、鎂碳酸鹽水垢碳酸鹽水垢通常以致密的結(jié)晶沉淀在加熱器壁面甚至冷卻塔填料或壁上
。但當(dāng)水溫在過熱面超過100℃時(shí)
，CaCO3沉淀是海綿狀的絮狀體
。雖然，在沸騰溫度以下，也有可能出現(xiàn)硫酸鈣的沉淀
，但這只能是特例，因?yàn)榱蛩徕}的三種狀態(tài)：CaSO4
、2CaSO4·H2O、CaSO4·2H2O三者的溶解度都很大
，因而在冷卻水的具體條件下，可以完全不必考慮硫酸鈣的沉積問題
。氫氧化鈣的溶解度也是隨溫度升高而降低的
，但在一般情況下在水中不會生成氫氧化鈣，因而也不必考慮
。重點(diǎn)在于鈣鎂的碳酸鹽： Ca2++2HCO3=H2O+CO2↑+CaCO3↓ Ca(HCO3)2=CaCO3↓+H2O+CO2↑ Mg(HCO3)2=MgCO3↓+H2O+CO2↑ MgCO3的溶解度比CaCO3的溶解度大六倍以上
，而且在水中的MgCO3會很快水解。 MgCO3+H2O=Mg(OH)2↓+CO2↑ 在水中以Mg(OH)2狀態(tài)存在
，而Mg(OH)2的溶解度因溫度升高所起的變化較慢
，基本上很少會沉積
，況且在天然水中的鈣離子遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鎂離子
，鎂鹽的沉積在數(shù)量上影響較微
，可以忽略不計(jì)。
垢成份及來源
⑴污垢的分類： 無機(jī)鹽類的沉積稱為"垢"
，它有固定晶格
，比較硬
，其主要成份為Ca3(PO4)2
、CaCO3、SiO2，鎂鹽和鐵的氧化物
。而有機(jī)物、菌類
、藻類
、懸浮物等稱為"污"
，即水中呈膠體狀的粘泥
。它比較軟
，無固定形態(tài)
。
⑵污垢成份： 污垢包括水垢
、腐蝕產(chǎn)物
、生物污泥
、懸浮物沉積等
。其主要成份為：SiO2、P2O5
、SO42-、Fe2O3
、Al2O3
、CaO
、MgO
、CuO、CO2
、灼燒減量等。
⑶污垢來源： 膠體有機(jī)物泥
、原水滓
、污物、可溶性鐵、微生物沾污物
、灰塵
、空氣帶入
；活性氣體：H2S、SO2
、NH3等；源水垢：CaCO3
、CaSO4、MgSiO3
；腐蝕產(chǎn)物：Fe2O3
、循環(huán)水生產(chǎn)中泄漏物：烴
、硫化物
、微生物污垢
。
冷卻水系統(tǒng)中的污垢
，不單純是鈣鎂碳酸鹽的結(jié)垢沉積，污垢的成份及其形成的因素是復(fù)雜的
。
①結(jié)晶：溶解鹽類的析出
，以如前述
，主要是鈣
、鎂的碳酸鹽
；在熱交換器加熱面上也有可能產(chǎn)生硅酸鹽水垢（當(dāng)水中SiO2含量＞200PPM時(shí)），以及含有鈣
、鎂、鋁
、鈉等復(fù)鹽的硬垢。而當(dāng)水中磷酸鹽和鐵含量較高，而堿度又低時(shí)
，則有可能產(chǎn)生鐵磷酸鹽的水垢NaFePO4
。
結(jié)晶水垢的種類大致有： a
、低溫下的重碳酸鈣熱分解：α-CaCO3松軟水垢
； b
、高PH時(shí)Mg(OH)2的沉積：Mg(OH)2
； c、壁面致密的碳酸鈣 β-CaCO3
； d、過剩的鐵離子：FeCO3
。②沉積：腐蝕產(chǎn)物、粘土
、砂塵的沉積
，如補(bǔ)充水中帶入的泥砂或懸浮物，進(jìn)冷卻塔空氣帶入的微塵粒子
；換熱器中滲漏的工藝雜質(zhì)、油脂
、細(xì)菌
、藻類
、真菌類所生成的粘泥
。這些沉積物往往吸附在化學(xué)反應(yīng)晶體水垢表面上而對反應(yīng)起催化作用
，加速了污垢的形成
。
③反應(yīng)與聚合：油泥
、有機(jī)氧化物等的沉積
。
阻垢機(jī)理
水中的鈣
、鎂離子與碳酸根
、磷酸根等結(jié)合生成難溶的小晶體
，這些小晶體不斷碰撞并按一定的方向增長變成大晶體
。水中的鈣
、鎂鹽晶體及其不溶性微粒同時(shí)受到兩個(gè)力的作用，即與管壁上的水垢結(jié)合生成體積更大的垢的結(jié)晶力和水流的剪切力
