浅谈循环冷却水pH值与碱度的关系

施光华 谭莉琼 何燕（塔西南勘探开发公司实验检测中心，新疆 喀什 844804）

浅谈循环冷却水pH值与碱度的关系

施光华 谭莉琼 何燕（塔西南勘探开发公司实验检测中心，新疆 喀什 844804）

在不结垢的循环水体系中，通过对循环冷却水中碳酸盐存在形态及不同补充水质分析，找出pH值与碱度的关系，为在线连续监测循环水水质正常运作提供参考。

不结垢；循环水；pH值；碱度；关系

为保证循环冷却水系统安全平稳运行，防止结垢发生。需重点监控碱度的含量，在循环水系统不结垢的前提下，寻找pH值与碱度的关系。通过监测pH值，及时反应当前水质的情况，为循环水水质正常运作提供帮助。

循环冷却水将循环水以喷雾方式，喷淋到玻璃纤维的填料上，通过水与空气的接触，达到换热，再有风机带动塔内气流循环，将与水换热后的热气流带出，从而达到冷却。在整个运行过程中，由于蒸发而造成损失，导致循环水不断浓缩，为保证循环水浓缩倍数控制在3.0～6.0，要不断向循环水系统中补充生水，补充水进入系统中，通过不断的冷却、蒸发、浓缩。随着循环冷却水被浓缩，碱度会升高，从而使循环水结垢倾向不断增大。

1 实验与讨论

1.1 原理

水的碱度是指水中所含能与强酸定量作用的物质总量。碱度主要由碳酸盐、重碳酸盐和氢氧化物所产生。当滴定至酚酞指示剂变为无色时，溶液pH值为8.3，表示水中OH-已被中和，CO32-均被转化为HCO3-。当滴定至甲基橙指示剂变为橙红色时，溶液的pH值为3.9，指示水中重碳酸盐（包括原有的和由碳酸盐转化的）已被中和。在实际应用中，近终点时将溶液加热煮沸2min，消除CO2的影响，否则因溶液酸度增大，终点提前。

图1 盐酸溶液滴定碳酸盐溶液的滴定曲线

根据上述两终点所消耗盐酸标液的用量，可计算出水中碳酸盐、重碳酸盐及总碱度的含量。

1.2 讨论

1.2.1 碳酸盐存在形态与pH值、碱度的关系

循环冷却水中存在着大量的CO32-和HCO3-，这些离子不是来自空气中CO2的溶解，而是由溶解盐类离解产生的。因此循环水中存在着游离CO2、CO32-、HCO3-的浓度平衡。这几种物质在平衡时的浓度主要决定于溶液的pH值和温度。根据离解方程，溶液中它们的平衡浓度可用［CO32-］/［HCO3-］=10-2来计算。

在25℃、pH=8.3的水溶液中，只有HCO3-存在；pH在8.3～12的水溶液中，CO32-和H2CO3共存，pH值决定二者的比值，碱度决定于二者之和；pH在3.9-8.3的水溶液中，有HCO3-和游离CO2共存，碱度决定于HCO3-的大小。由于pH是［H+］浓度的负对数，在一定范围内pH反映CO32-不明显，况且影响pH测定因素较多，用pH精确表述碱度略显不足。

1.2.2 不同补充水质与pH值和碱度的关系

补充水的碱度是由水中的HCO3-组成，在循环冷却水中由于CO2的逸出和加热，使得水中的HCO3-分解。当补充水进入循环冷却系统后，水中游离的CO2逸入大气而散失，故pH值逐渐上升。由于CO32-发生水解产生OH-，导致pH升高。反应式如下：

从上左图可看出，在拐点之前，pH值与碱度成线性关系。随着pH升高，总碱度也升高。

随着循环水不断浓缩，结垢倾向不断增大，碱度随着浓缩倍数的增大而减小，导致pH值不断下降。如上右图。

2 结语

2.1 不同水质之间，同一pH值条件下，测得的碱度是不同的。

2.2 随着浓缩倍数的增大，碱度由于结垢现象的产生而减少，导致pH值会下降。

2.3 在结垢现象产生之前，碱度与pH值之间有接近线性关系，可利用pH值来表述碱度。

［1］刘珍.化验员读本上册［M］（第四版）.化学工业出版社，2010：193-218.