史玉

工業(yè)軟水的使用與保護

史玉

（北京拓凱化工技術(shù)有限公司，北京 100176）

分析了某企業(yè)軟水池軟水硬度升高現(xiàn)象，確定是由于混凝土構(gòu)筑物保護層破損，軟水侵蝕混凝土，造成混凝土溶蝕，軟水硬度上升。通過涂布環(huán)氧樹脂防腐層解決了該問題，同時提出混凝土軟水池應(yīng)加強防護，有破損現(xiàn)象應(yīng)及時修復。

軟化水；混凝土；硬度；溶蝕；保護

在工業(yè)生產(chǎn)中，有很多設(shè)備使用軟水作為冷卻介質(zhì)。工業(yè)用軟水主要有兩類：一是通過石灰碳酸鈉軟化或通過陽離子樹脂軟化的方式，去除了硬度離子的水；另一類是通過反滲透、混床、電滲析等方式同時去除了陽離子和陰離子的水。軟水是去除了硬度離子的水，在使用過程中結(jié)垢傾向下降，為生產(chǎn)提供好的水質(zhì)條件。如果在使用過程中，軟水硬度偏高，則失去了使用的意義。導致軟水硬度偏高的原因有很多種，也處理過很多軟水池水質(zhì)硬度偏高的案例。但由于軟水池本體防護性能下降造成硬度上升，這種因素不多見，文獻報道也很少。某鋼鐵企業(yè)的煉鋼連鑄設(shè)備冷卻是采用軟水作為冷卻介質(zhì)的，在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，軟水的硬度有偏高現(xiàn)象，嚴重影響了正常生產(chǎn)。針對這情況展開調(diào)查，如檢查補水，檢查管路串水，檢查水池泄漏等工作，始終無法找到硬度上升的原因。在一次停產(chǎn)檢修的過程中，發(fā)現(xiàn)軟水池的池壁有破損，池壁有被水侵蝕的痕跡，懷疑軟水侵蝕混凝土，造成混凝土池壁中的鈣滲出，水質(zhì)硬度上升，于是進一步對軟水水侵蝕混凝土展開調(diào)查。通過為軟水池池壁重新涂布環(huán)氧樹脂防腐，解決該問題，并使水質(zhì)指標恢復正常。

1 工業(yè)軟水池溶蝕產(chǎn)生硬度的原因

工業(yè)軟水池很多是由混凝土構(gòu)筑而成，混凝土池壁涂裝防腐層保護。如果防腐層有破損，則混凝土將受到軟水的侵蝕。混凝土中的粘結(jié)料有石灰CaO，遇水后生成Ca（OH）2，氫氧化鈣的溶解度有1.5 g/L，在軟水中不斷析出，由于軟水是流動的，水中氫氧化鈣不可能達到飽和，氫氧化鈣不斷溶出。在工業(yè)循環(huán)水的開式冷卻過程中，水中的二氧化碳始終處于飽和狀態(tài)，二氧化碳與氫氧化鈣反應(yīng)生成的碳酸氫鈣，溶解度更大，達到16 g/L，更容易溶解到水中。

CaO + H2O ＝ Ca（OH）2

Ca（OH）2＝ Ca2++ 2OH-

Ca（OH）2+ 2CO2＝ Ca（HCO3）2

Ca（HCO3）2＝ Ca2++ 2HCO3-

使用軟水的設(shè)備對換熱效果要求很高，水中有硬度很容易造成設(shè)備結(jié)垢。尤其是煉鋼連鑄這一類設(shè)備，換熱表面溫度非常高，微量垢蝕就會影響生產(chǎn)，還可能產(chǎn)生嚴重過燒，造成設(shè)備的過早損壞?；炷翗?gòu)筑物不斷受到軟水的侵蝕，粘結(jié)料中的Ca不斷溶解到軟水中，導致軟水的硬度不斷上升，容易給換熱設(shè)備造成結(jié)垢?；炷聊苋芪g多少的鈣，下面用實驗來驗證一下混凝土溶出Ca的量，分析混凝土溶蝕對水質(zhì)的影響。

