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磁场处理水的阻垢研究


 

 

磁场处理水的阻垢研究

 

罗  漫 ,  陆  柱

(华东理工大学资源与环境工程学院 , 上海  200237)

 

摘  要: 本文研究了磁场处理对 CaCO3  阻垢效果的影响因素。结果表明 , 随着硬度和碱度 的升高 , 阻垢率下降。 对给定的磁处理器 ,存在着最佳流速。 当 pH>  8. 5时 , 阻垢率迅速下降。

关键词: 磁处理 ; CaCO3 ; 阻垢率

中图分类号:  T Q 085. 411       文献标识码:   A       文章编号:  1000-3770( 2000) 04-0218-04

 

磁场水处理技术作为一种物理法 , 具有应用方便、投资少、运行费用低、无毒无污染等特 点。 除能降低水垢的生成 ,还有溶垢和杀菌灭藻的功能[1-  4。]      对此进行系统的研究无疑具有重 要的意义。 美国能源部于 1998年开始强力推荐的工业水处理方法 ,其主要的技术内涵即为磁 场水处理。 据报道 ,该系统完全不加药剂 ,可控制污垢量在 3mg /cm2 · mon以内 [5。]

我国磁化水及磁水器的研究始于 50年代末 60年代初 ,研制了不少的电磁防垢装置 ,大多 用于加热器、蒸发器、低压蒸汽锅炉等。虽然一些实验表明确有防止硬垢的作用 ,而且观察到在 使用磁场处理后原有的硬垢部分变松脱落 ,但也有相当一部分是失败的。甚至有由于用磁处理 代替水质软化 ,而导致锅筒蠕胀变形、炉管过热爆炸事故发生 [6。]       因此弄清磁场防垢的机理与 适用范围 ,是非常重要的。 可使该技术真正起到作用 ,避免误入歧途。

 


1   实验部分

1. 1   实验设备及用水

磁处理系统有两种形式: 电磁式和永磁式。永 磁式由于不消耗能源 ,在实际应用中更经济。在我 们实验中使用的是永磁式 ,其磁场强度为 6000高 斯。 它采用高聚磁技术 , 由不锈钢进水管、磁芯组 件、不锈钢出水管和外壳构成 ,磁芯组件由 15对


 

 

图 1   磁水器内部结构示意图


磁块组成。每相邻的两个磁场极性相反。当水从导向槽中流过时 ,在垂直方向反复多次切割磁 力线 ,从而达到高效化的目的。 其大致结构如图 1所示。

1. 2   实验方法

基本实验方法如下。 在水中溶入 CaCl2 和 NaHCO3 ,将硬度和碱度调整至要求。将配成的 实验用水加入恒温水箱中 ,调节流量开始水循环。 预处理 1h后 ,使水温升至 60℃ ,恒温 6h,测 定总硬度。

 

①    收稿日期:  1999-04-12

?1994 -2014 china Academic Journal Electronic publishing House. Al rights reserved.    http:/'www


阻垢率

其中: C1: 磁化后的总硬度; C2: 对照样的总硬度; C0: 原水的总硬度。

2   结果与讨论

磁场处理水的阻垢效果 ,一方面与磁场强度有关 , 另一方面溶液中硬度、碱度、流速、pH 等对其均有影响。

2. 1   硬度及碱度对阻垢效果的影响

 

 

 

图 2   硬度及碱度对阻垢率的影响            图 3   流速对阻垢率的影响

硬度是工业水处理中重要的水质控制指标。 当硬度增加时 ,溶液的结垢趋势将随之增加。 从图 2可知 ,随着硬度升高 ,阻垢率下降。当硬度小于 400mg / L时 , 阻垢效果较为明显 ,均大于 50%。

碱度与硬度一样 , 也是成垢离子的来源。因此 ,研究碱度对阻垢率的影响很重要。由图 2可 见 , 随着碱度升高 , 阻垢率明显下降。 我们认为 ,磁场不宜处理含盐量较高的水。

2. 3   流速及 pH对阻垢效果的影响

实验结果表明 ,对于给定的磁水器 ,存在一个最佳流速。 流速过高或过低均不利于磁场阻 垢作用的发挥。 这是因为流速过高 , 降低了溶液在磁场中的停留时间。 不同的磁处理设备 ,要 求的最佳流速也不一样。 Gluschemko等首先提出用“磁量”(magnetic dose)这个参数来衡量磁 水器的设计和应用。

M=  BVt ,其中 B为磁场强度 , V为流速 , t是溶液在磁场中的停留时间。作者认为 M的最 佳值应在 300~ 400  T · m 之间。 有的作者提出不同意见。  Tombacz等通过实验认为只要 2 T · m的磁量就可强化磁铁矿的絮凝过程 [4。]

