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一、水垢的成因???
???工業(yè)鍋爐以及家庭用的燒水壺，使用一段時間后在金屬表面就會結成水垢，這是由于水中溶有一定數量的鈣鎂鹽類，如碳酸氫鹽、碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物、硅酸鹽、磷酸鹽等同的還含有泥沙和有機物等。這些鹽類在受熱過程中發(fā)生物理和化學變化而形成水垢。水中含有的碳酸氫鈣在水溫升高過程中會分解生成難溶的碳酸鈣：????
?????????? Ca(HCO3)2==△==CaCO3+C02↑+H20

碳酸氫鎂也會分解生成碳酸鎂，它在水中不穩(wěn)定會轉化成溶解度更小的氫氧化鎂沉淀，因此水垢中還含有少量氫氧化鎂。????
???? 在堿性條件下，碳酸氫鈣會發(fā)生如下反應生成碳酸鈣：???
????? Ca(HCO3)2+20H1-====CaCO3+2H2O+CO2-3??
??? 此時，如水中含有較多的氯化鈣時也會發(fā)生如下的生成碳酸鈣的沉淀：
?????? CaCl2+C02-3====CaCO3↓+2C1-
??? 當水中溶有過量的磷酸鹽時，氯化鈣也會轉化成溶解度很小的磷酸鈣。???
?????? 2P03-4+3CaCl2--Ca3(PO4)2↓+6Cl-
???? 通常水垢的主要成分是碳酸鈣和磷酸鈣。
???? 水中還溶解有一定數量的硫酸鈣；硅酸鈣等其他無機鹽類，隨著水的蒸發(fā)，它們在水中濃度加大，當其濃度超過溶解度之后也會生成沉淀，并沉積在傳熱表面上。????
???? 在工業(yè)鍋爐中金屬表面的鐵銹和銅銹等銹垢也會轉化成水垢的成分。
???? 由于水垢大都由無機鹽組成，故稱為無機垢，而且這些水垢結晶致密，比較堅硬，所以又稱為硬垢。實際水垢的成分相當復雜而且成分隨著水質情況的不同而變化，所以對不同地區(qū)的水垢應作具體分析。通常根據水垢的主要成分將它分為碳酸鹽水垢；硫酸鹽水垢，磷酸鹽水垢，硅酸鹽水垢和銹垢幾、大類。????
???? 表3—4是用X—射線法測得的各種堅硬水垢的組成。??

二、水垢成分的定性分析方法
??? 1．碳酸鹽水垢
???? 碳酸鹽水垢通常呈白色片狀，斷面呈顆粒狀。如果把白色水垢放在熱水中無溶解、崩解現(xiàn)象，而置于3%(1：10)鹽酸溶液中，在室溫下即迅速溶解，而且有大量氣泡產生，則是碳酸鹽水垢，反應式為：????
??? CaCO3+2HCI====CaCl2+H20+C02↑
???? 當碳酸鹽水垢中混有金屬腐蝕產物如鐵銹時，外觀可能呈紅褐色或粉紅色。含鐵量低于10%時呈粉紅色，含鐵量達20%并含有Fe304(黑色)時呈紅褐色。含有鐵銹的水垢用鹽酸處理后溶液會變成淺黃色。

? 2．磷酸鹽水垢?
???? 磷酸鹽水垢外觀呈灰白色，硬質的磷酸鹽水垢為松散結構。在鍋爐中形成的磷酸鹽水。垢難免混有鐵的氧化物，使水垢由灰白轉為灰紅，紅褐或黑褐色。如果將磷酸鹽放到3％質量分。數的鹽酸溶液中，其溶解速度較碳酸鹽水垢慢得多，而且元氣泡或氣泡很少。如加大鹽酸含量和升高溫度，則此水垢溶解速度會加快，如在質量分數為6％的鹽酸中，加熱到50℃以上磷酸鹽水垢能很快溶解。如果水垢中含有銹垢等腐蝕產物，得到的溶液常帶有淡黃綠色。磷酸鈣溶于鹽酸的反應式為：??
??? Ca3(PO4)2+4HCl====Ca(H2P04)2+2CaCl2????
??? 3．硫酸鹽水垢???
???? 硫酸鹽水垢是黃白色堅硬密實的固體，常不單獨形成水垢，而是混在碳酸鹽水垢中。如果在水垢中加入鹽酸，水垢并不完全溶解，所剩殘渣為白色，則很可能是硫酸鹽水垢。如果將此殘渣放到1％氯化鋇水溶液中，殘渣溶解而原來澄清的氯化鋇溶液變渾，則證明是硫酸鹽水垢。其反應式為：?
??? BaCl2+CaSO4====BaSO4+CaCl2
???? 4．硅酸鹽水垢???
???? 硅酸鹽水垢也是灰白色堅硬固體，常不單獨形成水垢，而是混在碳酸鹽水垢申，因此在水垢中加入鹽酸，水垢并不全部溶解，所剩殘渣為白色有可能是硅酸鹽水垢，如果白色殘渣能溶于3％氫氟酸溶液中，則是硅酸鹽水垢其反應式為：????
?????? Si02+6FH====H2SiF6+2H2O????
??? 5．銹垢????
???? 鐵銹水垢呈黑褐色或紅褐色，其密度較大約為一般水垢密度的一倍以上，達4.59/cm3。鐵銹水垢中常含有一定量銅。含銅量高時可以看到銅的金屬光澤。
???? 鐵銹水垢在熱的6％鹽酸中緩慢溶解，所得溶液呈黃綠色。取出少量溶液力口入10%氨水中會生成氫氧化鐵的棕色沉淀：????
??? Fe202+6HCl====2FeCl3+3H20
??? FeCl+3NH3·H20====Fe(OH)3↓+3NH4C1????
???? 如果銹垢中含有銅，則把溶解于鹽酸后所得溶液加入過量氨水時，溶液會呈現(xiàn)銅氨絡離子特有的藍色：????????
???? 三、水垢的特性及其危害???

? 人們最關心的水垢特性是它的低導熱系數，在工業(yè)生產中導熱系數的減小直接影響到鍋爐的效率，甚至嚴重危及鍋爐的安全運行或鍋爐的壽命。對于冷卻水系統(tǒng)，也直接影響到傳熱效率和冷卻水用量。水垢的導熱系數比金屬低得多，水垢的熱阻是鋼鐵的50—100倍，是黃銅的100～200倍，是鋁、銅的300～400倍。
???? 水垢的導熱系數隨其成分和結構的變化而在較大范圍內波動。水垢中SiO。含量越高，導熱系數下降也越大。同種水垢的導熱系數在200~C以下基本是一個常數；不隨溫度而變化。

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