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什么是水的硬度以及硬度的种类和危害？

发布日期：2016-08-30 21:47:57

一、什么是水的硬度
水中有些金属阳离子，同一些阴离子结合在一起，在水被加热的过程中，由于蒸发浓缩，容易形成水垢，附着在受热面上而影响热传导，我们把水中这些金属离子的总浓度称为水的硬度。如在天然水中最常见的金属离子是钙离子（Ca2+）和镁离子（Mg2+），它与水中的阴离子如碳酸根离子（CO32-）、碳酸氢根离子（HCO3-）、硫酸根离子（SO42-）、氯离子（Cl-）以及硝酸根离子（NO3-）等结合在一起，形成钙镁的碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、氯化物以及硝酸盐等硬度。水中的铁、锰、锌等金属离子也会形成硬度，但由于它们在天然水中的含量很少，可以略去不计。因此，通常就把Ca2+、Mg2+的总浓度看做水的硬度。
水的硬度对锅炉用水的影响很大，因此，应根据各种不同参数的锅炉对水质的要求对水进行软化或除盐处理。
二、水的硬度有哪几种？
水的硬度分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度两种。
（1）碳酸盐硬度主要是由钙、镁的碳酸氢盐[Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2]所形成的硬度，还有少量的碳酸盐硬度。碳酸氢盐硬度经加热之后分解成沉淀物从水中除去，故亦称为暂时硬度，其反应式如下：
Ca（HCO3）2==CaCO3↓+CO2↑+H1O
Mg（HCO3）2==Mg（OH）2↓+2CO2↑
（2）非碳酸盐硬度主要是由钙镁的硫酸盐、氯化物和硝酸盐等盐类所形成的硬度。这类硬度不能用加热分解的方法除去，故也称为永久硬度，如CaSO4、MgSO4、CaCl2、MgCl2、Ca（NO3）2、Mg（NO3）2等。
碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度之和称为总硬度。
水中Ca2+的含量称为钙硬度。
水中Mg2+的含量称为镁硬度。

当水中的总硬度小于总碱度时，它们之差称为负硬度。

三、硬度的单位是如何表示的？

硬度的常用单位是mmol/L或mg/L。过去常用的当量浓度N现已停用。换算时，1N=0.5mol/L。
由于硬度并非是由单一的金属离子或盐类形成的，因此，为了有一个统一的比较标准，有必要换算为另一种盐类。通常用CaO或者是CaCO3的质量浓度来表示。当硬度为0.5mmol/L时，等于28mg/L的CaO，或等于50mg/L的CaCO3。此外，各国也有的用德国度、法国度来表示硬度。1德国度等于10mg/L的CaO，1法国度等于10mg/L的CaCO3。0.5mmol/L相当于2.8德国度、5.0法国度。

四、硬水对工业生产有什么危害？

硬水作为工业生产用的冷却水，会使换热器结水垢，严重的不仅会阻碍水流通道，使热交换效果大大降低，影响生产的顺利进行，甚至被迫停产。结垢还会产生垢下腐蚀，会使换热器穿孔而损坏，不仅物料漏损，而且增加设备投资费用，浪费钢材。硬水用于洗涤，也往往影响产品质量，如纺织印染会造成织物的斑点，不仅影响美观，而且影响强度。硬水作为锅炉用水，在锅内加热后，经过蒸发浓缩过程，使锅炉受热面结水垢，而水垢的导热性能极差。
水垢的导热性能只有钢材的几百分之一。在锅炉内结垢之后，如果仍要达到无水垢时同样的炉水温度，势必要提高受热面的壁温，例如1.01Mpa（10atm）的锅炉，壁温为280℃，当硅酸盐水垢达1mm厚时，要达到同样的炉水温度，壁温要提高到680℃，此时钢板的强度自3.92Mpa（40kgf/cm2）降至0.98Mpa（10kgf/cm2），严重的会引起爆裂事故。金属温度升高还会使金属伸长，1m长的钢板，每升高100℃，伸长1.2mm，增加材料应力，导致损坏。此外，结垢之后，使受热面的传热情况变坏，燃烧热也不能很好地传给水，降低了锅炉的热效率，从而白白浪费燃料，如结有1.5mm厚硫酸盐水垢，就要浪费燃料10%以上，并使锅炉的出力大为降低。结水垢之后，还得经常清洗，不仅影响生产，且而降低锅炉使用寿命，还要耗费人力物力。因此，硬水对工业生产的危害很大，必须根据产品或设备对水质的要求，对硬水进行软化、除盐或其他有效的水处理。

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