
【化】 scale forming
【计】 generating; spanning
【医】 production
furring; scale
【化】 scale deposit
【医】 scum
水垢生成(scale formation)是水溶液中溶解的无机盐类在受热或蒸发条件下析出沉积的化学过程。根据《现代汉英综合大词典》,“水垢”对应英文术语为“scale”或“limescale”,特指硬水在加热设备表面形成的灰白色固体沉积物。
该过程的核心机理涉及钙镁离子的溶解度变化。当水温超过60℃时,碳酸氢钙(Ca(HCO₃)₂)发生热分解反应: $$ text{Ca(HCO₃)₂} xrightarrow{Delta} text{CaCO₃↓} + text{CO₂↑} + text{H₂O} $$ 此反应生成的碳酸钙晶体构成水垢主要成分(美国化学学会期刊,2020)。工业锅炉系统中,硫酸钙(CaSO₄)和硅酸盐类化合物也会参与沉积(美国能源部技术报告)。
水质硬度是影响水垢生成的关键参数。根据世界卫生组织《饮用水水质准则》,总硬度超过120mg/L(以CaCO₃计)的水体在加热设备中形成水垢的概率显著增加。热交换器、热水器等设备因持续高温更易出现结垢现象,导致热效率下降17%-25%(国际能源署热力学研究数据)。
水垢(Water scale)是硬水在加热或长期静置过程中,水中溶解的矿物质析出并附着在容器表面形成的沉积物,俗称“水锈”或“水碱”。以下是详细解释:
水垢主要成分为碳酸盐(如碳酸钙、碳酸镁)和硫酸盐(如硫酸钙、硫酸镁),还可能含氯化钙、氯化镁等。其结构通常呈白色或黄白色块状、粉末状,质地坚硬。
硬水特性:天然水含钙、镁等离子,与碳酸氢根结合形成可溶性碳酸氢盐(如Ca(HCO₃)₂)。
加热析出:当水被加热或蒸发浓缩时,碳酸氢盐分解为不溶的碳酸盐沉淀,化学反应为: $$ text{Ca(HCO₃)₂} xrightarrow{Delta} text{CaCO₃↓} + text{CO₂↑} + text{H₂O} $$
长期沉积:硫酸钙等物质因溶解度随温度升高而降低,逐渐析出并积累成垢。
水垢的形成与水的硬度直接相关,可通过离子交换、添加除垢剂等方法预防。关于其健康影响,目前存在不同观点,但主要争议集中在矿物质摄入是否有利,需结合水质具体分析。
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