空调循环水处理---水处理技术
第一章 水化学基础
水是自然界分布最广的一种资源，对于大楼、宾馆来说有多种不同用途的水，如空调用水、锅炉用水、游泳池水、生活用水、污水等。如何做好这些不同用途的水的水处理工作，也是衡量一个物业管理部门工作质量的主要标准之一。
做好水处理工作的前提是对水的化学、生物组成及各组份所起的可逆的、不可逆的反应有一透彻的了解，对于不同待处理的水空调循环水、锅炉用水、游泳池水，其组份也不尽相同，但万变不离其宗，只要了解天然水的性质，再通过对天然水在使用、处理的过程的分析，就能了解各种用途的水的大致情况。
天然水的化学组成包括许多来源不同的溶质，其中包括大气圈中的气体和气溶胶，岩石和土壤的风化和侵蚀的产物、地表面下发生的溶解或沉淀反应的产物，以及土壤耕作等人类活动的影响等。这些因素造就了水质的地区差异、季节差异。
第一节 水的结构及性质
1.1、水的结构１、水分子结构
水的分子结构是氧原子以不等性SP3 杂化规道与氢原子的1S轨道重叠成键。水分子的 键角为104.5°。
２、液态水的结构
水在液态下不是以单个水分子的形式存在，而是通过氢键产生缔合分子。
缔合
xH2 O ＝ （H2 O）x ＋Q
离解
水的缔合是放热过程，所以温度升高，水的缔合程度下降，即（H2 O）x 的x值减小。在高温时，水主要以单分子状态存在。温度降低时水的缔合度增大，即
（H2 O）x 的x值增大。273.16K时水结成冰，全部水分子缔合成一个巨大缔合分子。
３、冰的结构
冰中的每一个水分子都被相邻的四个水分子包围，每个水分子位于变形四面体的顶点，冰是由无数个这样的四面体通过氢键互相连结成一个庞大的晶体。
由于氢键的方向性要求，水分子不能做到紧密堆积，因此，冰的晶体具有较大的空隙，即水结成冰后，体积增大，密度减小。
2.2、水的物理特性
１、比热
一定质量的物质，在不发生化学反应和相变的情况下，温度升高一度所吸收的热量称为该物质的热容量或热容。单位物质的热容称为比热。因此，不同的物质增加相同的温度，比热越大的物质吸收的热量越多。水的比热在所有液体和固体物质中是最大的，所以水被大量地用作工业冷却介质或加热介质。
水的高比热是由于水能形成分子间氢键所引起的。因为温度的升高是由于分子运动加剧的结果，而若要使水分子运动加剧，不但要提供能量去克服分子间范德华力的束缚，还要提供额外的能力去克服分子间氢键的束缚。
２、水是一种强极性分子
水分子中氧的电负性比氢大得多，分子中共用电子对强烈地偏向氧原子一边，使氢原子变为几乎“裸露”的氢核，而氧原子不但强烈地吸引成键电子对，而且还有孤电子对，负电荷很集中。因此水的极性很大。
对于极性分子，其本身具有偶极这叫固有偶极，在没有外电场作用时，极性分子的固有偶极由于分子运动而杂乱无章地排列。但在外电场作用下杂乱无章的极性分子可按电场方向定向排列起来，同时由于电场的作用而使偶极加大（固有偶极加诱导偶极）。在水处理中磁处理就是按这一原理而设计的。
３、水与它的同族氢化物比较，熔点、沸点、熔化焓、蒸发焓都异常高。
４、水密度反常
在接近水的沸点时，水主要以简单分子存在。冷却时，分子的热运动减缓，分子间距离减小。因而，水的缔合度增大，分子间排列紧密，这个因素使水的密度增大。当温度降到277.13k（3.98℃）时，水的密度达到最大。当温度继续降低，出现较多的（H2 O）2 ，以及及具有类似冰结构的大缔合分子。由于氢键的方向性，使水分子不能紧密堆积，出现类似冰的松弛的结构，水的密度反而下降。到273.16K（0℃）时，全部水分子缔合成一个大的缔合分子，结构十分疏松，而密度突然大幅度下降。而密度的下降必然使等量的水体积增大，因此对于密闭的水系统（如中央空调的冷媒水系统），在冬季停用期间应注意防冻措施。
