电磁水处理技术的防垢机理了解.doc

电磁水处理技术的防垢机理了解 　　电磁水处理技术的防垢机理了解 　　工业用水由于存在着钙盐和镁盐，通常在加热到 35 度以上时，就会析出针状结晶体，并牢固的附着在器 壁上，形成一层厚厚的水垢。鸡西水处理设备水垢的导热系数很低，只有钢材的 1/15~1/100 ，因此水垢的存在将大大降低热效率，浪费能源，严重时还会引 起管路的堵塞，甚至出现由于传热的不均匀，引起器壁热膨胀的不均匀，导致管壁破裂爆炸，因此水垢的存在危害极大。 　　传 统上利用离子交换法去除水中的钙镁离子达到防垢的效果，或利用化学清洗法作为除垢的方法，这类化学方法的优点是效果明显，见效快，但 存在着设备投资大，或腐蚀管道，引起环境污染，在清洗的过程中需要停机等缺点。因此人们一直在探索着简单有效的物理方法，以代替成本 高，有污染的化学方法。物理方法自产生到现在，经历了五代产品的更新换代。 　　第一代产品是永磁法， 1945 年比利时工程 师 Vermeiren 发现通过 3000 高斯磁场的水具有防垢除垢的特征，并开发了永久磁铁作成的，具有无须人管，无须加药，无须通电，无污染， 节能型的防垢除垢设备，开创了物理法的先河。但有一个致命的缺点：褪磁。金属管路形成磁路导致退磁较快，刚开始使用效果良好，一年半 载后效果逐渐减退，直至无效。 　　为了消除退磁的弱点，用电磁铁代替永久磁铁开发了第二代产品。其缺点是需要较大的电流 ，导致线圈发热，不能连续工作，且耗能较大。既然磁场能防垢除垢，电场是否也能达到防垢除垢的效果呢?人们发现经 3500V 以上高压静电 处理过的水同样具有防垢除垢、防腐阻锈的作用，同时还具有杀菌灭藻功能。它克服了前一代产品的缺点却产生了新的缺点：绝缘材料在水中 易老化，设备常需检修;而且高压电容易对其他控制设备产生影响。为了克服以上缺点，人们研制成功了利用电解法的第四代产品。由一根金 属阳极和筒体阴极组成，在极间加 10—20V 的直流电，形成电场以达处理水目的，其弱点是阳极由于氧化易腐浊，需经常更换，水处理也不大 。 　　第五代产品对水施以高频电磁场以达到防垢除垢、防腐阻锈的目的。它克服了前四代产品的缺点，且具有水处理量大，效 果稳定，使用寿命长等优点。以上五代产品都是利用电磁场来达到防垢除垢，防腐阴锈目的的。那么他们的作用机理又是怎样的呢? 　　机理探讨 　　前面介绍了五类水处理技术产品，在一定条件下都有较好的防垢除垢效果，只是各有的特点。第一二代用磁来处理， 第三四代用电来处理，第五代用电磁场来处理，然而从更高层次看，电磁场是一个统一体的不同侧面，静电场在运动参考系看同样存在磁场。 因此，从本质上看，这五代产品具有相似性，因此在防垢除垢的机理上也应相同。根据电场、磁场、电磁场的共同特性，电磁水处理技术的防 垢除垢的统一机理应是水分子的有序化，导致水分子电偶极矩的增大，加强了水分子与钙镁离子的结合力，从而使水对钙镁离子的溶解力大大 提高，达到防垢除垢的目的。水分子是有极分子，在电场力的作用下，将作定向排列，最终出现，如图 1 的变化;同时极板对正负离子产生一 定的吸附作用，但由于水在流动，电场作用时间有限，所以吸附是次要的，主要效应是有序化。若所加的是静电场由于水的介电常数 ε =78 较大，水中的电场强度比绝缘层中的电场要小几十倍，而且由于水中正负离子的存在逐渐吸附到电极上，将大大抵消静电场的作用，因此要达 到一定的有序化程度需要较高的静电场，而且要有一定的作用时间。 　　若所加的是磁场而不是电场的话，由于水分子的流动， 将受洛仑兹力的作用，同样会出现水分子的有序化，如图 2 所示“ X ”表示磁场方向垂直指向纸面，在洛仑兹力的作用下，最后有极水分子 正电部分在上，负电部分在下，有序化程度要达到电场力所产生的类似效果，则必需加足够强的磁场。 　　若所加的高频电磁场 ，同样会导致水分子和正负离子的有序化，其原理类似于电泳，虽然电极在作不断的正负变化。但电场只有作两个方向的变化，有极分子在这 样的电场力作用下，只好作整齐的排列，正负相接，最后的极化方向决定于水离开电场作用时那一瞬间的电场方向，事实上电场方向的变化更 有利于水分子的有序化。这好比铁粉放在玻璃板上，玻璃板下放磁铁一般会导致铁粉的有序化，但若磁铁转动一下方向使得铁粉间有相对的运 动，结果更容易达到铁粉的有序化，道理是一样的。值得注意的是交变电场变化频率太低，则与直流电差别不大，若频率太高，则水分子由于 惯性来不及响应，效果反而差，所以存在一个最佳频率范围。 　　前面指出水分子由于是有极分子，在外加电场、磁场 或交变电场的作用下会出现有序化，不分子有序化后又是怎样达到防垢除垢作用的呢? 　　水分子在外加电磁场的作用 下是以分子电偶极矩的方向作有序化排列的，钙离子在水分子包围下也将有序地分布于其中，