-）成分的含量。n虽然阴离子阳离子在水中单独存在，但出于判断水质的需要，可将它们组合成假想化合物。n其组合原则是：水在
44、蒸发浓缩时，阴、阳离子优先组合成溶解度小的化合物，依次组合溶解度大的化合物；阳离子组合顺序为：Ca2+、优先，Mg2+次之，Na+最后组合；阴离子HCO3-优先，SO42-次之，Cl-最后组合。天然水硬度成分首先与碱度成分组合成碳酸盐硬度，其次才组合成非碳酸盐硬度，从而得出硬度与碱度关系如下表：三、碱度与相对碱度的关系n锅水中的碱性物质主要是OH-和CO32-，当采用锅内加药处理时，还可能有PO43-和腐殖酸盐，当对给水采用了化学除氧时则还有SO32-等。n水中的碱度是用硫酸中和的方法来测定的，采用的指示剂不同，碱度值的大小不同。1酚酞碱度（JD酚）n就是用酚酞作指示剂来测定水中的碱度，通过滴
45、定到终点（即pH值=8.28.4）,此时水中的OH-全部反应生成H2O，而CO32-只能中和成HCO3-。2甲基橙碱度（JD甲）n就是用甲基橙作指示剂来测定水中的碱度，通过滴定到终点（即pH值=4.34.5），此时，水中的OH-几乎完全中和成H2O、CO32-和HCO3-几乎全部中和成H2O和CO2。测得的结果是水中全部碳酸盐和氢氧化物，所以甲基橙碱度又称为全碱度。3相对碱度n为了防止锅炉发生苛性脆化腐蚀，对锅水制定了相对碱度的指标。它表示锅水中游离NaOH含量与溶解固形物的比值。1.分析过程n锅水的碱度（JD）是指OH-和CO32-的浓度；n锅水pH值主要是指OH-的浓度；n在低压锅炉中，既
46、然锅水的碱度是由OH-、CO32-共同组成的，因此锅水的OH-浓度只为锅水总碱度的一部分，且所占比例随锅炉工作压力变化而变化。由此可计算出锅水pH值与总碱度（JD）的关系。n（1）碱度与pH值共同点：二者都含有OH-。在压力相同下，二者的变化成正比关系，且碱度的变化幅度很大。pH值增加1，碱度增加10倍；碱度增加10倍，pH值增加1。在压力1MPa而2.5MPa情况下，pH值在合格范围内（10-12），碱度也大体合格（12.5 mmolL碱度25 mmolL）。n（2）碱度与pH值不同点：OH-是pH值的主体，而只是碱度成分的一部分，碱度的变化不仅仅取决于OH-的变化，还有CO32-。就标准而
47、言，锅水pH值合格时，锅水碱度不一定合格，如锅水碱度合格，则pH值也不一定合格。n溶解固形物的分析不但操作繁琐，而且费时。在原水水质稳定情况下，锅水的溶解固形物含量与氯离子浓度的比值接近一个常数。在锅水碱度合格时，通过分析测得的溶解固形物和氯离子含量，求出它们的比值 通过这个关系，可以把难于及时测定的锅水溶解固形物的控制指标，转化为易于测定的氯离子控制指标，以便及时指导锅炉排污，把锅水浓度限制在一定范围内，从而保证锅炉的安全经济运行。中华人民共和国国家标准：中华人民共和国国家标准：工业锅炉水质工业锅炉水质 GB/T 1576-2008GB/T 1576-2008表表1 1：采用锅外水处理的自然
48、循环蒸汽锅炉和汽水两用锅炉，给水和锅水水质：采用锅外水处理的自然循环蒸汽锅炉和汽水两用锅炉，给水和锅水水质区分区分额定蒸汽压力额定蒸汽压力MPaP1.01.0P1.61.6P2.52.5P3.8补给水类型补给水类型软化水软化水除盐水除盐水软化水软化水除盐水除盐水软化水软化水除盐水除盐水软化水软化水除盐水除盐水给水给水浊度浊度FTU5.02.05.02.05.02.05.02.0硬度硬度mmol/L0.0300.0300.0300.0300.0300.0305.010-35.010-3pH（25）7.09.08.09.57.09.08.09.57.09.08.09.57.59.08.09.5溶解
49、氧溶解氧amg/L0.100.100.100.0500.0500.0500.0500.050油油mg/L2.02.02.02.02.02.02.02.0全铁全铁mg/L0.300.300.300.300.300.100.100.10电导率（电导率（25）S/cm5.51021.11025.01021.01023.510280.0锅锅水水全碱度全碱度b mmol/L无过热器无过热器6.026.010.06.024.010.06.016.08.012.04.0有过热器有过热器14.010.012.08.012.04.0酚酞碱度酚酞碱度mmol/L无过热器无过热器4.018.06.04.016.06
50、.04.012.05.010.03.0有过热器有过热器10.06.08.05.010.03.0pH（25）10.012.010.012.010.012.010.012.010.012.010.012.09.012.09.011.0溶解固形物溶解固形物mg/L无过热器无过热器4.01034.01033.51033.51033.01033.01032.51032.5103有过热器有过热器3.01033.01032.51032.51032.01032.0103磷酸根磷酸根cmg/L10.030.010.030.010.030.010.030.05.020.05.020.0亚硫酸根亚硫酸根dmg/L1
