一句話結論: LSI(Langelier Saturation Index,朗格利爾飽和指數)用來判斷水對碳酸鈣是過飽和(會結垢)還是未飽和(會腐蝕)。LSI > 0 傾向結垢、LSI < 0 傾向腐蝕、LSI ≈ 0 為平衡水。它是 RO、冷卻水塔、鍋爐控垢的核心指標。
水不是只有「乾不乾淨」的問題,還有「會不會結垢或腐蝕」。LSI 就是回答這件事的指標。
LSI 在算什麼?
1936 年提出的 LSI,核心是比較水的實際 pH 與「碳酸鈣剛好飽和的 pH(pHs)」:
LSI = pH − pHs
其中 pHs 由鈣硬度、總鹼度、總溶解固體(TDS)與水溫共同決定。背後的化學是碳酸鈣的沉澱/溶解平衡:
Ca²⁺ + HCO₃⁻ ⇌ CaCO₃(s) + H⁺
- 碳酸鈣沉澱 → 結垢、保護膜增厚,但過量會堵管、降低熱交換效率。
- 碳酸鈣溶解 → 失去保護膜、金屬裸露 → 腐蝕。
LSI 數值怎麼解讀?
| LSI 值 | 水的傾向 | 後果 |
|---|---|---|
| LSI > 0(正) | 過飽和、會析出 CaCO₃ | 結垢:管壁、熱交換器、RO 膜末段結垢 |
| LSI ≈ 0 | 平衡水(Balanced Water) | 既不結垢也不腐蝕,理想狀態 |
| LSI < 0(負) | 未飽和、會溶解 CaCO₃ | 腐蝕:溶解保護膜,管材與金屬受蝕 |
影響 LSI 的五個變數:pH、鈣硬度、總鹼度、TDS、溫度。升溫與升 pH 都使 LSI 往「結垢」方向移動,這也是熱水側、濃縮側容易結垢的原因。
LSI 在水處理的三大應用
- RO 系統防結垢:回收率越高、濃水越濃,末段 LSI 越正、越易結垢。要靠加阻垢劑、控制回收率、必要時加酸降 pH。詳見:RO 系統設計:回收率與陣列。
- 冷卻水塔水質穩定:濃縮倍數拉高會推升 LSI,需用阻垢/緩蝕劑把水控在平衡區。詳見:冷卻水塔水質穩定。
- 泳池/水療池:同樣用平衡水概念,避免池體水泥溶蝕或管路結垢。
怎麼把水「調平衡」?
- 太會結垢(LSI 正) → 加酸降 pH、降鈣硬度/鹼度、加阻垢劑、降濃縮倍數。
- 太會腐蝕(LSI 負) → 提高鹼度/硬度、加緩蝕劑、適度提 pH。
LSI 只看碳酸鈣,實務上常搭配 RSI、Puckorius 等指數一起判斷。
常見問題 FAQ
Q1. LSI 是正好還是負好? 都不好,目標是接近 0 的平衡水。正值會結垢、負值會腐蝕。
Q2. 為什麼熱交換器和 RO 末段特別容易結垢? 升溫與濃縮都使 LSI 往正方向移動,碳酸鈣更易析出,所以高溫側與濃水端結垢風險最高。
Q3. LSI 能完全預測結垢嗎? 不能,它只針對碳酸鈣。矽、硫酸鈣等結垢要另外評估,通常搭配多種指數判斷。
Q4. 怎麼降低結垢傾向? 加酸降 pH、加阻垢劑、降低鈣硬度與鹼度、控制 RO 回收率或冷卻水濃縮倍數。
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