第三節(jié)　水質(zhì)指標(biāo)間的關(guān)系

在水質(zhì)指標(biāo)間，存在著一定的平衡制約關(guān)系。研究這些關(guān)系，對(duì)整個(gè)爐水水質(zhì)的分析判斷和對(duì)鍋爐的正常生產(chǎn)進(jìn)行科學(xué)的操作控制是十分必要的。

一、硬度與堿度的關(guān)系

硬度是表示水中Ca2+、Mg2+含量，堿度是表示水中C、HC等含量。陰陽離子在水中雖單獨(dú)存在，但在濃度較高的爐水中，相互間存在著結(jié)合的趨勢(shì)，其結(jié)合的先后順序，首先應(yīng)以溶解度的大小為依據(jù)（溶解度小的兩種離子間結(jié)合趨勢(shì)大于溶解度較大的離子）。現(xiàn)將陰陽離子按結(jié)合趨勢(shì)由大到小的順序排列如下：

假定它們兩兩結(jié)合為“假想分子”，結(jié)合的順序應(yīng)是

① Ca2+和HC結(jié)合為Ca（HCO3）2之后，多余的HC才可能結(jié)合Mg2+，生成Mg（HCO3）2。這類化合物稱為碳酸鹽硬度H碳。

② 如果Ca2+和Mg2+有富余，則必先與S結(jié)合為CaSO4和MgSO4。如果還有富余又與Cl-結(jié)合為CaCl2和MgCl2。這些化合物均稱為非碳酸鹽硬度H非。

如果是HC有富余，則與Na+結(jié)合為NaHCO3，稱為負(fù)硬度H負(fù)。

③ 最后才可能是Na+與S和Cl-的結(jié)合，稱為中性鹽。

天然水中，首先是硬度成分與堿度成分結(jié)合成碳酸鹽硬度，其次才能結(jié)合為非碳酸鹽硬度。總硬度用H表示，總堿度用A表示，它們結(jié)合情況見表2-3。

二、酚酞堿度、酚酞后堿度和甲基橙堿度的關(guān)系

用濃度為c的HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定體積為V0 mL的水體，以酚酞為指示劑（變色范圍pH=8～10），終點(diǎn)時(shí)消耗HCl標(biāo)液體積為V1 mL。滴定反應(yīng)為

   OH- +H+ H2O

C

酚酞堿度P為　　　　　　P=×1000　（mmol/L）

往原滴定液中加入2～3滴甲基橙指示劑（變色范圍pH=3.1～4.4），用調(diào)到“0”刻度的HCl標(biāo)液繼續(xù)滴定，終點(diǎn)時(shí)消耗HCl V2 mL。滴定反應(yīng)為

HC+H+ H2CO3

             H2CO3 H2O+CO2↑

酚酞后堿度M為　　　　　　M=×1000（mmol/L）

甲基橙堿度即總堿度A應(yīng)是酚酞堿度與酚酞后堿度之和。

A=P+M

假定水體中OH-與HC不能共存。如果水體中可能有OH-、C、HC三種堿性物質(zhì)中的任意一種或其中某兩種共存，則有以下五種情況：

（1）水體中只有OH-　此時(shí)，測(cè)定結(jié)果為V1>0，V2=0，即P>0，M=0。所以O(shè)H-的含量為

[OH-]=P（mmol/L）

（2）水體中有OH-和C共存　此時(shí)，測(cè)定結(jié)果為V1>V2即P>M，所以

[OH-]=P-M（mmol/L）

[1/2C]=2M（mmol/L）

或　　　　　　　　　　　[C]=M（mmol/L）

（3）水體中只有C　此時(shí)，測(cè)定結(jié)果為V1=V2，即P=M，所以

[1/2C]=2M（mmol/L）

或　　　　　　　　　　　[C]=M（mmol/L）

（4）水體中有C和HC共存　此時(shí)，測(cè)定結(jié)果為V1<V2，即P<M，所以

[1/2C]=2P（mmol/L）

或　　　　　　　　　　　[C]=P（mmol/L）

而　　　　　　　　　　　[HC]=M-P（mmol/L）

（5）水體中只有HC　此時(shí)，V1=0，V2>0即P=0，M>0，所以

[HC]=M（mmol/L）

根據(jù)以上討論結(jié)果，可以歸納為表2-4。

三、pH與堿度關(guān)系

根據(jù)所測(cè)的水體pH值與總堿度A，可計(jì)算出OH-、HC和1/2C三種堿度成分的含量（假定無P、HP等堿性離子存在）。已知

A=[OH-]+[HC]+[1/2C]=[OH-]+[HC]+2[C]

設(shè)碳酸根各型體總濃度為c

c=[HC]+[C]=A-[OH-]-[C]

兩種型體的分布系數(shù)為

因此，各堿性離子的濃度計(jì)算式分別為：

例　測(cè)得某水樣總堿度A為18.00mmol/L，pH=11.0，計(jì)算OH-、1/2C和HC三種堿度成分的濃度。已知H2CO3的=4.2×10-7，=5.6×10-11。

解　（1）求[OH-]　已知pH=11.0，則

[OH-]=10-3（mol/L）

四、氯化物與溶解固形物間關(guān)系

溶解固形物是水質(zhì)指標(biāo)之一，也是求相對(duì)堿度時(shí)必須知道的數(shù)據(jù)。但溶解固形物的測(cè)定耗時(shí)較長(zhǎng)，一般是用測(cè)定氯離子的辦法來推算溶解固形物含量。在給水水質(zhì)穩(wěn)定的情況下，鍋爐水中溶解固形物與氯離子質(zhì)量濃度比值接近一個(gè)常數(shù)K。

K=

知道K值后，只要測(cè)定鍋水中[Cl-]鍋，就可以求得溶解固形物的濃度，及時(shí)指導(dǎo)鍋爐排污，計(jì)算相對(duì)堿度等。

K值的測(cè)定，可以采用以下方法：在鍋爐各項(xiàng)指標(biāo)合適、運(yùn)轉(zhuǎn)正常的情況下，取不同濃度的鍋水進(jìn)行分析。將分析結(jié)果繪制在坐標(biāo)紙上，以[Cl-]鍋為橫坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的[溶解固形物]鍋為縱坐標(biāo)，所得直線為一條過原點(diǎn)的直線，直線斜率即為K值。直線定期校驗(yàn)，可減小控制誤差。