一、水垢對工業(yè)生產(chǎn)過程設(shè)備的影響
 

　　(一)降低熱傳遞效率
 

　　在熱交換設(shè)備(如鍋爐、冷凝器等)中，水垢的導(dǎo)熱系數(shù)比金屬低很多。例如，鋼鐵的導(dǎo)熱系數(shù)約為 45 - 58W/(m?K)，而常見水垢(如碳酸鈣垢)的導(dǎo)熱系數(shù)僅為 0.5 - 2.5W/(m?K)。這會導(dǎo)致熱交換過程中熱量不能有效地從熱流體傳遞到冷流體。
 

　　以鍋爐為例，當(dāng)水垢附著在鍋爐的受熱面上時，會使鍋爐的傳熱性能變差。為了達(dá)到設(shè)定的生產(chǎn)溫度，就需要消耗更多的燃料。這不僅增加了能源成本，還可能因為局部過熱導(dǎo)致設(shè)備損壞。
 

　　(二)增加流體阻力
 

　　水垢在管道和設(shè)備內(nèi)部堆積，會使管道的有效內(nèi)徑減小。根據(jù)流體力學(xué)原理，管道內(nèi)徑減小會導(dǎo)致流體的流速增加，而流體阻力與流速的平方成正比。
 

　　例如在化工生產(chǎn)中的輸送管道，如果水垢積累嚴(yán)重，會使流體輸送的壓力降大幅增加。這可能導(dǎo)致泵等輸送設(shè)備的能耗上升，甚至因為壓力過高超過設(shè)備的承受極限而引發(fā)管道破裂、泄漏等安全事故。
 

　　(三)引起局部腐蝕
 

　　水垢的存在會造成設(shè)備表面的電化學(xué)不均勻性。因為水垢下面的金屬表面與周圍沒有水垢覆蓋的金屬表面形成了腐蝕電池。
 

　　例如，在含有溶解氧的水中，水垢下的金屬成為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)而被腐蝕。這種局部腐蝕可能會導(dǎo)致設(shè)備穿孔、破裂，縮短設(shè)備的使用壽命。
 

　　二、水垢對工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量的影響
 

　　(一)影響產(chǎn)品純度
 

　　在一些對產(chǎn)品純度要求較高的行業(yè)，如制藥、電子工業(yè)等，水中的鈣鎂等離子形成的水垢可能會混入產(chǎn)品中。例如在制藥過程中，如果用于藥品生產(chǎn)的水含有較多水垢雜質(zhì)，在藥品結(jié)晶等過程中，這些雜質(zhì)可能會被包裹進(jìn)藥品晶體，降低藥品的純度。
 

　　在電子工業(yè)中，超純水是生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵要素。水中的鈣鎂離子等雜質(zhì)可能會在半導(dǎo)體芯片制造過程中沉積在芯片表面，影響芯片的性能和質(zhì)量。
 

　　(二)改變產(chǎn)品物理化學(xué)性質(zhì)
 

　　在食品工業(yè)中，水垢中的成分可能會與產(chǎn)品中的成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。例如在飲料生產(chǎn)過程中，如果水中含有較多鈣鎂離子，在加熱等過程中與飲料中的酸性成分反應(yīng)，可能會改變飲料的口感、色澤等物理化學(xué)性質(zhì)。
 

　　三、鈣鎂離子分析儀的監(jiān)測與解決方法
 

　　(一)監(jiān)測原理
 

　　鈣鎂離子分析儀主要基于比色法、離子選擇性電極法等原理進(jìn)行測量。
 

　　比色法：某些試劑與鈣鎂離子反應(yīng)后會產(chǎn)生特定顏色的化合物，通過測量顏色的深淺來確定鈣鎂離子的濃度。例如，使用鉻黑 T 作為指示劑，在合適的 pH 條件下，它與鈣鎂離子形成酒紅色的絡(luò)合物，通過分光光度計測量吸光度，對照標(biāo)準(zhǔn)曲線就可以計算出鈣鎂離子的濃度。
 

　　離子選擇性電極法：離子選擇性電極對特定離子(如鈣鎂離子)有選擇性響應(yīng)。當(dāng)電極浸入含有鈣鎂離子的溶液中時，會產(chǎn)生電位差，該電位差與離子濃度的對數(shù)呈線性關(guān)系。通過測量電位差，就可以計算出鈣鎂離子的濃度。
 

　　(二)監(jiān)測過程
 

　　首先，需要采集有代表性的水樣。在工業(yè)生產(chǎn)中，水樣的采集點(diǎn)應(yīng)選擇在水源入口、關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)用水點(diǎn)以及設(shè)備的排水口等位置。
 

　　將采集的水樣放入鈣鎂離子分析儀中，按照儀器的操作程序進(jìn)行測量。儀器會自動進(jìn)行檢測、數(shù)據(jù)處理，并顯示鈣鎂離子的濃度。
 

　　(三)解決方法
 

　　軟化預(yù)處理：如果監(jiān)測到水中鈣鎂離子濃度過高，可采用軟化水的方法。常見的有離子交換樹脂法，利用鈉離子交換樹脂與水中的鈣鎂離子進(jìn)行交換，從而降低水中鈣鎂離子的含量。例如，當(dāng)含有鈣鎂離子的水通過裝有強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂的交換柱時，水中的鈣鎂離子被樹脂吸附，同時樹脂上的鈉離子被置換到水中。
 

　　化學(xué)藥劑法：可以向水中添加阻垢劑。阻垢劑能夠與鈣鎂離子形成穩(wěn)定的可溶性絡(luò)合物，阻止鈣鎂離子結(jié)晶沉淀形成水垢。例如，聚磷酸鹽類阻垢劑可以吸附在碳酸鈣等晶體的活性生長點(diǎn)上，抑制晶體的生長和聚集。同時，根據(jù)鈣鎂離子分析儀的監(jiān)測數(shù)據(jù)，調(diào)整藥劑的添加量，以達(dá)到阻垢效果。