1.3、水的化学性质
１、水的热稳定性
水的离解度（即对反应2H2 O→2H2 ↑＋O2 ↑而言）可以作为水的热稳定性的反应。随着温度的升高，水的离解度增大，1000K时，水的离解度仅有3×10-5 ％，即使达到2400K，离解度也仅有2.94％，只占水的很小一部分。所以说水具有很高的热稳定性。
２、水合作用
水分子是个极性分子，当水分子遇到极性化合物或离子化合物的正负离子时，水的偶极子将和这些化合物的正负端或离子间产生相互吸引，于是发生水合作用，形成具有一定数目的配位水分子的水合离子，如H3 O+ 、〔Fe(H2 O)6 〕3+ 、
〔Zn(H2 O)4 〕2+ 、〔Cu(H2 O)4 〕2+ 。
３、水解作用
从广义上说水解是指水被分解的反应及氧化物与水的反应，这些反应有的为氧化还原反应，有的为非氧化还原反应，例如下列反应：
CaO+H2 O=Ca(OH)2
2Na+2H2 O=2NaOH+H2 ↑
Cl2 +H2 O=HCl+HClO
狭义水解反应指的是一些盐类或二元化合物的非氧化－还原的分解水的反应，如：
PCl5 +H2 O=H3 PO4 +5HCl
Na2 CO3 +H2 O=NaHCO3 +NaOH
PbCl3 +H2 O=PboCl↓+2HCl
４、水分子间的质子传递反应
水是一个弱电解质，它可以产生微弱的电离，电离反应式可表示为：
H2 O＋H2 O＝H3 O+ +OH-
295K时水解离的氢离子浓度与氢氧离子浓度的乘积为1×10-14 ，此值称为水在295K时的离子积，离子积随温度的变化明显。
第二节 天然水的杂质
2.1、主要无素
１、氢离子的活度（ＰＨ）
氢离子的活度是水处理最重要的一个因素，它不但自身影响结垢、腐蚀程度，同时影响水中其它组份的化学的性能，包括人为加入的各种缓蚀剂、杀菌剂、阻垢剂。
氢离子的浓度（活度）单位与其它溶解物相同，用mg/l或mol/l来表示。但在大多数情况下，氢离子的浓度很低，用这种方式表示很不方便，因此就出现了另一种表达方式ＰＨ，“ＰＨ”代表底为１０的Ｈ+ 活度的负对数。
即使是水中不含有任何其它溶质的情况下，水分子也将离解成Ｈ+ 和ＯＨ- ，这个离解平衡可表示如下：
H2 O(L)＝H+ +OH-
离解常数，Kw＝〔H+ 〕〔OH- 〕，Kw只随温度的变化作微小的变动，在25℃时Kw＝１０-14 ，此时若水为中性，〔H+ 〕＝〔OH- 〕＝１０-7 ，
PH=-lg〔H+ 〕=-lg10-7 =7。向此时的水中加入酸性物质，使〔H+ 〕上升，例如上升至１０－２ ，即PH=-lg10-2 ＝２时，平衡向左移动，〔OH- 〕降低，
〔OH- 〕＝Kw／〔H＋ 〕＝10-14 ／10-2 ＝10-12 。〔H+ 〕〉〔OH- 〕溶液呈酸性。同理，当水中加入碱性物质，例使如〔OH- 〕升至10-2 ，
则〔H+ 〕＝Kw／〔OH- 〕＝10-14 ／10-2 ＝10-12 ，
PH＝-lg〔H+ 〕=-lg10-12 =12，〔H+ 〕〈〔OH- 〕，溶液呈碱性。
２、钙
溶解于水中的钙（Ca2＋ ）是主要的成垢阳离子之一，它的来源有钙长石
（CaAl2 Si2 O8 ）、方解石（CaCO3 ）、白云石〔CaMg(CO3 )2 〕、
