So sánh ưu điểm và nhược điểm của việc sử dụng natri cacbonat hoặc natri hiđroxit để điều chỉnh độ pH cho nước cấp lò hơi.

1. Lý do điều chỉnh độ pH của nước cấp lò hơi.

Hiện nay, hầu hết các nồi hơi ở Trung Quốc sử dụng nước khử khoáng thẩm thấu ngược hoặc nước làm mềm bằng trao đổi ion natri. Độ pH của nước khử khoáng thẩm thấu ngược hoặc nước làm mềm bằng trao đổi ion natri thường thấp và có tính axit, trong khi độ pH của nước khử khoáng thẩm thấu ngược thường nằm trong khoảng 5-6, còn nước làm mềm bằng trao đổi ion natri thường nằm trong khoảng 5.5-7.5. Để giải quyết vấn đề ăn mòn do nước có tính axit cung cấp cho nồi hơi và đường ống, theo quy định của tiêu chuẩn quốc gia BG/T1576-2008, độ pH của nước nồi hơi công nghiệp nằm trong khoảng 7-9 và độ pH của nước khử khoáng nằm trong khoảng 8-9.5, do đó cần điều chỉnh độ pH của nước cấp cho nồi hơi.

2. Nguyên tắc cơ bản của việc thêm natri cacbonat vào nước cấp lò hơi để điều chỉnh giá trị pH.

Natri cacbonat thường được biết đến với tên gọi soda, soda ash, soda ash, kiềm giặt, được phân loại là muối, không phải kiềm, công thức hóa học là Na2CO3, trong điều kiện bình thường ở dạng bột trắng hoặc muối mịn. Nguyên tắc cơ bản của việc thêm natri cacbonat vào nước cấp lò hơi để điều chỉnh độ pH là sử dụng natri cacbonat hòa tan trong nước và tạo tính kiềm, có thể trung hòa khí cacbonic trong nước cấp có tính axit và giải quyết vấn đề ăn mòn của nước mềm axit hoặc nước mặn đối với lò hơi và đường ống. Natri cacbonat là một chất điện phân yếu, khi hòa tan trong nước tạo thành dung dịch đệm gồm natri cacbonat và natri bicacbonat, có sự cân bằng điện phân trong dung dịch, với sự tiêu thụ hydroxit điện phân, sự cân bằng sẽ tiếp tục dịch chuyển sang phải, do đó độ pH trong phản ứng không thay đổi nhiều.

Quá trình thủy phân sơ cấp natri cacbonat:

Na2CO3 Natri cacbonat + H2O nước = NaHCO3 Natri bicacbonat + NaOH natri hiđroxit

Quá trình thủy phân thứ cấp natri cacbonat:

NaHCO3 (natri bicacbonat) + H2O (nước) = H2CO3 (axit cacbonic) + NaOH (natri hydroxit)

Phương trình ion thủy phân sơ cấp của natri cacbonat:

(CO3) 2-axit cacbonic +H2O nước =HCO3- bicacbonat +OH- hiđroxit

Phương trình ion thủy phân thứ cấp của natri cacbonat:

HCO3- bicacbonat + H2O nước = H2CO3 axit cacbonic + OH- hiđroxit

3. Nguyên tắc cơ bản của việc thêm natri hydroxit vào nước nồi hơi để điều chỉnh giá trị pH.

Natri hydroxit còn được gọi là xút ăn da, thường có màu trắng dạng vảy, công thức hóa học là NaOH, có tính kiềm mạnh và cực kỳ ăn mòn.

Phương trình ion hóa của natri hydroxit: NaOH = Na⁺ + OH⁻

Việc thêm natri hydroxit vào nước của nồi hơi có thể ổn định lớp màng bảo vệ trên bề mặt kim loại, cải thiện giá trị pH của nước cấp cho nồi hơi và nước lò đốt, nhằm giải quyết vấn đề ăn mòn do nước làm mềm bằng axit hoặc nước khử khoáng gây ra đối với nồi hơi và đường ống, đồng thời bảo vệ các thiết bị kim loại khỏi bị ăn mòn.

4. Bài viết so sánh ưu điểm và nhược điểm của việc sử dụng natri cacbonat hoặc natri hiđroxit để điều chỉnh độ pH của nước cấp lò hơi.

4.1 Tốc độ nâng cao giá trị pH của nước cấp lò hơi bằng natri cacbonat và natri hydroxit và thời gian duy trì hiệu quả sử dụng là khác nhau.

Tốc độ thêm natri cacbonat vào nước cấp cho nồi hơi để tăng giá trị pH chậm hơn so với natri hydroxit. Vì natri cacbonat tạo ra dung dịch đệm, nên nó ít biến động, tương đối ổn định và dễ điều chỉnh. Tuy nhiên, phạm vi điều chỉnh pH bị hạn chế. Khi điều chỉnh cùng một giá trị pH, lượng natri cacbonat cần dùng sẽ lớn hơn lượng natri hydroxit. Hiệu quả sử dụng được duy trì trong thời gian dài, và pH của nước không dễ bị giảm.

