水系统电磁水处理新机理的提出及创新技术.doc
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1、水系统电磁水处理新机理的提出及创新技术 鲁能核电于晓晖济南中绿源科技姚志明山东光正自控吴杰科林水务机电研究所姚洪霖 (摘要)电磁在水处理方面的作用被发现和应用已有半个多世纪的历史。由于其作用机理一直没有探明,世界各国有关理论界众说纷纭、莫衷一是、甚至以谬传误;技术设备在实际应用中又经常失效,使这一极具发展前途的应用技术受到严重制约而停滞不前,几经处于被否定的境地。一个在试验中能屡次重现效果的方法是不容置疑的。为此,我们对电磁水处理技术的发展,作用机理及应用状况进行了回顾、探讨;进行了现场调查和实用跟踪,确认其作用机理,找出失效原因;改进工艺技术、实现了技术创新。关键词电磁水处理 磁场 电场 离
2、子 偶电层 1、 概述电磁水处理并不按传统方式清除或置换水中矿物质离子使其软化,也不用向水中添加化学制剂,却能起到防垢、杀灭微生物,甚至除垢的作用。这一奇特而又廉价、环保、节水、节电的水处理方式一经出现便很快受到了学术、技术和工业界的广泛关注。世界各国,特别是工业发达国家都争相研制。前苏联及东欧各国在上世纪后几十年中对此进行了较大规模和用途广泛的试验、研究,应用设备的研制也从未间断。因为它们认为:“整个国民经济必将由此得到巨大的利益”。它们的大量科研文献、特别是B.N.克拉辛编著的(水系统磁处理)一书的论述,至今仍影响着世界及我国的电磁水处理研究。在美国,70年代末,国家航空宇航局(NASA)
3、研制成电子防垢器;英国和日本也相继开发研制。我国在80年代由南京大学、华东工学院共同研制出一台100T/h的静电水处理装置;北京有色金属设计院也开始研制并联合核工业水处理设备厂生产。90年代前后,在国内外都曾形成过研制和应用热潮。 然而,由于该项技术涉及物理、化学、电子、电气、机械、热工等多学科学术、技术领域,几十年来水处理技术研究又一直受化学专业掌控,对电磁水处理未能专门进行综合性研究;特别是在实际应用中出现的问题,不能反馈到研究中解决,给予正确的理论指导,致使该项技术一直未能产生实质性进展。国内的有关产品先不去说,就连磁水处理技术的发明地比利时,其销售磁水处理设备有60余年历史的公司也很坦
4、白地承认:“水的磁化处理要么有效,要么无效,有效的效率就可接近百分之百,如果无效,其效率就接近于零”。一项在作用机理上还存在许多未知的技术,在实际应用中出现问题,是必然的,但我们不能因此否定该项技术,而应努力找出其失效的原因,加以解决。为此,我们研究和了解了有关文献的论述,做了必要的实验验证,提出了我们认知的 电磁水处理的作用机理。2、 电磁水处理作用机理电磁水处理的主要目的是防止水系统器壁结生水垢,在应用中发现,有的技术装置还具有杀菌灭藻除锈澄清功能;国外大量文献显示,经电磁处理过的水“在化学、矿山(水选矿)、冶金、建筑(混凝改性)纺织(印染着色)、食品(酿酒)以及农业和医学等方面都有令人信
5、服的有效应用的事例”。本文所探讨的主要是电磁防垢机理。在上世纪中叶,强力永磁材料还未出现,在研究磁场作用时多是采用电感磁场,称作电磁。而本文所讲的电磁是对电子、高频电场、静电、永磁或电感磁场的统称。电磁水处理目前主要采用四种方式:一、磁效应水处理;二、电子水处理;三、高频电场水处理;四、高压静电水处理。目前,有关理论界和电磁水处理器生产厂家,对这几种电磁水处理方式的作用机理,都有不同的描述,但也没有严格区别。2-1.磁效应水处理机理磁效应理论先是认为磁场效应使水被磁化“改变了水的物理化学性质”影响了结晶成垢。然后又觉得水本身不是顺磁性物质,所加磁场对每个分子都具有1.85D电偶极矩的水产生不了
6、相应的能量作用,从物理学和试验中上也得不到佐证。之后又将磁作用转移到对水合离子和水中杂质作用的研究和论证。乌克兰学者Kochmarsky在95年定量计算了在高梯度磁场作用时,磁性胶粒间的磁偶极相互作用能,计算表明,这种磁相互作用能将导致离子在管壁附近浓集,加速了碳酸钙的成核过程,有助于絮状沉淀物的形成,从而解释磁防垢机理。我国磁能应用技术、石油学报、物理、各相关大学校刊、水处理杂志等都时有相关论述发表。周青春、储凌“通过建立统计力学模型计算了磁场对水溶液结晶活化能的影响,认为横向磁场和纵向磁场的磁处理效果有较大差异”汪冲清也对大分子团的磁效应进行了定量计算,提出了“磁致各向异性新观点”。周开学
7、等“采用磁矩相互作用简化模型,定量计算了磁效应与外加磁场强度的关系,提出了磁场作用能改变离子的水化半径和离子的活度系数,解释了磁处理对CaSO4型结构的影响。但最后周开学仍沿用了几十年前B.N克拉辛对当时磁防垢研究状况的结论来对当前的研究状况进行了描述:“对磁处理的研究仍处在提出假设和论证的阶段”。我们认为:在磁水处理中,所谓的磁作用实际上是磁场中所感生电场的作用。在电场中,唯有带电离子能脱离水分子的吸附,顺应电场形成离子电流回路;受电场力作用,正负离子在方向相反的流动摩擦中由于极性引力作用,随水流出磁场时形成离子团,成为水合较差的接近电中性的络合离子、杂质微粒、晶核。部分失去水合离子的水,恢
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