石膏石（CaSO4 ·2H2 O）、莹石（CaF2 ）。
水中Ca2＋ 含量主要受地质条件的限制，在多数情况下，钙和碳酸盐的平衡是限制钙溶解度的主要因素。以下几个方程式可大致描述这一平衡关系：
CO2 ＋H2 O＝HCO3 - ＋OH-
Ca2＋ ＋HCO3 - →Ca（HCO3 ）2
生成的Ca2 与HCO3 - 的络合物在受热、受藻类或浮游植物的影响时会脱稳生成CaCO3 沉淀：
Ca（HCO3 ）2 →CaCO3 ↓＋H2 O＋CO2 ↑
对Ca2＋ 影响较大的另一阴离子是SO4 2- ，据有关文献表明，当水中SO4 2- 的含量超过1000g/l，一半以下的钙以CaSO4 形式存在。天然水中SO4 2- 的浓度较低，但锅炉内部由于水蒸汽的蒸发，SO4 2- 含量不断得到浓缩，有生成硫酸盐垢的可能。所以锅炉水质标准里面也有SO4 2- 浓度的上限规定。
在受磷酸盐污染的水中和加磷酸盐水处理剂的水中，PO4 3- 对Ca2＋ 的影响也较大，易生成磷酸钙沉淀。
３、镁
同钙一样，镁也是对水构成硬度的主要物质，在水中其它阴离子之间的水化学特性与Ca2＋ 也十分类似。所以在常规的水处理中，常不单独测定镁的含量。如水的软化，常用总硬度来表示镁和钙的总量。
但镁的有些性质也与钙有着本质上的区别。Mg2＋ 离子半径比Ca2＋ 小得多，因而Mg2＋ 周围的电场比Ca2＋ 强得多，每个Mg2＋ 周围有６个水分子。镁的沉淀物不象钙一样以碳酸盐为主，而是以氢氧化物为主，这与它的强亲水性有关。
４、铁
铁是地球外壳中含量占第二位的金属元素，但通常在水中的溶解度较小。水中铁的存在受环境条件的极大影响，尤其是随氧化－还原强度和程度的变化而变化。生物圈的活动对水中的铁的存在有强烈影响。通常微生物参加了铁的氧化和还原反应，某些生物利用这些反应来作为能源，例如噬铁菌。
地下水中常见的Fe是Fe2＋ ，在水中的溶解度较大。据报道在ＰＨ６－８间地下水中Fe2＋ 的浓度可达到50mg/L。通常情况下，水中铁浓度在1.0-10mg/l之间。
Fe2＋ 能被水中的溶解氧氧化为Fe3＋ ，在ＰＨ〉５时，Fe3＋ 的溶解度很小，能很快生成Fe（OH）3 褐色沉淀。这个机理可以很好地解释这样一个现象，当水刚从井中抽出时，这类水一般是清洁的，但很快就变浑浊了，最后由于Fe（OH）3 的沉淀会变为褐色。
铁是动植物新陈代谢中的一个基本元素，在诸如生物过程中的光合作用，以及在动物血液中的血红蛋白的作用中，铁起着不可缺少的作用。但Fe的含量过高除给人体带来感官上的不愉快外，铁能在被洗的衣、被等物上沉积产生色斑，使衣服发黄、发硬，另外，铁也能在采暖等装置内产生氢氧化物沉积物，影响传热效果。所以，国家饮用水标准规定自来水中铁含量的上限为0.3mg/l。但由于许多大楼的供水系统都是无缝钢管，因此钢管的腐蚀往往造成总铁超标。
５、锰
锰在地壳中含量仅为铁的1/5，它是动植物生命体所必需的一个基本元素，所以许多国家的环境保护局对这一元素没作特别限制。但当采用地下水作为水源时，往往要作除锰处理，这主是由于水中的锰受氧化后生成黑色氧化锰沉淀。在水处理中广泛使用KMnO4 作为氧化剂，然后过滤去除。
６、硅
硅是地壳中含量仅次氧的一个元素，水中的硅也是造成硅酸盐垢的原因。天然水中通常观察到的硅的浓度范围是1-30mg/l。
