迴圈水ph值的測定
一.ph定義：氫離子活度（濃度）的負對數，表示稀的酸鹼濃度，ph小於7為酸性，7為中性，大於7為鹼性。
因為ph是測定稀溶液可以把活度按濃度計算，ph使用範圍1-14，過高過低大多使用鹼度和酸度表示。
二.目的和標準：迴圈水是結垢判定的指標之一，水質分析中計算碳酸鹽各組分的依據。控制標準：迴圈水8.3-8.9。
三.鹼度與ph的關係
迴圈水補充水的鹼度是有水中的重碳酸根組成，在迴圈水中由於二氧化碳的逸出和加熱，使的水中的重碳酸根分解，鹼度的由碳酸根和重碳酸根組成。其反應為
2hco3- ←→h2o+ co32-+2co2↑
碳酸是二元弱酸可以二級離解，其離解常數分別是：
h2co3 ←→hco3- +h+ k1=[ h+][ hco3-]=4.31×10-7
h2co3]
hco3-←→co32- +h+ k2=[ h+][ co32-]=4.69×10-11
[hco3-]
在迴圈水中存在著大量的碳酸氫根和碳酸根離子，這些離子不是來自空氣中二氧化碳的溶解，而是由溶解鹽類離解產生的。因此迴圈水中存在著游離二氧化碳、碳酸氫根和碳酸根這三者之間的濃度平衡。這三種物質在平衡時的濃度主要決定於溶液的ph值和溫度。
例如：在25℃，ph=8.3的水 [ h+]=10-8.3=0.47×10-8
溶液中它們的平衡濃度可用k2式來計算
[ h+]=[ co32-]=0.47×10-8co32-] = 4.69×10-11 =10-2
hco30.47×10-8
也就是說在ph＝8.3時，碳酸氫根離子是游離二氧化碳濃度的100倍。因此，可以認為，在
25℃、ph＝8.3的水溶液中，沒有游離的二氧化碳和碳酸根離子，只有碳酸氫根離子存在，這也是滴定酚酞鹼度計算碳酸根的依據。在25℃、ph＞8.
3的水溶液中，有碳酸根和碳酸氫根離子但沒有游離二氧化碳存在。在25℃、ph＜8.3的水溶液中，有碳酸氫根和游離二氧化碳，但沒有碳酸根離子。
從離解方程中可以看出ph與[ co32-]和[hco3-]比值有關，因此相同ph時全鹼度可不同，所以在迴圈水的控制中，酚鹼是表示1/2[ co32-]，是準確測定水中的碳酸根。由於迴圈水的鹼度控制在一定的範圍，根據k2式測定了ph也就間接測定出碳酸根。由於ph是[ h+]的負對數，在一定範圍內ph反映[ co32-]不明顯，另外ph測定的影響因素多，作為精確控制略顯不足。
四.結垢與ph的關係
在迴圈水水質控制中還經常採用控制指數的方法來防止汙垢沉積，經常採用langlier指數和ryzner指數來指示碳酸鈣沉積傾向。
（一）、飽和ph(phs)的意義
所有的指數都是以飽和ph作為其計算基礎。飽和ph，即由計算而得的水溶液為鹽類飽和時的ph值用phs表示，下標s指飽和狀態(下同)。phs的數值是從鹽類的溶解平衡推導出來的。
下面討論碳酸鈣的溶解平衡。
碳酸鈣在水中的溶解反應和平衡常數為
caco3(固)；＝ca2+十 co32- ks＝[ca2+][ co32-]＝4.8×10-9。
水中的濃度直接受ph值和上面所講的碳酸平衡的影響．因此碳酸鈣在水中的溶解平衡還受下列四個反應的影響：
h2o←→h++oh- kw＝[h+][ oh-]＝4.8×10-9
co2+h2o←→h2co3
h2co3 ←→hco3- +h+ k1=[ h+][ hco3-]=4.31×10-7
h2co3]
hco3-←→co32- +h+ k2=[ h+][ co32-]=4.69×10-11
[hco3-]
合併h2co3 ←→hco3- +h+ 和 hco3-←→co32- +h+ 得到 2hco3-←→co32- +h2co3
合併co2+h2o←→h2co3和2hco3-←→co32- +h2co3 得到2hco3-←→co32-+co2+h2o
2hco3-←→co32-+co2+h2o是把碳酸的三種形態統一起來的化學式。當碳酸達到平衡狀態時，其平衡常數
k= [hco3-]2k1
[h2co3][ co32k2
水中的同時參與了碳酸平衡和碳酸鈣的溶解平衡兩個反應即
2hco3-←→co32-+co2+h2o
+ca2+←→caco3(固)
當caco3在水中達到飽和時，應當滿足式上式的平衡，即[ co32-]= ks/[ca2+]，迴圈水中的鹼度是由碳酸根和碳酸氫根組成，即 [ h+]s= k2 [hco3-]/ [ co32-]，同取負對數 phs=pk2+(-log [hco3-] )-(-log [ co32-] )，可以計算出平衡時的飽和phs。實際水質的情況往往偏離平衡時的飽和phs ，可以將[ co32-]= ks/[ca2+]代入[ h+]s= k2 [hco3-]/ [ co32-]後得出公式，[ h+]s= k2 ks [hco3-]/ [ca2+] ，同取負對數 phs=pk2+pks+(-log [hco3-] )-(-log [ca2+] )，可以用公式phs=pk2+pks+ log [ca2+] -log [hco3-]計算出實際的水中ph用pha表示。
（二）. phs應用和穩定指數
在迴圈水水質控制中還經常採用控制指數的方法來防止汙垢沉積，經常採用朗格利爾（langlier）指數和雷茲納（ryzner）指數來指示碳酸鈣沉積傾向。
1. 朗格利爾（langlier）指數：
儘管phs是乙個在水中並不實際存在的近似數值，但是在一定程度上反映了碳酸鈣的溶解和沉積問題。當水的實際pha值低於phs時，水溶液中游離碳酸的實際含量大於平衡時的[h2co3]也就是[ co32-]的實際含量小於飽和(平衡)濃度。，此時水中的caco3必定處於不飽和狀態，反之，當水的實際pha高於phs時，水中的caco3必定處於過飽和狀態，就有可能析出沉澱。
郎格利爾飽和指數從熱力學平衡觀點出發，認為在某一水溫時，水中溶解的碳酸鈣達到飽和狀態時，存在著一系列的動平衡，此時水的ph值是乙個定值，因此，求出這個飽和值後，就可根據飽和指數多來調整水的ph，使其pha與phs的差值為0，從而控制水質不結垢，也不腐蝕。
實際應用中應考慮溫度、分散度對溶度積和鹽效應的影響，尤其是加入水質穩定劑偏離更大，有時對水質穩定劑評價也用增加phs評價。
2. 雷茲納（ryzner）指數
雷茲納通過實驗，提出了經驗的穩定指數來進行判斷，由飽和ph指數演繹出了半經驗公式，其穩定指數＝2phs-pha
評定方法
（三）.臨界ph
晶體生長理論認為，對微溶性鹽如碳酸鈣，必須要出現一定的過飽和度始能析出沉澱。沉澱析出時，與過飽和度相應的ph值稱為臨界ph。
臨界ph在應用中是確定鹼度、鈣離子濃度和ph的關係，它是通過試驗得出的。主要應用於加入水質穩定劑迴圈水評定，但在控制中必須低於臨界ph，防止控制不當引起結垢。
迴圈水簡介
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