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    水溶解物質(zhì)的能力根據(jù)水的 pH 值不同有很大變化。原水中的碳酸鈣依據(jù)加酸量的不同，碳酸根會變成碳酸氫根或二氧化碳氣體。下列化學反應式就描述了碳酸鹽在水中的平衡。

                        Ca2+ ＋   CO32- ＋ H+   → Ca2+ ＋ HCO3-

              Ca2+ ＋   HCO3- ＋ H+   → Ca2+ ＋ H2CO3    →   Ca2+ ＋    CO2   ＋ H2O

根據(jù)以上平衡，調(diào)節(jié)pH值到酸性區(qū)域，可以起到防止碳酸鈣析出的作用，從而避免結(jié)垢。

    是否生成碳酸鈣垢的表征指標可以用朗格利爾飽和指數(shù)（LSI）進行評價。

                       LSI = pH - pHs （TDS   ＜ 4000mg/L   ）

式中：pHs——水中的碳酸鈣飽和時的 pH 值；

           pH——實際水溶液的濃水 pH 值。

    在大多數(shù)反滲透系統(tǒng)中，濃水側(cè)的 pH 值會高于進水的 pH 值，因此在考慮 LSI 時務必要考慮濃水側(cè)的 pH 值。通常評判是否結(jié)垢的方法如下：

                                LSI ≤   0     →    不結(jié)垢

                                LSI ＞ 0    →    會結(jié)垢

    用已知的經(jīng)驗公式可以方便的算出 pHs 和 pH 值。

            pHs = （9.3 + A + B） - (C + D)

             pH    =   Log10【堿度/CO2】+ 6.3       (堿度以 CaCO3 計；CO2為濃度值)

式中：A = ｛ Log10（TDS濃水 — 1）｝ / 10

          B = -13.12 ×   Log10( t + 273.15 )   + 34.55    ，式中：t ——   水溫，℃

          C = Log10（Ca2+濃水，以 CaCO3 計） —   0.4       

          D = Log10 (堿度濃水，以 CaCO3 計)

    我們通過一個例子來說明以上的計算方法。

    例：某個水源設定回收率為 70%，pH = 8.0 ，Ca2+：35 mg/L （以 CaCO3 計） ，堿度：140 mg/L（以 CaCO3計） ，TDS：500mg/L ，溫度：18℃。

    解：濃縮倍率 = 100% ÷ （100% - Rec.） = 100% ÷ （100% - 70%） =   3.33

        A =   ｛ Log10（500 × 3.33 — 1）｝ / 10   = 0.32

         B =    -13.12 ×   Log10( 18 + 273.15 )   + 34.55   = 2.22

        C =       Log10（35 × 3.33） —   0.4    = 1.67

        D =   Log10（140 × 3.33） = 2.67

        pHs = (9.3 + 0.32 + 2.22) - (1.67 + 2.67) = 7.50

    為了算出濃水中的 pH 值，需要知道原水中的 CO2 濃度，把第二個公式變換一下，可算出原水中的 CO2 的濃度。

        〖CO2〗 = 140 ÷   10＾(8-6.3) = 2.79

       濃水側(cè)的 pH 值可通過下式計算：

       pH    =   Log10【(140 ×   3.33) ÷ 2.79】+ 6.3   = 8.52

        LSI   =   pH - pHs = 8.52 - 7.50 = 1.02

    于是我們可以得到計算結(jié)果 LSI 等于 1.02。因為大于 0，因此該系統(tǒng)會發(fā)生結(jié)垢現(xiàn)象。

    當原水中的含鹽量過高時，LSI 就不適用了，這時需要用戶 Stiff ＆ Davis 指數(shù)（SDSI）進行評價。

        SDSI = pH - pCa - pAlk - K （ TDS＞4000 mg/L   ）

式中：pCa —— 鈣濃度的負對數(shù)值；

          pAlk —— 堿濃度的負對數(shù)值；

          K —— 系數(shù)，和水溫和離子強度有關(guān)。