硅在水中通常以多核络合物如Si4 O4 （OH）12 4- 形式存在。当系统中一旦生成硅酸垢，很难用酸洗去除，因为酸洗生成的H4 SiO4 本身也是一种难溶物，实际上去除硅酸盐垢常用碱煮法去除，其原理是使硅与OH- 生成可溶的络合物。若硅酸盐垢不很严重，也可在酸洗液中加入氟化物，使硅生成可溶的SiF6 2- 而去除。
７、铝、钠、钾、硫、氯化物、氟化物、氮、磷、硼
这些元素在宾馆、大厦的日常水处理中常不必要特别采取方法去除，但其中某些元素的含量也是不得不加以考虑的。
水中的余氯含量常用来检验水是否有杀菌能力。锅炉中氯根含量的高低也常用来指导锅炉排污的频率，水中氯离子也是造成金属腐蚀的主要因素之一，特别是不锈钢，对cl- 非常敏感。国外的许多空调器生产厂商都严格规定循环水cl- 的含量。 在工业密集区，由于大量的煤、油等燃料的消耗，水中的硫酸盐含量不得不加以重视。硫酸盐的溶解度较低，因此在锅炉内硫酸盐垢也是水垢主要成份之一。硫酸盐还能滋生硫酸盐还原菌，这些细菌往往是造成冷却水系统中金属腐蚀的元凶之一。
水中氮的含量也决定冷却水系统中硝化细菌的多少，硝化细菌也是造成冷却水系统金属腐蚀的元凶之一。同时排放的污水中三氮指标也是一个重点检测的对象。 水中磷的含量是造成水体富养化的首要因素。循环水处理、锅炉水处理常加入磷酸盐系、膦酸盐系缓蚀阻垢剂，因此这些水中磷的含量较高，PO4 3- 离子也是造成磷酸盐水垢的主要成垢阴离子。由于目前人们广泛使用含磷洗涤剂，因此排放的生活污水中含磷量也较高。
2.2、天然水中的微量元素
１、碱金属 Li、Rb、Cs、Fr
锂、铷、铯。锂能对植物造成一定危害，铷、铯没见到有关的文献报道。钫不稳定，在天然水条件下并不存在。
２、碱土金属 Be、Sr、Ba、Ra
铍、锶、钡、镭。铍是一种颇为稀有的元素，与硫酸根、碳酸根的化合物极易溶于水，因而不是重要的控制元素。通常河水中溶解态的铍浓度不到十分之几个微克／升，因而饮用水标准中没有规定铍的限量。
锶的化学性质与钙相似，在用湿法化学分析时，实验者往往将存在的锶作为相同数量的钙来计算。美国大量的公共饮用水中锶的中值浓度是0.11mg/l。
天然水中钡的浓度实际上受BaSO4 溶解度的控制。只有在SO4 2- 较低时（如有
SO4 2- 还原菌存在时），钡的浓度才可能较高。在饮用水中，钡被认为是一种不利的杂质，美国规定钡的限定量是1.0mg/l。
３、过渡金属
钛（Ti） 金属钛被广泛地应用于航空航天工业，其氧化物主要用作涂料中的白色颜料，同时钛也是地壳中含量较丰富的元素之一，但在河水中钛的平均浓度仅为3μg/l。这是因为钛在ＰＨ４－８之间时，其氢氧化物的溶解度为150μg/l，并且这类氢氧化物能聚合成粒径较大的固态晶体，很容易被去除。
钒（V） 钒与生物体内的生物化学过程有关。在ＰＨ高于4.0的情况下，氧化程度不高的钒具有较低的溶解度，但在碱性条件下有生成阴离子的倾向，因而在碱性水中很可能有相当高的溶解度。在普通的地下水和地表水中很少超过10μg/l。
铬（Cr） 铬在工业上被广泛地使用，因而产生了含有铬酸根阴离子的废液，曾经很多地方发生过地下水受到铬污染的事故。因此各国都在饮用水标准中规定了总铬的最大容许浓度，如美国为50mg/l。在循环冷却水处理中，以前铬酸盐曾被大量当作缓蚀剂使用，由于Cr6+ 的毒性现已逐步被淘汰。
钴（Co） 钴是动植物不可缺少的营养成份，特别是反刍动物。钴同铁一样同是第四周期第八副族的元素，其化学特性同铁相似。
