青山热电厂混床出水 p H 值偏低原因的探讨 姜华桥1 , 曾汉才1 , 彭道元2 , 陶 玲2 , 朱兴宝3 (1. 华中科技大学, 武汉 430074; 2. 湖北省青山热电厂, 武汉 430082; 3. 湖北省电力试验研究院, 武汉 430077) [ 摘 要 ] 针对一级和二级除盐水的 pH 值经常呈酸性的问题, 进行了测试验证, 并从理论上进行 了分析、计算, 证明了这种现象的客观性和采用电导率而不采用 pH 值监测除盐水水质的理由。 [ 关键词 ] 除盐水; pH 值; 电导率 [ 中图分类号 ] TM 621. 8 [ 文献标识码 ] A [ 文章编号 1006 23986 (2004) 0120025202 D iscuss ion on the Ca use of M ix- bed O utle t W a ter pH A berra t ion in Q in g shan Power P lan t J IA N G H u a2q iao 1 , ZEN G H an 2ca i1 , P EN G D ao 2yu an 2 , TA O L in g2 , ZHU X in g2b ao 3 (1. H u az h ong S c ience T ech nology U n iv e rs ity ,W u h an 430074, C h ina; 2. Q ing sh an P ow e r P lan t,W u h an 430082, C h ina; 3. H u be i E lec t r ic P ow e r T es t ing and R esea rch I ns t itu te,W u h an 430077, C h ina ) [A bstra c t ] T h e pH o f th e p r im a ry an d seco n da ry de sa lted w a te r u su a lly app ea r s to b e ac id ity, In o rde r to so lve th is p ro b lem , a se r ie s o f te st in g an d p ro v in g h ave b een ca r r ied o u t w h ile th e th eo re t ica l an a ly2 sis an d ca lcu la t io n a re a lso in vo lved. F rom a ll th is w o rk s, th e o b jec t iv ity o f th e p h enom en a can b e af2 f irm ed. F u r th e r m o re, th e rea so n o f u sin g sp ec if ic co n du c tan ce ra th e r th an pH a s m o n ito r in g th e qu a li2 ty o f de sa la ted w a te r is a lso exp la in ed. [ Key word s ] de sa lted w a te r; pH ; co n du c tan ce ra te 青山电厂化学水处理系统采用的是二级除盐, 对出水的 pH 进行了检测, 发现一级和二级除盐水 出水 pH 值经常呈酸性, 有时甚至在 6. 0 以下。 例 如, 2003 年 6 月 5 日 10 ∶00 在二级除盐水水质合 格的情况下, 对 5 台混床出水的 pH 值进行了就地 测定, 测定结果分别为: 6. 05、6. 08、5. 97、6. 02、5. 87。 6 月 24 日用在线 pH 表和电导率表对 6 号阴床 出水连续监测 pH 和电导率, 在电导率小于 2 Λsƒcm 、S iO 2 小于 12 ΛgƒL 的情况下, 一级除盐水的 pH 值在 6. 42～ 7. 23 之间。为此对除盐水的 pH 值呈酸 性的产生进行了探讨。 2 水的摩尔电导与电导率的关系 根据水的摩尔电导的定义; Κm = 2 000 K ƒC (2) 式中 —— 电导率, sƒcm ; K C —— 溶液浓度, m o lƒL ; Κm —— 摩尔电导, s·cm 2 ƒm o l。 对于一级和二级除盐水, 是含盐很少的稀电解 质溶液, 因此, 可以认为 C ≈ C H + 或 C ≈ C 0H + 。 3 水的 p H 与电导率的关系 由式 (1)、(2) 可得到: pH = - lgC H + = lg ( Κm ƒ1 000) - lgK 水的 p H 与 H + 浓度的关系 根据 pH 的定义: 1 (3) pH = - (1) lgC H + —— 水中氢离浓度, m o lƒL 。 一级除盐水的 p H 值范围 4 式中 C H + 由 GB ƒ1214521999《火力发电机组及蒸汽动力 设备水汽质量》可知, 一级除盐水的电导率控制在≤ 5 Λsƒcm 。 4. 1 当一级除盐水 pH 值小于 7 时, 根据科尔劳施 ·25· [ 收稿日期 ] [ 作者简介 ] 2003207224 姜华桥 (1973- ) , 男, 湖北孝感人, 华中科技大 学在职硕士研究生。 