2 實驗準備

2.1 試驗材料

混凝土構(gòu)筑物表層涂裝砂漿防護層，混凝土侵蝕首先是水泥砂漿的侵蝕，因此試驗從水泥砂漿開始。從現(xiàn)場取得水池壁的水泥砂漿層片，切割成固定形狀，長100 mm、寬50 mm、厚8 mm，去除表面顆粒，用試驗水洗凈，干燥，備用。從現(xiàn)場取得生產(chǎn)用水，生產(chǎn)用水是通過陽床工藝去除了硬度的軟化水。水質(zhì)指標：氯離子43 mg/L，電導率380 us/cm，硬度＜1 mg/L，甲基橙堿度151 mg/L。

2.2 試驗設(shè)備

試驗采用的設(shè)備有電子分析天平、恒溫干燥箱、實驗槽、水質(zhì)測定用相關(guān)設(shè)備等。實驗槽是儲水容積10 L的恒溫水浴裝置，材質(zhì)為玻璃和不銹鋼，帶攪拌器，攪拌速度70 r/min，功率5 W。

2.3 試驗過程

取5 L試驗水，置于試驗裝置中，將準備好的水泥試驗試片安置在試驗裝置中，6個面均接觸試驗水。開動攪拌器，定時測定Ca，計算溶出量。

2.4 試驗結(jié)果

圖1 試驗水中Ca隨時間變化趨勢

從圖1可以看到，軟水中鈣增加，說明混凝土中Ca被溶解出來，隨著浸泡時間的延長，軟水中的Ca不斷增多。當達到一定的濃度后，增長趨勢有變緩傾向。

3 結(jié)果分析

混凝土在長時間與水接觸時，首先溶出的是水泥中的氫氧化鈣。根據(jù)溶解度理論計算每升水中能溶解的氫氧化鈣能達到1.5 g以上。在流動的軟水中，由于池壁周圍的氫氧化鈣不會達到飽和，氫氧化鈣會不斷溶解，流失到軟水池中。由于二氧化碳的作用，還會生成碳酸氫鈣，溶解度更大，更容易流失。當軟水的pH值升高時，氫氧化鈣受二氧化碳的作用，也會生成碳酸鈣，會影響鈣的析出。軟水侵蝕混凝土的現(xiàn)象已被多方面材料所證實，很多文獻都有報道，但很多是基于對混凝土結(jié)構(gòu)的保護，對水質(zhì)影響生產(chǎn)的報道比較少。如今很多企業(yè)使用軟水作為工業(yè)用水，而且對水質(zhì)要求較高，軟水是去除了硬度的水，而混凝土被侵蝕后溶出的恰恰是硬度離子。混凝土建筑在設(shè)計建造時一般都做了防腐，保護混凝土建筑物不受侵蝕。而在使用過程中，使用單位不大重視混凝土池壁的維護，也可能是混凝土池壁破損不易被發(fā)覺?；炷脸乇谥匦峦坎挤雷o，可采用環(huán)氧樹脂、聚氨酯、瀝青等做防腐材料，以解決該問題。

4 結(jié)束語

軟水侵蝕混凝土不僅造成混凝土建筑結(jié)構(gòu)的損害，而且影響水質(zhì)，造成對生產(chǎn)的傷害；如果出現(xiàn)大量換水，還會造成水資源的浪費。工業(yè)軟水的保護應(yīng)全面進行，管理的不僅有設(shè)備、管線、腐蝕、結(jié)垢等，還應(yīng)有對混凝土水池本體的防護，這樣才能做好對生產(chǎn)情況的全面管理。

［1］李新宇，方坤河. 混凝土滲透溶蝕過程中鈣離子遷移過程數(shù)值模擬[J]. 長江科學學院報，2008, 25（6）：96-100.

［2］王鎧. 低堿度軟水及其對混凝土的腐蝕與評價[J]. 勘察科學技術(shù)，2004（1）：36-39.

Use and Protection of Industrial Soft Water

（Beijing Tuokai Water Treatment Technical Co.,Ltd., Beijing 100176, China）

The reason to cause hardness increase of soft water in a soft water pond in an enterprise was investigated. Through analysis, it's found that the reason to cause hardness increase of soft water was the damage of concrete structure protective layer of the soft water pond, erosion of concrete by soft water, resulting in concrete corrosion, soft water hardness rise. After epoxy resin coating was coated, the problem was solved. At last, it's pointed out that the protection of concrete soft water pond should be strengthened, the damage should be timely repaired.

soft water；cement concrete； hardness；corrosion；protection

2017-09-22

史玉（1974-），男，工程師，北京人，研究方向：水務(wù)管理和環(huán)境保護。

X703.1

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1004-0935（2017）11-1118-02