镍（Ni） 镍是一种重要的工业金属，广泛地应用于不锈钢及其它抗腐蚀合金中，因此可能会通过废物处置大量进入环境。镍同钴一样，容易和铁的氧化物，特别是锰的氧化物一起沉淀。
钼（Mo） 钼易与许多金属一起生成金属钼酸盐沉淀。钼酸盐同铬酸盐一样也常用作循环冷却水的缓蚀剂和金属酸洗后的钝化剂。钼是动植物尤其是豆科类植物必不可少的营养元素。该元素易在植物中积累，因而可能超出一定的数量，使这些植物不易用作动物的饲料。虽然该元素在人类营养中的作用尚未彻底弄清，但它是饮用水标准中没有规定上限值的元素之一。
４、其它金属元素
铜（Cu） 在现代工业中，铜的用途十分广泛，其中许多导致了铜在环境中扩散。一般情况下，河水中铜的浓度较低，这是由于铜与氧化物共沉淀或吸附于矿物表面所致。铜是动植物新陈代谢必不可少的元素，铜可能来自输水管道，热交换器等含铜设备中铜的溶解。有时人为加入铜盐抑制藻类的生长，用铜的有机、无机化合物进行农药喷洒也是水中铜的主要来源。
银（Ag） 银是一种稀有元素，它已被人类广泛应用，但由于它的珍贵性，工业废水中的银都能得到较好的回收，因此从未出现过水被银污染的报道。即使在播撒碘化银的人工降雨中，银的浓度也只有１μg/l。
锌（Zn） 锌通过简单的吸附、离子交换或共沉淀与矿物表面的相互作用抑制了天然水中的锌的浓度。但由于镀锌管、黄铜管、青铜管等输水设施中锌的溶解，可能造成水中锌浓度较高。
镉（Cd） 镉用于电镀涂料、墨汁及塑料中的颜料，以及用于电池、日光灯管和电视显象管中。因此镉可能进入与这些废物接触的水中。另一个重要的因素是镉可能通过高温蒸发进入大气。美国饮用水细则中规定镉的上限值是１０μg/l，但一般河水中镉的中值限度在１μg/l左右。这可能是由于镉与氧化锰共沉淀，或被吸附于矿物表面。
汞（Hg） 汞是对人体危害性较大的一种元素，在常温下易挥发，因此在天然水中浓度较低，一般只有十分之几个μg/l。但当水中氯化物或氢氧化物浓度较高时，或当水中有能产生甲烷的细菌时，会产生甲基汞或其它类似的有机汞络合物，使汞浓度大幅度上升，并随生物链富集。
铅（Pb） 机动车燃料的燃烧使铅大量排入大气，又随降雨进入水体系。
５、非金属元素
砷（As） 砷的毒性较大，砷一旦进入水中后，由于生物作用的介入能够合成稳定的砷酸盐。因此饮用水、食品、医药等许多领域的各级标准中对砷含量都有明确规定。
锑（Sb） 锑的化学性质与As相似，主要来源也来自地热温泉。但其在岩石中的丰度仅为As的1/10，在水中出现的浓度相当小。
硒（Se） 硒化学性质与硫相近，但分布稀少。
溴（Br） 化学性质与氯相近，但丰度低得多。目前尚不知淡水中少量溴有何生态作用。
碘（Ｉ） Ｉ是动物必不可少的营养元素，由于容易挥发，在天然水中含量较低，某些海生植物能对其富集。
６、放射性元素
铀（u）-238、u-235、Th-232、Ra-223、Ra-224、Ra-226
天然水化学中主要关心的三种放射方式是：①α放射：由带正电荷的氦核组成②β放射：由电子或正电子组成③γ放射：由类似于x射线的电磁波型能量组成。
2.3、天然水中的有机组份
水文循环中的水、生物及生物废弃物之间的密切关系使得所有天然水中均含有有机物。同可溶的无机溶质浓度相比，多数水中存在的有机物数量是很小的，但虽然数量小，也能使水系统的化学性质产生重大影响。例如，各种有机溶质形成影响金属溶解度的络合物，参与氧化还原反应，充当作为化学过程媒介的微生物的营养物，影响固液或液气界面的物理和化学性质。当存在的有机溶质浓度大到一定程度时，在阴阳离子的平衡计算中可能需要考虑，即使是某些有机溶质的浓度颇低，也能使得水体不再适于人类应用，或对水生物或其它生物产生毒害。
