228連假水電工之科學探究---含鐵黃色水垢清除

228連假水電工之科學探究---含鐵黃色水垢清除

一、發現問題

228三天連假因為家中自來水管阻塞,水很小,往往無法開兩個水龍頭,只能用單一水龍頭使用,造成生活很大的不便,過年後找來2位水電師傅都無法解決問題,只能大概推敲阻塞在水表後到水龍頭前的管路之間,水垢的機會很大,因為剛搬來時水量很大,這幾年越來越小,加上二林地區水質很硬,所以推測是水垢阻塞的原因!

228連假前找來第三位水電師傅,協助清理電熱水器水垢,發現都是帶有鐵質的水垢,與北斗地區白色水垢不同,幾次洗飲水機也發現經過BRITA過濾的水煮出來的水垢也是白色的,經查資料後二林地區地下水水質含鐵量頗高曝氣後氧化,黃色沉澱物就出現了!所以二林地區水垢是白色水垢外在包覆一層黃色鐵質化合物(搞不清是氧化鐵還是氧化亞鐵還是黃鐵礦,有待化學專家解惑)!查資料也提到地下水的鐵有二價或三價型式存在!
(http://e-info.org.tw/column/underwater/2005/gw05081901.htm)

二、提出假說與小型測試

第三位師傅當日清電熱水器,挖出一大袋黃色水垢,取3塊水垢放入攝氏80-90度檸檬酸水溶液測試,靜置約16小時,發現黃色水垢可以有效溶解!所以擬定3天連假檸檬酸溶解水垢方案!   假說:檸檬酸應可以有效改善水垢阻塞問題! 或是用高壓氣體打通水垢阻塞

黃色水垢

電熱水器清水垢

小型測試檸檬酸(實驗開始)

16小時候

三、高壓氣體法+鹽酸法---失敗

因為向父母提出228連假檸檬酸計畫,要回舊家住2天,父母找到第四個水電師傅,建議用物理方式高壓氣打通法,故2/27先實施由師傅進行高壓氣打通法,打了2瓶高壓氣體(二氧化碳),發現阻塞物更緊實,因為水無法通過,傍晚從10樓水表後水管灌入無菸鹽酸1瓶,發現有鹽酸溢流出,觀察現象推測阻塞位置應該在10F樓板水平管線處尚未到管道間,所以有鹽酸溢流出,也有可能是酸溶解水垢產生二氧化碳氣體把鹽酸推出,但是對於阻塞狀況仍未排除!夜色已晚  暫停作業

2/28上午8:30再倒入一瓶無菸鹽酸,水電師傅10:00作業再倒入1瓶,再輔以進行高壓氣體,從10F與3F分別施作,高壓氣體灌入,氣體可通,但是接水後水仍未流出,持續以高壓氣體灌入再釋壓來牽引水流下來,12:00水終於流出,但比處理前小,顯然問題更惡化!

實驗討論:

高壓氣法有打出小部分水垢,但未能打通,推測始阻塞處水垢擠壓更緊密,故水通過更困難!

    有可能鹽酸與黃色鐵化合物反應變成其他物質,致使阻塞更嚴重!

高壓法在本次試驗無效

氣壓法打出一些水垢(由上而下)

二氧化碳氣瓶(下方為多次釋放後吸熱反應瓶外結冰)

水出來比以前小

四、檸檬酸法,2/29上午8:00啟動檸檬酸法,以3公升熱水(攝氏80-90)融入300克檸檬酸比例變成檸檬酸水溶液,從水表後以漏斗倒入檸檬酸溶液至管路中,直到容易溢流出停止(約倒入2公升,因阻塞在前段),靜候20分鐘再次倒入約200ml,有溢流,停止加入溶液,靜置反應8小時(17:00),先打開家中水龍頭,再接水表管路,開總開關進行測試,先流出黃色水,後流出正常自來水,發現水量變大,推測此法有效!

關水,解開水表,再次取熱檸檬酸溶液倒入2公升左右熱溶液,靜置12小時,同第一次打開水龍頭再接回水表管路,開總開關測試,水量更大,可正常執行多水龍頭開水測試,完成通水管任務!

問題討論:

檸檬酸法在本次水垢處理(小型測試與通水管)都證實有效去除黃色含鐵水垢,在之前清洗飲水機也發現能有效清除白色水垢!

檸檬酸法裝置圖

水量恢復正常

五、本次結論:

顯見食用級檸檬酸在黃色含鐵水垢清除的功效,而且較鹽酸有效與安全!

六、未來展望:

可以再進一步了解不同水垢清理的最適方式,另一方面也可探討含鐵水垢與各種酸的反應產物是否不同?

如果鹽酸與亞鐵化合物出現氯化亞鐵會不會出現下列現象?

在具有一定濃度的鹽酸溶液中，逐漸加入一定量的鐵屑進行反應。

 方程式：2HCl+Fe==FeCl2+H2↑

氯化亞鐵是粉土砂土質邊坡快速固化劑

氯化亞鐵+氫氧化鈣，具有較大的抗壓度：40-50kpa（28天）強4-5倍。

參考網址: http://www.zwbk.org/MyLemmaShow.aspx?zh=zh-tw&lid=159267

還請化學大師們解惑!

謝謝