电磁抑垢效果及其机理研究进展.pdf

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1、第36卷第6期东北电力大学学报V0l_36．No．62016年12月JournalOfNortheastDianliUniversityDec．．2016文章编号：1005—2992(2016)06—0001—06电磁抑垢效果及其机理研究进展王建国，梁延东，尹钊，王瑜瑞(东北电力大学自动化工程学院，吉林吉林132012)摘要：电磁水处理技术是一种物理抑垢方法，因其无添加试剂，无毒无污染，操作简单，成本低等优点，受到业界的广泛关注。针对国内外学者的研究情况，从电磁场对碳酸钙结晶过程及晶型晶貌的影响、电磁场

2、对水溶液物化性质的影响，以及电磁场强度、频率、方向、磁处理时间与介质流速等因素对抑垢效果的影响等方面，阐述了电磁抑垢效果及机理的研究进展，分析了存在的主要问题并对其发展趋势进行了展望。关键词：电磁场；循环水处理；抑垢中图分类号：TQ085文献标识码：A2O世纪50年代中期，比利时人T．Vermeiren，将水的磁化处理应用于锅炉用水，减少了锅炉中水垢的生成并成功申请专利，以此开创了运用磁场处理循环水的先例¨J。之后，苏联、欧、美等国在70年代相继展开磁处理技术的研究，并取得了一定的进展J。进入80年代，

3、各国研究学者及企业在电磁水处理技术这一领域已经取得了多项专利和大量的研究成果。但近些年来，随着应用范围的扩大，抑垢效果的良莠不齐使大家对电磁水处理技术的进一步应用产生质疑。鉴于目前电磁抑垢的作用机理仍处于探索之中，因此无法从机理出发提出抑垢的最佳参数以及对电磁水处理器最佳结构、形状等的指导性建议。循环冷却水系统中的水垢，主要是碳酸钙垢，其次是磷酸钙垢和硅酸镁垢。因为碳酸钙垢溶解度较低，更易附着在换热表面上。本文主要针对碳酸钙类污垢的抑垢效果及机理展开综述，从电磁场对碳酸钙结晶过程及晶型晶貌、水溶液物化性

4、质的影响以及电磁场参数变化对抑垢效果的影响等方面，阐述了电磁抑垢效果及机理的研究进展，分析了存在的主要问题并对其发展趋势进行了展望。1电磁水处理效果研究现状1．1电磁场对碳酸钙结晶过程及晶型晶貌的影响电磁场能够影响碳酸钙的结晶及晶体生长过程'4』，从而改变结晶数量及晶粒大小。碳酸钙垢主要有方解石、文石和球霰石三种晶型，一般以最稳定的方解石晶型存在，容易黏附在换热器的管壁上，而文石晶型和球霰石晶型一般不稳定且较疏松，相比方解石晶型更易去除j。研究表明，电磁场会使碳酸钙从方解石晶型向文石晶型及球霰石晶型转变

5、’，东北电力大学利用SEM和XRD技术对换热器表面污垢的晶型、晶貌进行了分析，发现电磁场能降低结垢速率，并且垢样中方解石质量分数由100％降低为40．55％，文石质量分数增加为59．45％；同样研究晶型、晶貌的变化，Chang和Tai等认为只有在一定条件下电磁场才会对晶型产生影响，将磁场强度为0．18T的交变磁场和0．02T的永磁场组合使用，收稿日期：2o16-o3-o9基金项目：国家自然科学基金项目(51176028)；吉林省重点科技攻关项目(20140204006SF)作者简介：王建国(1963一)

6、，男，吉林省吉林市人，东北电力大学自动化工程学院教授，博士生导师，主要研究方向：发电设备节能与故障诊断．2东北电力大学学报第36卷对循环水进行加磁处理，实验结果表明，只是在pH值较低的情况下，文石型晶体才迅速生长，此时方解石型晶体生长缓慢甚至停滞，其余情况则不然_9，加]。碳酸钙晶核的生长对之后的结晶有着重要的意义，Alimi等将纯水在电磁场中以恒定的流速循环，发现电磁处理改变了溶液中晶体均相成核与异相成核的比例，水的pH值、流速和处理时间的增加均促进了均相成核，磁处理l5分钟时使该比例达到最大。对于晶

7、貌而言，宋飞等在实验过程中发现未加磁时碳酸钙颗粒形状为立方形和菱形，加磁后为偏三角面体形和玫瑰花形，加磁前后变化较大。但是也有研究表明，电磁处理前后碳酸钙的晶型并无太大变化，且均为文石型晶体，但是溶液中污垢的总量大幅减少。学者们通过在选定的条件下开展的大量实验研究，证实电磁场对成垢物质结晶及晶体生长过程的产生了影响，但目前通用的影响规律及微观影响机理尚需进一步探讨。1．2电磁场对水溶液物化性质的影响电磁场对水的作用是一个复杂的多因素现象，研究表明电磁场会改变水溶液的氢键、表面张力、Zeta电势、电导率、

8、pH值、分子结构等物理化学性质_l，很多抑垢机理的描述也是由此建立起来。其中电磁场作用下水分子间氢键的变化一直是研究的热点，一些学者认为电磁处理会使水溶液产生更多自由电子，使氢键的稳定性增强¨；Fujimura和Cai分别对电磁处理后氢键的变化与水溶液表面张力的关系进行了实验探究，但是他们的结论不尽相同，前者认为电磁处理后氢键稳定性的增强是导致水溶液表面张力增加的主要原因¨1’J，而后者的实验结果表明水溶液的表面张力在电磁处理后有所下降，认