在水样中，有机物浓度的近似值包括测定“溶解有机碳”（DOC）和“总有机碳”（TOC）。通过测量色度或可氧化的物质总量也能获较一般的信息。
化学工业生产中大量的合成有机物，许多物质并非天然存在。除了工业上的各种中间和最终产物外，尚产生大量的式样奇特的有机废物。许多产物的最后一个使用环节会将它们扩散到环境中去。
在天然水系统中，人们常注意的有机物有：酚类化合物、氰化物、卤化有机物（如DDT、氯丹、多氯联苯、氟里昂系列）、洗涤剂等。
2.4、天然水中的溶解气体
１、惰性气体。包括那些来源于大气的包括氮和象氩一类的惰性气体。由于惰性气体不与水起化学反应，在水分析中很少报告该数据。
２、溶解氧（DO）
DO是最重要的水质指标之一。较高级的水生生物的生存需要氧，水中微生物分解消耗溶解的、悬浮的或沉积的有机物需要氧，水中绿色植物的光合作用又会产生氧。广泛用Do的测定值来评价河流或湖泊的生物化学性质。同时，水中的溶解氧又是造成金属腐蚀因素之一，特别是在高温高压的情况下，例如锅炉内，溶解氧是造成碳钢腐蚀主要原因。
３、二氧化碳
CO2 的含量直接影响到水体的ＰＨ值，有时还会影响系统的结垢情况。
４、烃类气体
水中有机物由于厌氧细菌的分解过程会产生甲烷和其它一些低分子量的烃类气体。这些气体有时会对有关设施的安全带来隐患。
第三节 溶液
1.1、溶液的概念
１、溶液
一种可溶物质以分子或离子形态均匀地分布到另一种物质中的过程叫溶解。溶解后所得到的稳定的均匀混合物叫溶液。被溶解的物质叫溶质。
在水处理中，所使用的绝大部分药剂要配制成溶液后使用，所以有关溶液的概念很重要。
溶液中的溶质分子或离子在运动中碰撞未溶解的溶质时，又会重新析出在固体溶质的表面上，这个过程叫做结晶。当溶质刚进入溶剂中时，溶解速度大于结晶速度，未溶解的溶质量不断减少，随着溶液中溶质分子成离子浓度的增大，结晶速度也在增大，当溶解速度等于结晶速度时，溶液即达到平衡，此时的溶液表现为未溶解的溶质量不再减少，但溶解和结晶的过程在继续进行，这种平衡是一种动态的平衡，可表示如下：
溶解
未溶解的溶质 ＝ 溶液中的溶质
结晶
２、溶解度
在一定的温度等条件下，达到溶解平衡时的溶液称饱和溶液。此时100g溶剂中所溶解的溶质的克数称这种溶质在这种溶剂里的溶解度。
由于溶解平衡受温度、压力等条件的影响，同一溶质在不同条件下的溶解度不同，这在配制溶液时须注意。
３、电解质和非电解质
在水溶液中或熔融状态下能导电的物质称电解质。例如酸、碱、盐的水溶液。在上述情况下不能导电的物质称非电解质，例如酒精、甘油的水溶液。
电解质溶液能导电的原因是由于它在水分子的作用下离解成自由移动的离子；固体电解质受热熔化时，由于离子运动速度随温度升高而加快，克服了带不同电荷离子之间的引力，产生自由移动的离子。
在电解质溶液中所有阳离子所带正电荷总数和所有阴离子所带的负电荷总数是相等的，所以整个溶液显电中性。
2.2二、溶液的浓度及其表示法
溶液的浓度表示一定量的溶液所含溶质的量。在水处理工作中经常需要配制各种浓度的溶液。浓度有以下几种表示方式。
１、质量分数
它表示溶质的质量与溶液的质量之比。习惯上为方便起见常用百分数（％）表示，因此有时也称质量百分比浓度。常用符号WB 表示。
２、质量浓度
它表示溶质的质量与溶液的体积之比，常用符号ρB 表示，单位为克每升
（g/l），或毫克每升（mg/l），即以前的ppm，或微克每升（μg/l），即以前的
ppb。
３、浓度（即物质的量浓度）
浓度表示溶质的摩尔数与溶液的体积之比。摩尔（mol）是物质的量的计量单位。如果某物质含有6.02×1023 个分子（或原子、离子、电子）等，则该物质的量就是１摩尔。
物质的量浓度常用符号C表示，单位为摩尔每升（mol/L），或毫摩尔每升
（mmol/L），或微摩尔每升（μmol/L）。
４、密度、波美度
密度和波美度可用来间接地表示溶液的浓度。
溶液的密度是指单位体积的溶液的质量，单位是千克每立方米（kg/m3 ），或克／厘米3 （g/cm3 ），或克／毫升（g/ml）表示。
在通常情况下，近似地认为水的密度是１克／厘米3 ，其它物质的密度与水的密度之比称相对密度d。所以相对密度和密度在数值上相等。
溶液的波美度（°Be’）与密度类似，而且两者之间可通过查表或公式换算。波美度的度数都是整数，应用、计算都比较方便，但不够精确。
第二章 中央空调水处理
随着宾馆、高档写字楼的不断涌现，中央空调循环水水处理问题日益迫切。有些大楼由于物业管理人员对中央空调循环水系统的维护缺乏经验，空调使用几年后出现水垢，严重影响正常的供冷供热。更有甚者，出现循环水管道烂穿的事故，不得不敲掉装潢更换管道，造成巨大的经济损失。
近年来一些大楼也已意识到中央空调水处理的重要性，并采取了水处理措施。这些措施大多参照工业循环冷却水处理的方法，但中央空调冷媒水、热媒水系统的管道象蜘蛛网一样布满整幢大楼，其管路的复杂程度远非一般的循环冷却水可比，存在很多的滞流区域和死角，一个合理的水处理措施应该考虑到整个系统的各个方面。本章将对中央空调循环水系统及相应的水处理措施作一介绍。
第一节 中央空调循环水系统的腐蚀及控制
一、循环水中金属腐蚀的机理
中央空调系统管道材质以无缝钢管、镀锌管为主，有些采暖系统管道采用铜管，变风量器及风机盘管水管道以黄铜、铜为主。对于这样一种由多种金属组成的系统极易发生电化学腐蚀。它主要有以下几种方式：
１、由于不同金属组合在一起而引起的电偶腐蚀。
不同的金属或元素具有不同的标准电极电位，而循环水中又含有多种盐类，导电性较强，这样这些具有不同电极电位的金属相互接触而形成了腐蚀电池。例如换热部件（变风量器、风机盘管、冷凝器、蒸发器）内黄铜管和碳钢管板或镀锌管的连接，镀锌管和无缝钢管的连接。电极反应过程如下：
阳极过程：Fe－2e→Fe2＋
阴极过程：Cu2＋ ＋2e→Cu
电偶腐蚀的结果使得电位较低的金属如铁遭受腐蚀。
２、由溶解氧而引起的腐蚀
中央空调的冷却水系统常采用敞开式循环冷却水系统，这种系统由于气、水直接进行热交换，溶解氧始终处于饱和状态。冷媒水或热媒水系统虽采用封闭式循环但由于管路复杂，当为清洗或更换阀门等目的而把系统内的水排空后，空气势必要进入整个系统，其中某些横的支管及风机盘管内的空气很难在系统补水时排出。开启循环泵后这部分“空气柱”被循环水裹着流经水泵时被高速旋转的叶轮“切碎”呈“乳化”状态。一些设计不是很合理的中央空调系统冷媒水（热媒水）取样口流出的水经常呈乳白色，可明显地看到气泡逸出，当放置一段时间后水样变清。虽然冷（热）媒水系统装有自动排气阀，但对于这样微细气泡很难靠自动排气阀排出，况且有些回水管道的排气阀由于设计上的原因在水泵运行时非但不排气，有时还会往系统内吸气。以上种种因素造成冷（热）媒水内的溶解氧经常处于饱和状态。
