1. Definicja twardości wody
Twardość wody odnosi się do całkowitego stężenia jonów metalicznych, takich jak wapń (Ca²⁺) i magnezu (mg²⁺) rozpuszczonych w wodzie. Jony te są zwykle łączone z anionami, takimi jak węglan (Co₃²⁻), siarczan (So₄²⁻) i chlorek (Cl⁻), tworząc związki takie jak węglany, siarczany i chlorki. W naturalnych zbiornikach wodnych jony wapnia i magnezu stanowią ponad 90%, a inne jony metali, takie jak żelazo i mangan, są znikome ze względu na ich wyjątkowo niską zawartość.
Zgodnie z „Raportem Zasobów Wodnych w Chinach” twardość wód gruntowych w regionach północnych jest ogólnie wysoka. Na przykład całkowita twardość w niektórych obszarach równiny Północnej Chin może osiągnąć 300-500 mg/l (pod względem kako₃), podczas gdy twardość w regionach południowych jest zwykle mniejsza niż 100 mg/l ze względu na różnice w strukturze geologicznej. Różnica ta jest głównie związana z regionalnym składem skały i procesu infiltracji opadów.
2. Przemysłowe zagrożenia twardości
Zmniejszenie wydajności wymiany ciepła: przewodność cieplna skali wynosi tylko 1/500 do 1/100 stali. Na przykład skala krzemianu o grubości 1 mm może zwiększyć zużycie paliwa kotła o 10%i zmniejszyć wydajność cieplną o 15%-20%. Dane z elektrowni wykazały, że skalowanie spowodowało wzrost rocznych kosztów węgla o około 1,2 miliona juanów.
Korozja sprzętu i zagrożenia bezpieczeństwa: lokalna korozja (np. Pitting) jest podatna do wystąpienia w skali, co zmniejsza wytrzymałość metalowej ściany rury. Jeśli kocioł o ciśnieniu 1. 0 MPA ma 1 mm skali, temperatura ściany rury wzrośnie z 280 stopni do 680 stopni, wytrzymałość na rozciąganie stali spadnie o 75%, a ryzyko serii rury znacznie wzrośnie.
Impact on product quality: When the textile industry uses hard water, calcium and magnesium ions combine with dyes to easily form spots. Due to excessive water hardness (>150 mg/l) W fabryce drukowania i farbowania wadliwy stawka wzrosła z 2% do 8%, a roczna strata przekroczyła 500, 000 Yuan.
Rosnące koszty konserwacji: Szacuje się, że kosztuje 3, 000-5, 000 Yuan w celu usunięcia 1 tony skali ze sprzętu przemysłowego, a średnia dzienna strata pojemności spowodowana przestojami do czyszczenia wynosi 10%-15%.
3. Klasyfikacja i cechy twardości
Twardość wody można podzielić na następujące dwie kategorie:
Twardość węglanu (tymczasowa twardość): złożone z wodorowęglanów wapnia i magnezu [Ca (HCO₃) ₂, Mg (HCO₃) ₂], które rozkładają się na osady (takie jak Caco₃, Mg (OH) ₂) po podgrzaniu.
Ten rodzaj twardości można usunąć przez gotowanie.
Twardość niekarbonanu (twardość stała): złożony z siarczanów wapnia i magnezu, chlorków (takich jak caso₄, mgcl₂) itp., Które nie można usunąć przez ogrzewanie i wymagają obróbki chemicznej zmiękczania.
Całkowita twardość jest sumą tych dwóch. Jeśli całkowita alkaliczność jest wyższa niż całkowitą twardość, różnica nazywa się „twardością negatywną”, która występuje częściej w zbiornikach wodnych o wysokiej zawartości soli sodu.
4. Jednostki twardości i konwersja obliczeń
Wspólne jednostki twardości obejmują MMOL/L, MG/L (obliczone jako kako₃), stopnie niemieckie (stopień DH) itp.