Ca_2_Mg_2_总浓度对磁化水抑垢效果的影响_储召华

Ca2+、Mg2+总浓度对磁化水抑垢效果的影响储召华刘有昌(黑龙江农垦师专)(哈尔滨医科大学)【摘要】通过动态模拟实验,确定了不同Ca2+、Mg2+总浓度对磁化水抑垢率的影响,并分析了磁化水抑垢机理.实验结果表明,对于碳酸盐型水应用磁化水抑垢效果比较好,抑垢率均在54%以上.关键词:Ca2+、Mg2+总浓度;磁化水;抑垢率收稿日期:1997-11-20应用磁化水在循环冷却水和锅炉用水中抑制水垢的形成,国内外学者已进行了许多尝试[1].但对何种水质可以应用磁水器抑制水垢的问题,尚缺乏研究.作者通过动态模拟实验,确定了不同Ca2+、Mg2+总浓度对磁化水抑垢效果的影响,为不同水质选用磁水器抑垢提供了定量的依据.1实验1.1实验装置动态实验装置见图1.图1模拟循环冷却水动态实验装置示意图1.水槽2.恒温控制器3.循环水4.循环水泵5.截止阀6.转子流量计7.变径管8.弯管9.磁水器10.有一定测试面积的测试元件(内装电热元件)11.有机玻璃管第14卷第3期哈尔滨师范大学自然科学学报Vol.14,No.31998NATURALSCIENCESJOURNALOFHARBINNORMALUNIVERSITY1.2实验条件1.2.1水循环管选用有机玻璃管,以排除腐蚀干扰,也便于观察测试元件的结垢情况,Υ19×2mm.1.2.2测试元件,尺寸30×10×10mm碳钢试片,表面积14.00cm2.1.2.3采用强化实验,流速保持在小于或等于0.3m/s,这样易结垢,缩短了测试周期.1.2.4水温t=60℃.1.2.5永磁铁块的磁感应强度B=2000Gs.1.2.6pH值:7.5～8.5.1.2.7测试周期1天,24小时.1.3主要试剂无水氯化钙、氯化镁、碳酸氢钠、硫酸钠,都是分析纯.1.4实验方法将测试试片经酸洗,水洗,醇洗,烘干,称重;然后用无水氯化钙、氯化镁、碳酸氢钠,硫酸钠按表1的数据配制八种不同的Ca2+、Mg2+总浓度的溶液.取出磁水器,向水槽中加入100cm3已配好的水溶液,将恒温控制器启动,并开循环水泵,流速调至0.3m/s,控温在60℃,运行1天,取出试片,干燥,称重,计算出单位面积的结垢量G0(mg/cm2).安上磁水器,重复以上操作步骤,计算出磁化后试片单位面积结垢量G(mg/cm2).经过3个周期的实验,实验数据重现性较好.表1不同Ca2+、Mg2+总浓度的溶液的配制数据＊离子名称各离子浓度(mg/L)Ca2+、Mg2+总浓度(mg/L)50100150200250300350400Ca2+37.575112.5150187.5225262.5300Mg2+12.52537.55062.57587.5100HCO-344.4889.0133.4177.9222.4266.9311.4355.8SO2-43030303030303030＊硬度>碱度,碱度主要形式为HCO-32结果与讨论2.1结果按以下公式算出磁化水抑垢率η=(1-GG0)×100%实验结果如图2和图3所示68哈尔滨师范大学自然科学学报1998年图2水中Ca2+、Mg2+总浓度对试片单位面积结垢量的影响(此水硬度>碱度、碱度主要形式为HCO-3、[SO2-4]=30mg/L)图3水中Ca2+、Mg2+总浓度对磁化水抑垢率的影响(此水硬度>碱度、碱度主要形式为HCO-3、[SO2-4]=30mg/L)2.2讨论2.2.1磁化对结垢量的影响从图2可以看出,在每一个Ca2+、Mg2+总浓度值下,有磁场时的单位面积结垢量都小于无磁场时的单位面积结垢量,这说明磁化水抑制了水垢的形成.经磁化处理后,含有Ca2+、Mg2+的碳酸盐型水发生了晶相的变更与成分的变化[2].碳酸钙变成方解石形态,有时变成文石,这决定于水中碳酸盐的饱和程度,而其饱和程度又决定于水中游离的CO2浓度,CO2浓度越高,生成文石的几率就越大,一般经磁化处理后,水中CO2的含量增加.磁化后导致水分子的大分子团缔合体结构的破裂,变为单个水分子,水分子极性增大,增加了水中离子的水合程度[3],使成垢的阴阳离子和晶粒被水紧密包围,难于凭借成垢离子之间的静电引力而结合成垢,从而达到抑垢效果.2.2.2Ca2+、Mg2+总浓度对抑垢率的影响从图3可见,随着Ca2+、Mg2+总浓度的提高,磁化水的抑垢率下降,达到250mg/L时抑垢率下降为最小值(ηmin=54%),此时有磁场时的单位面积结垢量达到最大值(Gmax=1.27mg/cm2),然后随着Ca2+、Mg2+总浓度的继续增加抑垢率又上升.这一结果使我们注意到:虽然磁化水对于略含SO2-4的碳酸盐型水(此水硬度>碱度,碱度主要形式为HCO-3)的抑垢效果总体比较好,但在Ca2+、Mg2+总浓度为250mg/L附近值时,磁化水的抑垢效果不理想.在含有Ca2+、Mg