由于金属的电极电位比氧的电极电位低，金属受水中溶解氧的腐蚀是一种电化学腐蚀，其中金属是阳极遭腐蚀，氧是阴极，进行还原，反应式如下：
阳极过程：M→M2＋ +2e
阴极过程：1/2O2 ＋H2 O→OH-
在中央空调系统中无缝钢管中的铁和镀锌管上的锌最易遭受溶解氧的腐蚀。特别是镀锌管，如不采取水处理措施，镀锌管表面（水侧）很快会因腐蚀而鼓包，使用六、七年后锌层已大部分脱落，严重者还会烂穿。造成严重的后果。
在冷凝器等热交换器的碳钢面板上也常见到黄褐色或砖红色的鼓包，敲破鼓包后下面是黑色粉末状物，这些都是腐蚀产物。当将这些腐蚀产物清除后，便会出现因腐蚀而造成的陷坑。出现这种现象的过程如下：
当铁受腐蚀后生成Fe2＋ ，它与水中的氧进一步反应生成黄褐色的结构疏松的Fe(OH)3 二次产物层：
Fe2＋ ＋2OH- →Fe(OH)2
4Fe(OH)2 ＋2H2 O＋O2 →4Fe(OH)3
由于腐蚀产物的阻挡，水中的溶解氧到达这个腐蚀点的速度减慢，形成腐蚀点四周的氧浓度大于腐蚀点的氧浓度，这样，腐蚀点的四周便成为阴极，腐蚀点本身成为阳极，腐蚀继续进行。此时，腐蚀产生的Fe2＋ 通入疏松的二次产物层向外扩散，当它遇到水中的OH- 或O2 时，便又产生新的二次产物，积累在原有的二次物层中。所以二次产物层越积越厚，形成鼓包，鼓包下面越腐蚀越深，形成陷坑。
腐蚀产物中的黑色粉末层是Fe3 O4 ，它的形成机理是内层的两价铁产物与外层的三价铁反应而形成的。
Fe(OH)2 ＋2Fe(OH)3 →Fe3 O4 ＋4H2 O
在金属与金属之间连接的缝隙处，水垢及微生物泥垢、泥沙等沉积物下的金属表面，由于水的对流不畅使氧贫化，也会造成类似的腐蚀。特别是水垢等沉积物下的腐蚀，由于腐蚀产物被沉积物覆盖住，循环水显得清澈透明，给人以金属未遭到腐蚀的假象。当腐蚀严重到一定程度时，腐蚀产物连同污垢一起脱落，堵住风机盘管、过滤器等管径较细的部位。此时再想采取水处理措施已太晚，因为某些腐蚀严重的部位金属本体层已很薄，若用化学清洗或其它方法去除污垢层后很可能造成系统漏水。
３、由氯离子而引起的腐蚀
氯离子造成的腐蚀都发生在孔蚀或缝隙腐蚀中。在这种情况下金属在蚀孔内或缝隙内腐蚀而溶解，生成Fe2＋ ，引起腐蚀点周围的溶液中产生过量的正电荷，吸引水中的氯离子迁移到腐蚀点周围以维持电中性，因此腐蚀点周围会产生高浓度的金属氧化物Mcl2 ，之后Mcl2 会水解生成不溶性的金属氢氧化物和可溶性的盐酸。
Mcl2 ＋2H2 O→M(OH)2 ↓＋2H＋ ＋cl－
盐酸是种强腐蚀性的酸，能加速多种金属和合金的溶解。
中央空调系统由于常采用游离氯或化合氯杀菌，循环水中的氯离子含量较高。有些采用软水作为补充水源的系统，由于树脂再生时控制不当，也会造成氯化钠进入系统的可能。
一些采用不锈钢或合金作热交换器或电加热棒材料的中央空调，要特别提防氯离子的进入。因为氯离子对不锈钢和合金的腐蚀比对普通碳钢快得多。
当工业冷却需零度以下的冷媒水时，不宜加氯化钠来降低水的冰点，可改用亚硝酸钠和碳酸钠或乙二醇等。
４、其它腐蚀因素
一些重金属离子如铜、银、铅对钢、铝、镁、锌这几种常用金属起有害作用。在酸性溶液中Fe3＋ 具有强烈的腐蚀性。
循环水中往往含有泥土、砂粒、焊渣、麻丝、腐蚀产物等不溶性物质，这些物质有些是从空气中进入的，有些是安装时带入的，也可能是在运行中生成的。这些不溶物一方面易在滞流区域沉积造成垢下腐蚀，另一方面随水流冲击管壁，对硬度较低的金属或合金（例如铜管）产生磨损腐蚀。