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn 离子独立移动定律可得水的摩尔电导为: Κm ≈ Κm 0 = Κm 0rH + + Κm 0rHCO 32 6 与电导率实测值和计算值 p H 测得的阴床、混床出水的 S iO 2、N a+ 、电导率、 pH 和根据式 (3) 计算所得到的 pH 值见表 1。 由表 1 可见, 阴床、混床出水实测的 pH 值与计 算的 pH 值虽然有差别, 但基本一致。 Κm 0 —— 极限摩尔电导, s·cm 2 ƒm o l; Κm 0rH + ——H + 极限摩尔电导, s·cm 2 ƒm o l; Κm 0rHCO 32 ——H CO 3 - 极限摩尔电导, s ·cm 2 (m o l) 21。 式中 表 1 青山电厂除盐水的 pH 与电导率实测值和计算值 项目时间单位 时间 月2日 2时 + 电导率 S iO 2 N a pH 因为 C ≈ C H + ( 实测值) ( 实测值) ( 实测值) ƒ(Λs·cm 21 ) ƒ(Λg·L ƒΛg·L 21) ( 21) ( 实测) ( 计算) = 5 Λsƒcm 代入式 (2) , 得:则将 Κm 和 K青山电 06224211» 00 厂阴床 06224214» 00 出水 06224215» 00 青山电 05223210» 00 厂混床 05224210» 00 出水 05226210» 00 11. 3 11. 1 11. 0 9. 8 12. 5 9. 6 1. 36 0. 852 0. 780 0. 151 0. 199 0. 129 6. 42 7. 09 6. 87 6. 1 6. 1 7. 6 5. 46 8. 50 5. 70 5. 60 5. 50 7. 72 = 1 000 K ƒΚm = 12. 68×1026 m o lƒl C H + 2. 8 6. 4 8. 0 则 pH≈ 4. 9 4. 2 当一级除盐水 pH 值大于 7 时, 根据科尔劳施 离子独立移动定律可得水的摩尔电导为: Κm ≈ Κm 0 = Κm 0. O H - + Κm 0rN a+ = 248. 11 s·cm 2 ƒm o l 式中 Κm 0rO H ——O H - 极限摩尔电导, s·cm 2 ƒm o l; Κm 0rN a+ ——N a+ 极限摩尔电导, s·cm 2 ƒm o l; 7 值作除盐水水质控制指标 p H 由式 (3) 可知, pH 值的分析误差为: ∃pH = pH 1 - pH 2 = lg ( Κm 1 ƒΚm 2 ) - lg ( K 1 ƒK 2 ) 由摩尔电导理论推算可知, lg ( Κm 1 ƒΚm 2 )≈ 0, 因为 C ≈ CO H - 以 则将 Κm 和 K = 5 Λsƒcm 代入式 (2) , 得∃pH = - lg ( K 1 ƒK 2 ) = 1 000 K ƒΚmCO H - K 2 = 10∃pH K 1 则: (4) = 20. 15×1026 m o lƒl 则 pH = 14- pO H ≈ 9. 3 4. 3 当一级除盐水 pH 值等于 7 时, 已是纯水。 由以上分析计算可知, 一级除盐水出水水质在 符合国家标准的情况下, 其出水的 pH 值会在 4. 9～ 9. 3 之间。 因此, 一级除盐水的 pH 值出现在 6. 5 左 右、甚至更低是很正常的现象。 由式 (4) 可知, pH 由 7 每降低 1, 除盐水的电导 率就增加 10 倍, 电导率随 pH 的变化要比 pH 本身 的变化灵敏的多, 因此, 实际生产中除盐水水质控制 指标采用电导率的变化值, 而不采用 pH 的变化值。 8 结论 当除盐水的电导率控制在 0. 2 Λsƒcm 以内时,pH 值在 6. 3～ 7. 9 的范围里; 当除盐水的电导率控 制在 5 Λsƒcm 以内时, pH 值在 4. 9～ 9. 3 的范围里。事实上, 除盐水中的含盐量和含盐类型变化很大。例 如, 在含盐量相同的情况下, 当所含的盐是中性的 N aC l 时, pH 值在 7 左右; 当 H + 过剩时, 则 pH 值显 酸性; 当 O H - 过剩时, 则 pH 值显碱性。 由于 pH 由 7 每降低 1, 除盐水的电导率就增加 10 倍, 因此, 实际生产中除盐水水质控制指标采用 电导率。 5 二级除盐水的 p H 值范围 由 GB ƒ1214521999《火力发电机组及蒸汽动力 设备水汽质量》可知, 二级除盐水的电导率控制在≤ 0. 2 Λsƒcm 。 同理, 计算二级除盐水的 pH 值范围。 当二级除盐水 pH 值小于 7 时: pH≈ 6. 3; 当二 级除盐水 pH 值大于 7 时: pH≈ 7. 9; 当二级除盐水 pH 值等于 7 时, 已是纯水。 由以上分析计算可知, 二级除盐水出水水质在 符合国家标准的情况下, 其出水的 pH 值也会在 6. 3 ～ 7. 9 之间。 因此, 二级除盐水的 pH 值出现在 6. 5 左右是很正常的现象。 至于出现 pH 值在 6. 3 以下 的情况, 则是空气中的二氧化碳溶解于水中所引起 的。 ·26· [ 参考文献 ] 复旦大学化学系物理化学教学组, 物理化学 [M . 北 京: 人民教育出版社, 1978. 王晓伟. 纯水级脱盐水 pH 值 浅 析 [ J . 工 业 水 处 理, 1999 (6) 1 2 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn