ボイラー給水のpH値を調整するために炭酸ナトリウムまたは水酸化ナトリウムを使用する場合の利点と欠点の比較
1. ボイラー給水のpH値を調整する理由
現在、中国のほとんどのボイラーは逆浸透脱塩水またはナトリウムイオン樹脂交換軟水を使用していますが、逆浸透脱塩水またはナトリウムイオン樹脂交換軟水のpH値は概して低く酸性です。逆浸透脱塩水のpH値は一般的に5〜6、ナトリウムイオン樹脂交換軟水のpH値は一般的に5.5〜7.5です。酸性水のボイラーや配管への供給による腐食を解決するために、国家規格BG/T1576-2008の規定に従って、工業用ボイラー水のpH値は7〜9、脱塩水のpH値は8〜9.5であるため、ボイラー水の供給pH値を調整する必要があります。
2．ボイラー給水に炭酸ナトリウムを添加してpH値を調整する基本原理
炭酸ナトリウムは、一般的にソーダ、ソーダ灰、ソーダ灰、洗浄アルカリとして知られ、塩に分類され、アルカリではありません。化学式はNa2CO3で、通常は白色の粉末または微細な塩です。ボイラー給水に炭酸ナトリウムを添加してpH値を調整する基本原理は、炭酸ナトリウムを水に溶かしてアルカリ性にすることで、酸性の給水中の二酸化炭素を中和し、酸性軟水や塩水によるボイラーや配管の腐食を解決することです。炭酸ナトリウムは弱電解質であり、水に溶解して炭酸ナトリウムと重炭酸ナトリウムの緩衝溶液を形成します。溶液には電解質バランスがあり、電解質の水酸化物が消費されるにつれてバランスは右に移動し続けるため、反応中のpHはあまり変化しません。
炭酸ナトリウムの一次加水分解プロセス：
Na2CO3 炭酸ナトリウム + H2O 水 = NaHCO3 炭酸水素ナトリウム + NaOH 水酸化ナトリウム
炭酸ナトリウムの二次加水分解プロセス：
NaHCO3 炭酸水素ナトリウム + H2O 水 = H2CO3 炭酸 + NaOH 水酸化ナトリウム
炭酸ナトリウムの一次加水分解イオンの反応式：
(CO3) 2-炭酸 + H2O 水 = HCO3- 重炭酸イオン + OH- 水酸化物イオン
炭酸ナトリウムの二次加水分解イオンの反応式：
HCO3- 重炭酸イオン + H2O 水 = H2CO3 炭酸イオン + OH- 水酸化物イオン
3．ボイラー水に水酸化ナトリウムを添加してpH値を調整する基本原理
水酸化ナトリウムは苛性ソーダとも呼ばれ、通常は白色のフレーク状で、化学式はNaOHです。水酸化ナトリウムは強いアルカリ性で、非常に腐食性があります。
水酸化ナトリウムの電離式：NaOH=Na++OH-
ボイラーの水に水酸化ナトリウムを添加することで、金属表面の保護膜を安定化させ、ボイラー給水と炉水のpH値を改善し、酸性軟水や脱塩水によるボイラーや配管の腐食を解決し、金属機器を腐食から保護することができる。
4. ボイラー給水のpH値を調整するために炭酸ナトリウムまたは水酸化ナトリウムを使用する場合の利点と欠点を比較する。
4.1 ボイラー給水における炭酸ナトリウムと水酸化ナトリウムによるpH値の上昇速度と使用効果の持続時間は異なる
ボイラー給水に炭酸ナトリウムを添加してpH値を上げる速度は、水酸化ナトリウムよりも遅い。炭酸ナトリウムは緩衝液を生成するため、変動が小さく、比較的安定しており、調整が容易である。ただし、pH調整範囲は限られている。同じpH値に調整する場合、炭酸ナトリウムの使用量の方が水酸化ナトリウムよりも多い。使用効果は長期間持続し、水のpH値は低下しにくい。
水酸化ナトリウムは強塩基であり強電解質です。水酸化ナトリウムはpH値を調整する際の揮発性が大きく、水に添加するとpHが上昇しやすく、pH値をより速く直接的に調整できますが、過剰に添加すると効果が薄れるため、炭酸ナトリウムに比べて添加量が少なく、pH指標の要件を満たすことができます。つまり、水酸化ナトリウムのpH値は上昇しますが、添加する水酸化ナトリウムの量が少ないため、水酸化物基の酸を中和する水の能力はあまり向上せず、pHはすぐに低下します。
4.2 ボイラー給水のpH値を上げるために炭酸ナトリウムと水酸化ナトリウムを過剰に添加することによって生じる害は、
ボイラー水に炭酸ナトリウムを過剰に添加してpH値を調整すると、ポット水の塩分濃度と導電率が上昇します。ポット水中の重炭酸イオンが増加し、重炭酸イオンは加熱時に二酸化炭素に分解されやすくなります。CO2は蒸気とともに熱交換器と凝縮水に入ります。炭酸ナトリウムは蒸気と蒸気凝縮水戻り水のpH値を調整できないだけでなく、蒸気と凝縮水のpH値を低下させ、熱交換器と凝縮水配管を腐食させます。蒸気凝縮水戻り水中の鉄イオンが基準色を超えると黄色または赤色になります。
炉水に水酸化ナトリウムを過剰に添加してpH値を調整すると、炉水のアルカリ度が高くなりすぎて水とソーダが発生します。水酸化ナトリウムの量は制御が難しく、過剰な遊離NaOHは相対アルカリ度を大きくし、アルカリ脆化によって機器の腐食も引き起こします。筆者は、あるユーザーサイトで、水酸化ナトリウムを使用してデブリのpH値を調整したために腐食して穴が開いた、パッチだらけのガラス繊維強化プラスチック製デブリタンクを見たことがあります。水酸化ナトリウムは蒸気や蒸気凝縮戻り水のpH値を調整することはできませんし、蒸気や蒸気凝縮戻り水システムの機器や配管網の腐食を制御することもできません。
4.3 ボイラー給水中のpH値を上げるために使用される炭酸ナトリウムと水酸化ナトリウムの安全性は異なる
炭酸ナトリウムは比較的穏やかで、食品グレードの物質であり、刺激が少なく、腐食性もわずかであるため、通常は手で触れることができますが、長時間触れる場合は手袋を着用する必要があります。
水酸化ナトリウムは危険な腐食性物質であり、その溶液や粉塵が皮膚、特に粘膜に飛散すると、軟らかいかさぶたができ、深部組織に浸透する可能性があります。火傷を負うと傷跡が残ります。目に入ると、角膜だけでなく眼の深部組織にも損傷を与えます。そのため、作業者は皮膚に中性で疎水性の軟膏を塗布し、作業服、マスク、保護メガネ、ゴム手袋、ゴムエプロン、長靴などの作業用保護具を着用して、十分な個人保護を行う必要があります。
使用例や試験例から、水酸化ナトリウムと炭酸ナトリウムを交互に、または混合して使用すると、特定のpH調整剤を単独で使用するよりも経済的で効果的であることが示されています。ボイラー給水のpH値が低すぎる場合は、水酸化ナトリウムを適切に添加してpH値を迅速に上昇させることができます。水酸化ナトリウムが完全に溶解したら、炭酸ナトリウムを添加して水中の炭酸塩濃度を上げることができます。これにより、給水のpH値の低下を緩和できます。炭酸ナトリウムを多く添加できるため、水中の炭酸塩濃度を維持する能力が高くなるため、通常は炭酸ナトリウムを使用して給水とボイラー水のpH値を維持できます。水のpH値が低すぎる場合にのみ、著者は水酸化ナトリウムを使用してpH値を迅速に上昇させることを推奨します。したがって、両者を交互に混合すると、経済的で効果的です。