水磁处理防垢技术

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1、www.baidu.com水磁处理防垢技术防垢和除垢一直是给水系统的重要研究课题，每年用于垢的清洗和结垢引起的热损失消耗的资金达百亿美元。现在最常用的防垢方法是投加化学试剂，但易产生二次污染且污染环境。自1945年T.Vermeriren发现"磁化水"可以减少锅炉水垢的生成后，水磁处理防垢技术得到了较广泛的研究与发展。在国外，磁处理装置被广泛用于工业与民用给水系统的防垢、除垢、杀菌、防腐等。我国的磁防垢、除垢技术在各大油田、炼油厂和钢铁冶金厂的换热器、工业锅炉系统、循环冷却水系统、空压机冷却水系统中得到应用，并取得了显著效益。近年来，国内外相关

2、研究开始将磁处理与其他处理方法(化学药剂、红外辐射、超声波等)结合使用来除垢和防垢。水磁处理防垢技术虽已被广泛使用，但其效果一直存在争议，主要是因为没有一套完整的理论能对其防垢机理作出解释，也无法从磁防垢机理出发提出磁防垢最佳条件及对磁处理器的结构、形状、磁场等指导性建议。笔者分析了水磁处理防垢研究现状并对其发展方向作了展望。1水磁处理防垢研究现状1.1磁场对防垢效果的影响磁场能引起水微观多相结构的改变，很多学者一致认为，磁场能引起液体分子的内共振并诱发电偶极矩作用，使分子内部的键合发生变化或破裂，改变了分子构型;磁场能在液体中引起附加磁矩和附

3、加能量，这些附加量的综合作用使抗磁性液体的内聚力减少，分子势垒降低。这样有利于水分子团的拆散，使水分子活性增强。RanCai等研究了磁场作用对水的表面张力、黏度和水分子内氢键作用力的影响，得出磁场作用下水分子之间的氢键作用力增强，更多的水分子通过氢键聚集在一起形成更大的水分子簇，水分子活性降低。水分子结构的改变会导致水系统的电导、pH、表面张力、折射率、介电常数、黏度等物理化学性质的变化，最终造成了结垢过程的改变。因此通过研究不同磁场条件下水的结构、自由能、物理化学性质的变化，能更深刻地认识磁场对水结构和离子溶剂化等的影响，进一步了解水磁处理防

4、垢机理。很多学者研究了磁处理作用下杂质离子特别是一些二价阳离子如Fe2+、Cu2+、Zn2+、Mg2+、Si4+等对CaCO3晶型结构的影响。L.Holysz等发现Fe2+、Mg2+、SO42-杂质离子存在时，无论是流动还是静止状态下磁场均能改变CaCO3的ζ电位、pH、沉淀速度等，只是离子种类不同导致改变的趋势和大小不同，这些由杂质离子的水合熵决定，是磁场对水的结构和离子溶剂化等影响的结果。也有文献报道了pH对磁处理防垢效果的影响。柴天禹认为pH对CaSO4不敏感，对CaCO3影响较明显，当pH>8.5时电磁场对CaCO3防垢率有下降趋势，同

5、时Ca2+浓度对防垢效果影响很大。张宝铭等认为pH在8附近为宜，pH过低或过高磁处理效果均不理想。S.Raj等比较了水在磁处理前后的紫外和荧光光谱，结果发现其特征吸收峰与臭氧、过氧化氢的特征吸收峰相似，认为这些臭氧和过氧化氢分别是水在两磁极附近生成的氧化和还原产物。N.F.Bunkin等用小角度激光衍射法检测了排气和没排气条件下无机盐对水结构的影响，结果发现，在没排气条件下氯化钠和乙酸钠对水的结构有影响，而在排气条件下则检测不到水的结构变化。P.K.Weissenhorn等〕指出水中溶解的以微小气泡形式存在的微量气体对水的物理化学性质的作用远远

6、超过人们想象，因此，就气-液界面的变化是否改变水的团聚大小和反应活性、在磁场作用下产生的活性氧和氢对整个水系统的性质有何重要影响等问题进行研究，将是未来研究的热点。1.2磁处理对CaCO3、CaSO4结晶过程的影响磁场能影响结垢物质的成核速率、晶体大小和数量。有学者认为〔13,14〕CaCO3溶液中的CaCO3结晶过程非常复杂：(1)水化Ca2+和CO32-相互作用，生成CaCO3球形分子;(2)相互较松散连接的Ca2+-CO32-离子对弱化了水壳层，无规则的脱水胶束不断形成，在过饱和溶液中此过程更为复杂;(3)在搅拌或循环流动状态下，进一步脱

7、水导致CaCO3固体颗粒的形成。在磁场作用下，水分子之间的相互作用力减弱，Ca2+和CO32-的水化半径变小，更易生成CaCO3球形分子，同时水分子活性增强，脱水过程更易完成，水中微晶增多，造成结晶状态变化，形成疏松有纹理的结构，不易在锅炉壁上结垢。R.Gehr等研究了磁场作用下的饱和CaSO4溶液，结果表明磁场作用下CaSO4溶解度减小，CaSO4更易沉淀下来，避免其在管壁上沉积。Y.Wang等研究了磁场作用下CaCO3的快速结晶过程，结果发现在外加强磁场作用下，CaCO3的成核速度大大提高，生成更多小尺寸晶体。H.E.L.Madsen通过实

8、验证实磁场加速了碳酸盐、磷酸盐等反磁性弱酸盐的结晶过程。但另一些人对这一过程的研究得到了相反的结论，周开学等采用磁矩相互作用简化模型，定量计算了磁效应