Natri hydroxit là một bazơ mạnh và chất điện giải mạnh, natri hydroxit có tính bay hơi lớn trong việc điều chỉnh giá trị pH. Sau khi thêm natri hydroxit vào nước, pH dễ tăng lên, việc điều chỉnh giá trị pH nhanh và trực tiếp hơn nhưng cũng dễ bị phản ứng ngược, không nên cho quá nhiều. So với natri cacbonat, chỉ cần thêm một lượng nhỏ hơn nhiều là có thể đạt được yêu cầu về chỉ số pH. Điều đó có nghĩa là, mặc dù giá trị pH tăng lên khi thêm natri hydroxit, nhưng lượng natri hydroxit thêm vào không lớn, tức là khả năng trung hòa axit của nhóm hydroxit trong nước không tăng lên nhiều, pH sẽ nhanh chóng giảm xuống.

4.2 Tác hại do thêm quá nhiều natri cacbonat và natri hydroxit để tăng giá trị pH cho nước cấp lò hơi là khác nhau

Việc thêm quá nhiều natri cacbonat vào nước nồi hơi để điều chỉnh độ pH sẽ làm tăng hàm lượng muối trong nước và độ dẫn điện; trong nước nồi hơi có nhiều ion bicacbonat hơn, và các ion bicacbonat dễ bị phân hủy thành carbon dioxide khi đun nóng. CO2 đi vào bộ trao đổi nhiệt và nước ngưng tụ cùng với hơi nước. Natri cacbonat không những không thể điều chỉnh độ pH của hơi nước và nước ngưng tụ hồi lưu, mà còn làm giảm độ pH của hơi nước và nước ngưng tụ, gây ăn mòn bộ trao đổi nhiệt và đường ống dẫn nước ngưng tụ. Đó là lý do tại sao ion sắt trong nước ngưng tụ hồi lưu vượt quá tiêu chuẩn màu vàng hoặc đỏ.

Việc thêm quá nhiều natri hydroxit vào nước lò để điều chỉnh độ pH sẽ làm cho nước trong lò có độ kiềm quá cao, dẫn đến xuất hiện hiện tượng kết tủa natri hydroxit. Lượng natri hydroxit rất khó kiểm soát, lượng NaOH tự do dư thừa sẽ gây ra độ kiềm tương đối lớn, và hiện tượng giòn kiềm cũng sẽ gây ăn mòn thiết bị. Tác giả đã từng thấy một bể lọc bằng nhựa gia cường sợi thủy tinh đầy các vết vá tại hiện trường của một người dùng, do bị ăn mòn và thủng vì sử dụng natri hydroxit để điều chỉnh độ pH của nước lọc. Natri hydroxit không thể điều chỉnh độ pH của hơi nước và nước hồi lưu ngưng tụ hơi nước, và không thể kiểm soát sự ăn mòn của thiết bị và mạng lưới đường ống của hệ thống hơi nước và nước hồi lưu ngưng tụ hơi nước.

4.3 Độ an toàn của natri cacbonat và natri hydroxit được sử dụng trong nước cấp lò hơi để nâng cao giá trị pH là khác nhau.

Natri cacbonat tương đối nhẹ, thuộc loại vật liệu dùng trong thực phẩm, ít gây kích ứng, ăn mòn nhẹ, bình thường có thể chạm vào bằng tay, nhưng nếu chạm lâu cần đeo găng tay.

Natri hydroxit là một chất nguy hiểm, có tính ăn mòn, và dung dịch hoặc bụi của nó bắn vào da, đặc biệt là niêm mạc, có thể gây ra các vết loét mềm và có thể thấm sâu vào các mô. Bỏng sẽ để lại sẹo. Bắn vào mắt, không chỉ làm tổn thương giác mạc mà còn làm tổn thương các mô sâu bên trong mắt. Do đó, người vận hành nên bôi thuốc mỡ trung tính và kỵ nước lên da, và phải mặc quần áo bảo hộ lao động, khẩu trang, kính bảo hộ, găng tay cao su, tạp dề cao su, ủng cao su dài và các thiết bị bảo hộ lao động khác để đảm bảo an toàn cá nhân.

Có những trường hợp sử dụng và thử nghiệm cho thấy: Khi sử dụng natri hydroxit và natri cacbonat luân phiên hoặc trộn lẫn, hiệu quả và tiết kiệm hơn so với chỉ sử dụng một chất điều chỉnh pH nhất định. Khi pH của nước cấp lò hơi quá thấp, có thể thêm một lượng natri hydroxit thích hợp để nhanh chóng tăng pH. Sau khi natri hydroxit tan hoàn toàn, có thể thêm một lượng natri cacbonat để tăng lượng cacbonat trong nước. Điều này có thể làm giảm sự giảm pH của nước cấp; Vì lượng natri cacbonat có thể thêm vào nhiều hơn, khả năng duy trì cacbonat trong nước cũng tốt hơn, nên thông thường natri cacbonat có thể được sử dụng để duy trì pH của nước cấp và nước nồi hơi, chỉ khi pH của nước quá thấp, tác giả khuyến nghị sử dụng natri hydroxit để nhanh chóng tăng pH, do đó nên trộn lẫn hai chất này luân phiên, vừa tiết kiệm vừa hiệu quả.