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工业循环水为什么会出现腐蚀、结垢、黏泥和淤泥沉积?

发布日期:2018-12-17

    工业循环水经常会遇到腐蚀、结构、黏泥和淤泥沉积这些问题,为什么会出现这些问题呢?主要是这4个方面的原因:水质特性、金属腐蚀、水垢沉积和微生物繁殖。

  1. 水质特性

下图是我国主要的地下水水质特性

水中离子的作用

1)、主要阳离子

     H+ K+ Ca2+ Mg2+ Fe2+ Zn2+

2)、主要阴离子

     OH- HCO3- CO32- SiO32- PO43-

     Cl- SO42- HS- S2-

水质特性判据

1)、饱和指数(L.S.I.

Ca(HCO3) 2  =  Ca2+  +  2HCO3-

HCO3-  =  H+  +  CO32-

CaCO3  =  Ca2+  +  CO32-

     

           L.S.I. = pH – pHs > 0   结垢

L.S.I. = pH – pHs = 0  不结垢、不腐蚀

           L.S.I. = pH – pHs < 0  腐蚀

二、金属腐蚀原理

     金属表面在微观上是不均匀的,当它与水介质接触时,会形成许多微小的腐蚀电池(简称微电池),其中活泼部位成为阳极,不活泼部位成为阴极。

    金属在阳极发生氧化反应,释放出电子,自身被氧化成高价态的金属离子从金属基体上溶解到水中。反应如下:

Fe  ®  Fe2+  +  2e 

    溶解氧或氢离子在阴极发生还原反应,得到电子,自身被还原成低价态的离子或分子。在中碱性冷却水中,主要发生溶解氧被还原反应,反应如下:

1/2O2  +  H2O  +  2e  ®  2OH-

   当亚铁离子与氢氧根相遇时,生成氢氧化铁沉淀,反应式如下:

Fe2+  +  2OH-  ®  Fe(OH) 2 ¯

氢氧化铁的产生即是腐蚀的开始,金属离子在阳极进入水溶液及其水化的过程,称为阳极过程。而水中的溶解氧和氢离子在阴极不断获得电子被还原的过程,称为阴极过程。如果没有阴极过程,阳极过程就不能进行;反之,没有阳极过程,阴极过程也不能进行。因此,只有当阳极过程和阴极过程同时存在并进行时,腐蚀才能发生。

 影响腐蚀的主要因素

1)、pH

2)、氯离子和硫酸根

3)、悬浮物

4)、溶解氧

5)、微生物

6)、水流速与温度

冷却水系统金属主要腐蚀形态

1)、均匀腐蚀

2)、垢下腐蚀

3)、电偶腐蚀

4)、缝隙腐蚀

5)、孔蚀

6)、汽蚀(空泡腐蚀)

7)、磨蚀

8)、微生物腐蚀

三、水垢沉积

冷却水中溶解有各种盐类,如碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、硅酸盐、磷酸盐和氯化物等,它们的一价金属盐的溶解度很大,一般难以从冷却水中结晶析出,但它们的两价金属盐(氯化物除外)的溶解度很小,并且是负的温度系数,随浓度和温度的升高很容易形成难溶性结晶从水中析出,附着在水冷器传热面上成为水垢。如冷却水中的碳酸氢根离子浓度较高,当冷却水经过水冷器的换热面时,受热发生分解,发生如下反应:

Ca(HCO3)2   ®  CaCO3 ¯  +  H2O  +  CO2­

             当冷却水通过冷却塔时,溶解于水中的二氧化碳溢出,水的pH值升高,碳酸氢钙在碱性条件下发生如下反应:

Ca(HCO3)2  +  2OH-  ®  CaCO3 ¯  +  2H2O  +  CO32-

             难溶性碳酸钙可以是无定型碳酸钙、六水碳酸钙、一水碳酸钙、六方碳酸钙、文石和方解石。方解石属三方晶系,是热力学最稳定的碳酸钙晶型,也是各种碳酸钙晶型在水中转变的终态产物。

             当冷却水中有适量磷酸根离子时,发生如下反应:

                              Ca2+  +  PO43-   ®  Ca3 (PO4 ) 2¯

四、微生物繁殖

微生物的主要特点:     

  1)体积小、新陈代谢旺盛(微米级)

  2)繁殖快(20~30min一代)

  3)易变异、种类多(细菌200属、1500余种,真菌500属、10万余种,藻类3万余种)

  4)数量多、分布广


 

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