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什么是水的硬度以及硬度的種類和危害？

發布日期：2016-08-30 21:47:57

一、什么是水的硬度
水中有些金屬陽離子，同一些陰離子結合在一起，在水被加熱的過程中，由于蒸發濃縮，容易形成水垢，附著在受熱面上而影響熱傳導，我們把水中這些金屬離子的總濃度稱為水的硬度。如在天然水中最常見的金屬離子是鈣離子（Ca2+）和鎂離子（Mg2+），它與水中的陰離子如碳酸根離子（CO32-）、碳酸氫根離子（HCO3-）、硫酸根離子（SO42-）、氯離子（Cl-）以及硝酸根離子（NO3-）等結合在一起，形成鈣鎂的碳酸鹽、碳酸氫鹽、硫酸鹽、氯化物以及硝酸鹽等硬度。水中的鐵、錳、鋅等金屬離子也會形成硬度，但由于它們在天然水中的含量很少，可以略去不計。因此，通常就把Ca2+、Mg2+的總濃度看做水的硬度。
水的硬度對鍋爐用水的影響很大，因此，應根據各種不同參數的鍋爐對水質的要求對水進行軟化或除鹽處理。
二、水的硬度有哪幾種？
水的硬度分為碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度兩種。
（1）碳酸鹽硬度主要是由鈣、鎂的碳酸氫鹽[Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2]所形成的硬度，還有少量的碳酸鹽硬度。碳酸氫鹽硬度經加熱之后分解成沉淀物從水中除去，故亦稱為暫時硬度，其反應式如下：
Ca（HCO3）2==CaCO3↓+CO2↑+H1O
Mg（HCO3）2==Mg（OH）2↓+2CO2↑
（2）非碳酸鹽硬度主要是由鈣鎂的硫酸鹽、氯化物和硝酸鹽等鹽類所形成的硬度。這類硬度不能用加熱分解的方法除去，故也稱為永久硬度，如CaSO4、MgSO4、CaCl2、MgCl2、Ca（NO3）2、Mg（NO3）2等。
碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度之和稱為總硬度。
水中Ca2+的含量稱為鈣硬度。
水中Mg2+的含量稱為鎂硬度。

當水中的總硬度小于總堿度時，它們之差稱為負硬度。

三、硬度的單位是如何表示的？

硬度的常用單位是mmol/L或mg/L。過去常用的當量濃度N現已停用。換算時，1N=0.5mol/L。
由于硬度并非是由單一的金屬離子或鹽類形成的，因此，為了有一個統一的比較標準，有必要換算為另一種鹽類。通常用CaO或者是CaCO3的質量濃度來表示。當硬度為0.5mmol/L時，等于28mg/L的CaO，或等于50mg/L的CaCO3。此外，各國也有的用德國度、法國度來表示硬度。1德國度等于10mg/L的CaO，1法國度等于10mg/L的CaCO3。0.5mmol/L相當于2.8德國度、5.0法國度。

四、硬水對工業生產有什么危害？

硬水作為工業生產用的冷卻水，會使換熱器結水垢，嚴重的不僅會阻礙水流通道，使熱交換效果大大降低，影響生產的順利進行，甚至被迫停產。結垢還會產生垢下腐蝕，會使換熱器穿孔而損壞，不僅物料漏損，而且增加設備投資費用，浪費鋼材。硬水用于洗滌，也往往影響產品質量，如紡織印染會造成織物的斑點，不僅影響美觀，而且影響強度。硬水作為鍋爐用水，在鍋內加熱后，經過蒸發濃縮過程，使鍋爐受熱面結水垢，而水垢的導熱性能極差。
水垢的導熱性能只有鋼材的幾百分之一。在鍋爐內結垢之后，如果仍要達到無水垢時同樣的爐水溫度，勢必要提高受熱面的壁溫，例如1.01Mpa（10atm）的鍋爐，壁溫為280℃，當硅酸鹽水垢達1mm厚時，要達到同樣的爐水溫度，壁溫要提高到680℃，此時鋼板的強度自3.92Mpa（40kgf/cm2）降至0.98Mpa（10kgf/cm2），嚴重的會引起爆裂事故。金屬溫度升高還會使金屬伸長，1m長的鋼板，每升高100℃，伸長1.2mm，增加材料應力，導致損壞。此外，結垢之后，使受熱面的傳熱情況變壞，燃燒熱也不能很好地傳給水，降低了鍋爐的熱效率，從而白白浪費燃料，如結有1.5mm厚硫酸鹽水垢，就要浪費燃料10%以上，并使鍋爐的出力大為降低。結水垢之后，還得經常清洗，不僅影響生產，且而降低鍋爐使用壽命，還要耗費人力物力。因此，硬水對工業生產的危害很大，必須根據產品或設備對水質的要求，對硬水進行軟化、除鹽或其他有效的水處理。

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