，當(dāng)結(jié)晶力較大時(shí)便易使垢增長
，當(dāng)結(jié)晶力較小時(shí)（如加入阻垢劑后）或剪切力較大（如水流速較大的部位）時(shí)
，垢無法增厚，水中的微粒只能以水渣的形式被水沖走
。
⑴增溶機(jī)理 有些阻垢劑能與水中的鈣鎂離子形成比碳酸鈣等難溶鹽更穩(wěn)定的可溶解于水的絡(luò)合物，使鈣
、鎂無法形成碳酸鈣等小晶體
。這種阻垢劑不但能阻垢
，若濃度達(dá)到一定程度
，還能起到除垢的作用
。
⑵晶格畸變的機(jī)理 阻垢劑的活性基團(tuán)與碳酸鈣等晶體上的鈣結(jié)合，由于阻垢劑分子的空間阻擾
，使碳酸鈣等難溶鹽無法按正常的晶格方向增長
，結(jié)晶力被削弱
，垢變得松軟
，易被水流沖掉
。
⑶自解脫機(jī)理 阻垢劑分子與難溶鹽小晶體共同沉淀形成垢
，由于阻垢劑分子破壞了垢的晶格順序
，垢之間的結(jié)晶力較弱
，這種垢無法形成堅(jiān)實(shí)的垢
，只能形成軟垢。隨著軟垢的增厚
，受到水流的沖擊力也增大，當(dāng)沖擊力大于結(jié)晶力時(shí)
，軟垢與阻垢劑分子一起脫落被水沖走
。因此加了這種阻垢劑循環(huán)水只能結(jié)一層薄薄的水垢
。
⑷分散機(jī)理 某些阻垢劑分子加入水中后能水解電離出高分子陰離子
，這些陰離子能強(qiáng)烈地吸附在水中的各種微粒表面
，使這些微粒都帶負(fù)電荷
。由于靜電相斥力的作用，這些帶負(fù)電荷的微粒無法碰撞生成大晶體
，只能呈分散狀態(tài)懸浮于水中
。
控制結(jié)垢的措施
⑴水的軟化 用石灰軟化法、反滲透法或離子交換法對循環(huán)水作軟化處理
，降低或去除水中的鈣
、鎂離子
，因無法形成飽和溶液而使水垢無法生成。 軟化水消除了生成水垢的隱患
，卻無法防止污垢的生成。同時(shí)
，軟水的腐蝕速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于硬水的腐蝕速度。許多行之有效的常用緩蝕劑須有鈣
、鎂離子才能發(fā)揮作用
，因此使用軟水作循環(huán)水水源給緩蝕劑的篩選帶來限制。
⑵加酸或通CO2氣體 重碳酸鹽在水中存在著下列平衡： Ca(HCO3)2＝Ca2+＋2HCO3- HCO3-＝H+＋CO32- Ca(HCO3)2＝CaCO3＋H2O＋CO2↑
從上述離解平衡可看出加酸或加CO2都可使Ca(HCO3)2穩(wěn)定
。但這種方法只能防止碳酸鹽垢的形成
，而對其它垢則不起作用
。 加酸若控制不當(dāng)，如加酸過多
，或加酸速度過快，造成局部濃度過高等
，都易造成金屬的腐蝕
。
⑶增加旁濾設(shè)備 對于敞開式冷卻水系統(tǒng)來說
，增加旁濾設(shè)備可有效地減緩污垢的生成
。因?yàn)榭諝鈳氲幕覊m
，菌藻的尸體，補(bǔ)充水帶入的各種雜質(zhì)可被旁濾設(shè)備過濾去除
。但這種方法無法防止水垢的生成。
⑷電子處理 電子處理對小型系統(tǒng)或某一特定的對象（如冷凝器）有較好的防垢
、除垢的效果
，但對大型系統(tǒng)或循環(huán)周期長的系統(tǒng)效果欠佳
。
⑸投加阻垢劑
、分散劑 從污垢的形成機(jī)理可看出，污垢的形成需先生成晶核
，形成少量的微晶粒，這些微晶粒由于布朗運(yùn)動和金屬器壁碰撞
，從而吸附于金屬表面并不斷變大
。因此可加入阻垢劑破壞水垢的晶格
，抑制水垢增長變厚
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，把這些微粒穩(wěn)定地分散在水中，防止在器壁上沉積變成污垢
。 ①酸化降低PH值：通常用硫酸
，用量80～90mg/L
，把PH值控制在6.0～6.5
。 ②添加螯合劑，如聚磷酸鹽
，硫代磷酸鹽，多元醇酯類
，也稱結(jié)垢抑制劑
。
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