technology of water quality stabilization
水在使用过程中会引起输水管道和设备腐蚀、结垢，或产生生物污垢，使设备损坏，管道阻力增加直至堵塞，降低传热效率,增加能源消耗,因此需要进行防结垢、防污垢和防腐蚀处理，这种技术通常称为水质稳定技术。
沿革 水质稳定技术经历了四个发展阶段：第一阶段是20世纪30年代，着重解决城市给水系统中出现的结垢和腐蚀问题。第二阶段是40～50年代，当时为了节约用水，实行工业冷却水的循环利用，因而主要是解决工业循环用水中的结垢问题。第三阶段是50～60年代，由于水体污染，水资源缺乏，对工业循环用水的要求越来越高，因此主要是控制循环水引起的设备腐蚀、结垢和生物污垢。第四阶段是60年代以后，为解决水资源紧张和水体污染问题，工业循环用水和城市污水再生回用受到普遍重视，水质稳定技术得到进一步发展；并为防止水质稳定药剂对环境的污染，制成了生物可以降解的有机缓蚀剂和不含铬的缓蚀剂，采用了新型分散剂、天然有机的防垢剂和缓蚀剂。
水质不稳定的原因 主要有:①水温升高,水分蒸发，水中二氧化碳逸出或从外部向水中引入过量的钙、镁离子,都能形成结垢。②冷却水中藻类和细菌生长繁殖,特别是铁细菌和硫酸还原菌的生长繁殖产生胶体物质，以及大气中尘埃落入，循环过程中悬浮微粒不断积累，因而造成污垢。③水中游离无机酸以及溶于水中的硫化氢和二氧化碳的作用产生化学腐蚀，金属和水接触产生电化学腐蚀。
判别方法 判别水质稳定性的主要方法如下：
①饱和指数法：饱和指数SI=pHa-pHs,式中pHa为水的实测pH值;pHs为水中碳酸钙饱和时的pH值。当SI>0时，说明水是碳酸钙的过饱和溶液，有结垢倾向。SI=0，处于平衡状态，不结垢也不腐蚀。SI<0，有溶解碳酸钙和腐蚀的倾向。此法适用于判别天然水质，用于判别工业循环水则不够准确。
②安定指数法：安定指数IS=2pHs-pHa。IS=6,处于稳定状态；IS〈3.7，会严重结垢；3.7〈IS〈6.9，有结垢倾向；6.9〈IS〈8.7,金属表面不生成碳酸钙保护膜,有腐蚀倾向；IS〈8.7，会严重腐蚀。
③临界pH值法：向水样中加氢氧化钠，直到有沉淀物析出，此时的pH值为临界值pHc，若水的pH高于pHc，则会结垢。
④测定安定度法：用0.5～2毫米粒径的碳酸钙颗粒层过滤水样，测定滤前和滤后水的碱度变化。安定度A=C0/Ci,Ci和C0分别为过滤器入口和出口的碱度。A<1，有腐蚀倾向；A=1，处于稳定状态；A>1，有结垢倾向。
⑤极限碳酸盐硬度测定法：通过小型模拟试验求出在特定温度下，循环水不析出碳酸钙的临界点，水的碳酸盐硬度高于临界点就会结垢。 此外，可对生产中的设备进行实际观察或通过悬挂金属片的试验，实际测定结垢或腐蚀的程度。
防结垢处理 主要方法有：
①软化法：用化学或物理化学方法减少或除去水中含的钙、镁离子，如采用石灰软化法、石灰苏打法、苛性钠-苏打法、离子交换法、膜分离法等。
②加酸法：把酸加入水中，控制pH值，使水中的碳酸氢钙不转化为溶解度小的碳酸钙，而转化为溶解度较大的钙盐。如向水中加硫酸，生成硫酸钙。
③加二氧化碳法：把CO2加入水中,往往是利用经过洗涤除尘的烟道气中的CO2,使下式的化学反应向左进行，防止有碳酸钙析出。可逆反应式为：
Ca(HCO3)2匑CaCO3+H2O+CO2
④药剂法:把阻垢剂加入水中,通过螯合作用、分散作用或晶格畸变作用，使碳酸钙悬浮于水中，不形成硬垢。阻垢剂可分为天然阻垢剂、无机阻垢剂和有机阻垢剂三类。天然阻垢剂有：丹宁、木质素、藻酸盐、纤维素、淀粉等；无机阻垢剂有：聚磷酸盐、六偏磷酸钠等；有机阻垢剂有：聚丙烯酸钠、聚甲基丙烯酸钠、聚顺丁烯二酸、有机磷酸脂、磷羧酸、磺化聚苯乙烯等。
⑤磁化法：磁场可使溶液中的盐类结晶，发生变异。据此原理已制成磁水器。循环水通过磁水器的作用，可改变碳酸盐的结晶形态，成为松散的沉渣而不形成致密的硬垢。
防腐蚀处理 主要方法是控制pH值和投加缓蚀剂。缓蚀剂可在金属表面形成一层与周围环境隔离并阻断腐蚀电流的保护膜。根据成膜机理不同可分三类：①形成钝化膜的缓蚀剂，有铬酸盐、镉酸盐、钼酸盐、钨酸盐、亚硝酸盐等；②形成沉淀膜的缓蚀剂，有聚磷酸盐、有机磷酸酯、硅酸盐、锌盐、亚铁氰化物、安息香酸盐和三氮（杂）茂类等;③形成吸附膜的缓蚀剂,有胺类、硫醇类、木质素类、芳香唑类高分子脂肪酸类等。实际应用时，一般是两种以上的缓蚀剂组合使用，以增加效能。组合配方很多，常用的有重铬酸盐-聚磷酸盐、锌盐(或铬酸盐)-表面活性剂等组合使用。在循环水系统使用缓蚀剂前要进行清洗，并用预膜剂作预膜处理，使金属表面形成致密的保护膜，然后投入正常运转并经常投加适量缓蚀剂，以维护预膜处理时形成的保护膜。
防污垢处理 ①在循环水系统中设旁滤池，经常抽出一部分循环水，通过旁滤池过滤，除去水中悬浮杂质。②在冷却塔和其他设备的材料表面，涂防污漆或金属保护膜。③使用杀菌剂和杀藻剂，控制藻类和微生物的生长繁殖。杀菌剂和杀藻剂有卤素类（如氯气、二氧化氯、次氯酸钠）；酚类（如五氯酚、二氯苯酚）；醛类（如邻羟基苯甲醛、丙烯醛）；季胺盐类（如季胺盐、十二烷甲基苯基氯化胺）。另外，还有胺类、三氮杂苯、二羟基二氯二苯甲烷、乙基硫代亚磺酸乙酯和臭氧。臭氧杀菌效果很好，而且可同时净化水质；处理后，剩余臭氧分解为氧气，不增加水的溶解盐类，有利于水的闭路循环。
