Что такое жесткость и щелочность воды? Каковы отношения между ними?

При проектировании системы умягчения воды жесткость (YD) и щелочность (JD) воды являются двумя общими и важными параметрами. Что они означают? И какая между ними связь?

Твердость (ярд)

Жесткость обычно относится к содержанию ионов кальция и магния (Ca2+, Mg2+) в воде, что является важным техническим показателем для измерения того, легко ли котлы и другое отопительное оборудование вызывают образование накипи, основная роль умягчителей воды заключается в удалении или уменьшении ионов кальция и магния в воде.

Обычно воду, содержащую жесткость, называют жесткой, а воду, в которой удалена жесткость, называют умягченной водой или мягкой водой.

Ионы кальция и магния являются основными катионами в природной воде, которые присутствуют практически во всех природных водах, обычно люди называют суммарное содержание кальциевой и магниевой жесткости в воде “общая жесткость”, где кальциевая жесткость включает: бикарбонат кальция, карбонат кальция, сульфат кальция, хлорид кальция и др.; жесткость магния включает: бикарбонат магния, карбонат магния, сульфат магния, хлорид магния и т. д.

Кроме того, жесткость также можно разделить на две категории карбонатной жесткости и некарбонатной жесткости в зависимости от типа аниона, из которого она состоит.

1. Карбонатная жесткость

Концентрация солей, состоящих из ионов кальция и магния и бикарбоната или карбоната в воде, называется карбонатной жесткостью. В карбонатной жесткости природной воды обычно преобладает гидрокарбонатная, поэтому природная вода нейтральна.

Карбонатная жесткость в высокотемпературной воде возникает в последующей реакции разложения и приводит к образованию осадков, если осадки на нагретой поверхности осадки образуют накипь, если осадки в котловой воде образуют шлак, шлак можно удалить путем дренажа котла, но если дренаж несвоевременно, шлак тоже превратится в накипь.

Ca (HCO₃)₂→ СаСО₃↓＋Ч₂О＋СО₂↑

Mg(HCO₃)₂ →MgCO₃↓＋Ч₂О＋СО₂↑

MgCO₃＋ Н₂О → Мг(ОН)₂↓＋ СО₂↑

1. Некарбонатная жесткость

Некарбонатная жесткость относится к воде в дополнение к карбонатным, кальциевым, магниевым ионам и другим анионам (таким как сульфатные, хлоридные ионы, силикатные и т. д.), состоящим из содержания солей.

Содержит некарбонатную жесткость воды в котле, с концентрацией испарения котла, концентрация ионов увеличивается, а сульфат и силикат кальция и другие продукты растворимости и растворимости в воде будут уменьшаться с повышением температуры, когда концентрация продукта ионов больше растворимости продукта выпадет в осадок, а на поверхности нагрева накипь.

Щелочность (JD)

Щелочность – это количество класса веществ, которое указывает на способность воды принимать ионы водорода (Н+).

Щелочность в воде в основном складывается из ОН-, СО32-, НСО3- и других небольших количеств солей слабых кислот. В природной воде,

большая часть щелочи существует в форме HCO3-, и только очень небольшое количество природной воды, если щелочность очень высока, будет иметь небольшое количество CO32-; HCO3- разлагается на CO32- после нагревания воды в кастрюле и далее гидролизуется с образованием OH-. Поэтому большая часть щелочи в котловой воде существует в форме CO32- и OH-.

Если в котел поступает вода, содержащая карбонатную жесткость, то щелочность котловой воды будет снижаться за счет образования карбонатной накипи или шлака;

если умягченная вода используется в качестве питательной воды для котла, щелочность воды в котле будет увеличиваться по мере того, как котел испаряется и концентрируется, потому что умягченная вода только устраняет жесткость и сохраняет щелочность. Поэтому, когда щелочность котловой воды слишком высока, умягчение – требуется щелочная восстановительная обработка.

Связь между жесткостью и щелочностью

Различают три случая жесткости и щелочности природной воды:

Жесткость выше щелочности: в такой воде Ca2+ и Mg2+ сначала образуют карбонатную жесткость с HCO3-, а оставшиеся Ca2+ и Mg2+ образуют некарбонатную жесткость с другими анионами, такими как SO42- и Cl-, большая часть природной воды относится к эта ситуация;

Жесткость, равная щелочности: в такой воде все Ca2+ и Mg2+ образуют карбонатную жесткость с HCO3-, когда нет ни некарбонатной жесткости, ни остаточной щелочности, что редко встречается в природной воде;

Жесткость меньше, чем щелочность: эта вода называется щелочной водой, Ca2+, Mg2+ все с HCO3- образуют карбонатную жесткость, остальные HCO3- с Na+, K+ образуют натриево-калиевую щелочность, также известную как отрицательная жесткость. Некарбонатной жесткости в такой воде в принципе нет, и ее называют отрицательной жесткой или щелочной водой, и только отдельные районы имеют такую ​​природную воду.