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，分子电偶极矩的增大，加强了水分子与钙、镁离子的结合力，减少形成钙盐、镁盐的机会，从而减少了结垢几率，另减少了相互碰撞凝聚的机会，从而提高了水对钙镁离子的溶解力。

水分子按电偶极矩方向的有序化，使得水体产生取向极化。由于氢键的形成，这种取向极化具有“记忆”效应，在水体离开电场作用以后，仍能保持一定时间的局部有序化，并在界面上出现剩余束缚电荷。束缚电荷碰撞到已结垢于管壁上的钙盐、镁盐，将使它们转人为易于不的氢氧化物;这些束缚电荷的存在也有

利于水渗透到结垢内部，使大块的结垢物松化变细，最后从管壁上脱落，达到除垢的效果。

实验现象及解释

我们对电子除垢仪进行了长期的试验，并对该设备的用户作了跟踪调查，发现设备对水连续循环处理后，与对照组比较，处理组水对钙镁离子的溶解力有明显提高，结垢量显著减少;处理前后对照电导率有确定提高， PH 值略有上升，混浊度明显下降，水质变清;经过电磁场处理的水可以保持数小时的防垢除垢效果;对高温水的处理效果不及对低温水的处理效果，当水温达到沸点时效果不大。

处理后的水对钙镁离子溶解力的增强和水垢减少现象，上节已作详细分析。主要是高频电磁场对水的作用使得水分子按其电偶极矩矢量方向作有序化排列，增强了水分子对钙镁离子的结合力，从而达到水与钙镁离子溶解力的提高，并达到防垢除垢效果。由于钙镁离子浓度的提高，自然有导电率的增加和 PH 值