磁場作用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)防垢阻垢機理的研究.pdf

1、磁處理技術現已成為國內外工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)阻垢防垢的優(yōu)先考慮方案，該技術在實際應用過程中，為我國的工業(yè)領域創(chuàng)造了巨大的環(huán)保效益，這得益于該技術自身具備獨特的優(yōu)勢，包括能耗低、無二次污染并且避免了添加化學藥品、浪費水資源以及阻垢效率低等這些附加問題的產生。但是不容忽視的是，隨著目前工業(yè)生產過程中循環(huán)冷卻水濃縮倍數的逐步上升，其所造成的結垢問題也愈發(fā)明顯，但由于結垢問題未能妥善解決，從而造成換熱系統(tǒng)工作年限和工作效率的降低，目前在工程領域中

2、時有發(fā)生，有時甚至嚴重影響產業(yè)的更新換代和升級，因此對于硬水的磁處理技術進行改善刻不容緩。雖然磁防垢技術已在工業(yè)領域內取得了明顯的經濟效益。但是由于其理論方面的研究跟不上其實際應用，目前還沒有統(tǒng)一的理論能對磁防垢阻垢原理進行解釋，妨礙了該技術的繼續(xù)應用發(fā)展，因此對磁防垢機理做進一步研究已成為一個迫在眉睫的基礎學術研究的理論問題。通過查閱相關文獻資料發(fā)現，關于硬水的磁處理技術理論研究也尚無定論，這對于技術的改進極為不利，因此改善和提高該技

3、術必須首先對該技術的理論研究進行梳理，同時對該技術現有的研究成果進行剖析，在現有理論基礎上進行再研究，對該技術的工程應用將會起到很好地推動作用。
　　本研究考察了磁處理條件對循環(huán)水系統(tǒng)中水質指標和碳酸鈣、碳酸鎂垢的影響。對不同的影響因素，如磁場強度、初始濃度(Ca2+、Mg2+和 CO32-)、磁處理時間、溫度以及流速采用 L16(45)正交試驗表進行試驗進行系統(tǒng)地研究，利用極差分析方法對不同的水質指標包括硬度、阻垢率、自由水分子

4、的相對變化率、化學位移相對變化、電導率、pH值、堿度、分子的能量的相對變化以及活化能量的相對變化進行研究。此外運用多種表征手段研究碳酸鈣和碳酸鎂的結構比例變化，對比磁處理前后核磁共振儀測試到的半峰寬和化學位移的變化，結果表明：一方面磁處理促進水分子之間氫鍵數量的增加，生成更多的水合離子，從而阻止了正負離子的結合，增加了阻垢效率，提高了活化能，碳酸鈣的方解石結構轉化為文石結構的趨勢增強，并且活化能越高，這種趨勢越強烈。另一方面，由于帶電離

5、子在磁場中運動會受到洛侖磁力，導致氫鍵和水合離子的數量減小，活化能和阻垢率降低。考慮到水質指標和水垢結構的變化，得到最佳的磁處理條件是900mg/L的初始濃度、磁場強度為0.54T，溫度為303 K，時間為54 h和流速為0.17m/s，在此條件下，活化能最大。此外，還研究了 Ca2+、Mg2+、HCO3-和 CO32-對水質的締合影響，氫鍵隨磁場強度的增加而增加，鈣離子和鎂離子也能加強水分子間的締合，然而，HCO3-和 CO32-可破