一、水垢对工业生产过程设备的影响
(一)降低热传递效率
在热交换设备(如锅炉、冷凝器等)中，水垢的导热系数比金属低很多。例如，钢铁的导热系数约为 45 - 58W/(m・K)，而常见水垢(如碳酸钙垢)的导热系数仅为 0.5 - 2.5W/(m・K)。这会导致热交换过程中热量不能有效地从热流体传递到冷流体。
以锅炉为例，当水垢附着在锅炉的受热面上时，会使锅炉的传热性能变差。为了达到设定的生产温度，就需要消耗更多的燃料。这不仅增加了能源成本，还可能因为局部过热导致设备损坏。
(二)增加流体阻力
水垢在管道和设备内部堆积，会使管道的有效内径减小。根据流体力学原理，管道内径减小会导致流体的流速增加，而流体阻力与流速的平方成正比。
例如在化工生产中的输送管道，如果水垢积累严重，会使流体输送的压力降大幅增加。这可能导致泵等输送设备的能耗上升，甚至因为压力过高超过设备的承受极限而引发管道破裂、泄漏等安全事故。
(三)引起局部腐蚀
水垢的存在会造成设备表面的电化学不均匀性。因为水垢下面的金属表面与周围没有水垢覆盖的金属表面形成了腐蚀电池。
例如，在含有溶解氧的水中，水垢下的金属成为阳极，发生氧化反应而被腐蚀。这种局部腐蚀可能会导致设备穿孔、破裂，缩短设备的使用寿命。
二、水垢对工业生产产品质量的影响
(一)影响产品纯度
在一些对产品纯度要求较高的行业，如制药、电子工业等，水中的钙镁等离子形成的水垢可能会混入产品中。例如在制药过程中，如果用于药品生产的水含有较多水垢杂质，在药品结晶等过程中，这些杂质可能会被包裹进药品晶体，降低药品的纯度。
在电子工业中，超纯水是生产过程中的关键要素。水中的钙镁离子等杂质可能会在半导体芯片制造过程中沉积在芯片表面，影响芯片的性能和质量。
(二)改变产品物理化学性质
在食品工业中，水垢中的成分可能会与产品中的成分发生化学反应。例如在饮料生产过程中，如果水中含有较多钙镁离子，在加热等过程中与饮料中的酸性成分反应，可能会改变饮料的口感、色泽等物理化学性质。
三、钙镁离子分析仪的监测与解决方法
(一)监测原理
钙镁离子分析仪主要基于比色法、离子选择性电极法等原理进行测量。
比色法：某些试剂与钙镁离子反应后会产生特定颜色的化合物，通过测量颜色的深浅来确定钙镁离子的浓度。例如，使用铬黑 T 作为指示剂，在合适的 pH 条件下，它与钙镁离子形成酒红色的络合物，通过分光光度计测量吸光度，对照标准曲线就可以计算出钙镁离子的浓度。
离子选择性电极法：离子选择性电极对特定离子(如钙镁离子)有选择性响应。当电极浸入含有钙镁离子的溶液中时，会产生电位差，该电位差与离子浓度的对数呈线性关系。通过测量电位差，就可以计算出钙镁离子的浓度。
(二)监测过程
首先，需要采集有代表性的水样。在工业生产中，水样的采集点应选择在水源入口、关键生产环节用水点以及设备的排水口等位置。
将采集的水样放入钙镁离子分析仪中，按照仪器的操作程序进行测量。仪器会自动进行检测、数据处理，并显示钙镁离子的浓度。
(三)解决方法
软化预处理：如果监测到水中钙镁离子浓度过高，可采用软化水的方法。常见的有离子交换树脂法，利用钠离子交换树脂与水中的钙镁离子进行交换，从而降低水中钙镁离子的含量。例如，当含有钙镁离子的水通过装有强酸性阳离子交换树脂的交换柱时，水中的钙镁离子被树脂吸附，同时树脂上的钠离子被置换到水中。
化学药剂法：可以向水中添加阻垢剂。阻垢剂能够与钙镁离子形成稳定的可溶性络合物，阻止钙镁离子结晶沉淀形成水垢。例如，聚磷酸盐类阻垢剂可以吸附在碳酸钙等晶体的活性生长点上，抑制晶体的生长和聚集。同时，根据钙镁离子分析仪的监测数据，调整药剂的添加量，以达到阻垢效果。