固定溶液的硬度、碱度和流速 ,调节 pH值 ,得到如图 4所示的实验结果。当 pH值大于 9. 0 时 ,磁场的阻垢作用迅速下降。 由此可知 ,对于碱性水 ,磁水器的阻垢作用不大。

3   机理探讨

由于水的溶解性极强 ,所以在水中的离子都不是以单独的游离状态存在 ,而是以水合离子


 

 

 

图 4    pH对阻垢率的影响            图 5    氯化钙溶液核磁共振线宽的变化

的形式存在。离子水合程度是决定其迁移率和化学活性的基本因素之一。 因此 ,溶液的磁化处 理影响离子的水合与否可能与它的作用机理有联系。 前苏联学者 B C杜哈宁等人曾利用超声 波测定离子的水合数。这种方法是按超声波的速度 ,测定溶液的绝热可压缩程度。在很大程度 上 ,绝热压缩程度决定于离子分子相互作用强度的变化。 他们得出结论 ,磁化导致水结构疏松

 


并使它的结构有所调整 [7。]

在这里 ,我们初步研究了 NaHCO3  溶液、 CaCl2 溶液、自来水、二次蒸馏水的质子核共振 线宽的变化 , 定性地探讨了磁处理对离子水合 的影响。 核磁共振仪为美国 Varian公司生产 的 Gemini2000 ,其磁场强度为 70000高斯。 核 磁共振线宽由与核磁共振线仪相联的计算机 处理得出。 每一种溶液作用 25min ,测初始状 态与最终状态线宽的变化。 CaCl2 溶液核磁共 振线宽随时间的变化如图 5。

对上述四种溶液 ,磁处理 25min后线宽均 有不同程度的减少 ,最大可达 0. 09Hz,如图 6 所示。这可以定性说明磁处理引起核磁共振线


 

 

 

图 6   不同溶液核磁共振线宽的变化


宽的缩小。众所周知 ,核磁共振线决定于松驰的时间及被测定分子间的相互作用。离子水合愈 强 ,核磁共振线愈宽。这说明磁处理引起游离单个分子数目的增加。这些自由化的水分子占据 了溶液的各个空隙 ,从而抑制了晶体的生成。

4   结  论

先进的冷却水技术 ,必须不断适应日益严格的环境保护和节约用水的要求。在化学法中加 到水里的药剂最终排放到环境中 ,必将造成一定的污染和公害 ,加重对环境的负担。 磁场水处 理技术作为一种物理方法 ,对环境、水质不产生不良影响 , 虽然对它的作用机理到目前还没有 统一的认识 ,但它的阻垢作用是不容置疑的。 随着越来越多的工作者投身到这个研究领域 ,我


们相信 ,磁场水处理技术将在工业水处理领域中发挥越来越大的作用。

 

 

参考文献

 

[ 1]     K  Higashitani.    [ J] .   J Coll  Int  Sci ,   1993 , 156:  90-  95.

[ 2]     L  Pach.   [ J] .   Journal  of  Materials  Science Letters ,  1996, 15:  613-  615. [ 3]     J S Baker.   [ J] .  Water  Research ,   1996 , 30( 2):  247-  260.

[ 4]     Ronald  Gehr.   [ J] .  Water  Research ,   1995, 29( 3):  933-  940. [ 5]    陈主福 .   [ J] .  中国冷冻空调杂志 ,  1998 , 4:  149-   155.

[ 6]    窦照英 .   [ J] .  环境保护 ,  1994 , 198( 4):  12-  14.

[ 7]    克拉辛著 .  毛钜凡 , 刘曼琼 ,王恒译 .  磁化水 [M ] . 北京: 计量出版社 , 1982.

 

 

A STUDY OF INFLUENCE OF MAGNETIC FIELD ON ANTI- SCALE EFFECT IN WATER TREATMENT

 

LUO man,   LU  zhu

( Resources and Environmental Engineering College

East China  University of   Science and  Technology ,  Shanghai ,   200237 ,  China)

Abstract:   The   effects  of  a  magnetic  device   in  suppressing   CaCO3     scale  deposition  was investigated.    The  results  showed   that  the  anti -   scaling   efficiency  decreased  with   the increasing  of hardness  and  alkalinity.   For  a  given  magnetic  treatment  device,   there is  an optimum speed.  The effciency sharply reduced when pH value being >  8. 5。

Keywords: magnetic treatment;   calcium carbonate;  anti-  scaling  efficiency

 

 

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传  真:  0571-  3246017                邮  编:  311404                联系人: 何乐平

 

另药剂供应: 美国 Argo系列反渗透膜专用阻垢、清洗剂 ,各种 RO 药剂、滤芯清洗剂 , RO 清洗阻垢技术服务。    联系电话:   13606802350

 

水处理配件部: 各种进口高压泵、增压泵 ,进 口 RO 膜 , 塑料计量泵 ,臭氧测试仪、余氯试 纸。    联系电话:  13805724310


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