水垢的形成及過程

含有鈣鎂鹽類等礦物質的水叫做“硬水”。如河水、湖水、井水、泉水和自來水都是硬水。剛下的雨雪，水里不含礦物質，是“軟水”。

水垢和水渣的形成是一個復雜的物理化學過程。這個過程分為兩步：第一步為水燒開或加熱（60～70℃以上）后，一部分水蒸發了，水中鈣鎂鹽類物質濃度逐漸升高達到過飽和狀態，并從水中析出；第二步為結晶的鈣鎂鹽類物質在受熱面上形成各種不同密度和不同成分的固體附著物水垢或懸浮在溶液中成為水渣。

成為水垢還是成為水渣不僅取決于它們的化學成分和結晶狀態，而且還與析出的條件有關。如在省煤器、給水管道中，水中析出的碳酸鈣常常結成堅硬的水垢。而在鍋爐的受熱面中，如果水的堿度較強，又處于劇烈的沸騰狀態，則析出的碳酸鈣常形成海綿狀的松軟水渣。

“硬水”中鈣鎂鹽類物質的飽和指數如果未超過或正好在飽和的臨界點上，就不會有水垢生成。同樣，在“軟水”中如果超出了飽和指數也會產生水垢。

飽和指數由水的PH值（酸堿度）決定。PH值越低，水中的酸性越強，飽和指數越高，所能溶解的礦物質成分也就越多；PH值越高，水中的堿性越強，飽和指數越低，所能溶解的礦物質成分也就越少。對水加熱、水壓降低（如打開水龍頭等）、在水中添加化學品劑等都會導致PH值升高。

最初所形成的過飽和狀態溶液很不穩定，開始時是在過飽和溶液中鹽類結晶核心上，極小的微粒逐漸長大成顆粒，最后形成粗結晶體或絮狀的水垢或水渣。形成水垢或水渣，不僅與鹽類物質的化學成分有關，而且還取決于鹽類雜質和受熱面之間物理化學因素。如果金屬受熱面粗糙并有凸起時，便會在過飽和溶液產生固態的結晶核。金屬受熱面氧化層有相當大的附著力，它可成為金屬壁與析出結晶沉淀物的粘結中間層。因此，金屬表面粗糙或覆蓋一層氧化物時，鹽類雜質沉淀出來將主要成為水垢；相反在光潔的受熱金屬面上，則多呈水渣。