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天然水中易成垢的化合物是碳酸鹽,而碳酸鹽在水中是極不穩(wěn)定的。
1936年,朗格利爾(Langelier)根據(jù)水中碳酸鈣的平衡關(guān)系,提出了飽和pH和指數(shù)的概念,以判斷CaCO3水垢在水中是否會(huì)析出,并據(jù)此提出用加酸或加堿等辦法來(lái)控制水垢的析出。所謂飽和pH,即是碳酸鈣在水中呈飽和狀態(tài)時(shí)的pH(pHs)。這時(shí)水中的重碳酸既不分解成CaCO3,碳酸鈣也不會(huì)繼續(xù)溶解。朗格利爾推導(dǎo)出計(jì)算飽和pH(pHs)的公式,pHs可由水的硬度、總?cè)芙夤腆w量、堿度和水溫計(jì)算得出,并以水的實(shí)際pH與pHs的差值來(lái)判斷水垢的析出,此差值朗格利爾稱它為飽和指數(shù),以Is表示之。他提出當(dāng)Is>0時(shí),水中的碳酸鈣(CaCO3)必定處于過(guò)飽和狀態(tài),就有可能析出沉淀,這種水屬結(jié)垢型水;當(dāng)Is<0時(shí),此時(shí)水中碳酸鈣(CaCO3)必定處于不飽和狀態(tài),則原來(lái)附在傳熱面上的CaCO3垢層會(huì)被溶解掉,使金屬表面裸露在水中面受到腐蝕,故而他把這種水稱作腐蝕型水;當(dāng)Is=0時(shí),CaCO3既不析出,原有CaCO3垢層也不會(huì)被溶解掉,這種水屬于穩(wěn)定性,即不腐蝕也不結(jié)垢。如以表示,則可寫(xiě)成:
Is=pH-pHs>0 結(jié)垢
Is=pH-pHs=0 不腐蝕結(jié)垢
Is=pH-pHs<0 腐蝕