水垢的电化学去除工艺与机理研究_徐浩

http:∥www.jdxb.cn第43卷第5期2009年5月西安交通大学学报JOURNALOFXI′ANJIAOTONGUNIVERSITYVol.43№5May2009水垢的电化学去除工艺与机理研究徐浩,延卫,汤成莉(西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室,710049,西安)摘要:详细研究了电子水处理过程中的阻垢及除垢过程.研究表明,对于硬度大于300mg·L-1(以CaCO3计,下同)的高硬度水样,先用7V的高电压进行阻垢处理,当其硬度降至130mg·L-1以下后,改为5V的低电压进行除垢处理.以此种方式运行,可用较低的能耗,在保证换热器表面无水垢析出的前提下去除水中超过90%的成垢离子.扫描电镜图片显示,电子水处理技术对所形成水垢的晶型有一定的影响,未经过电子水处理形成的水垢呈现方解石晶型,而经过电子水处理形成的水垢呈现文石晶型.关键词:电子水处理;阻垢;除垢;水垢晶型中图分类号:TQ085文献标志码:A文章编号:0253-987X(2009)05-0104-05TechnologyandMechanismofWaterScaleRemovalbyElectrochemicalMethodXUHao,YANWei,TANGChengli(StateKeyLaboratoryofMultiphaseFlowinPowerEngineering,Xi′anJiaotongUniversity,Xi′an710049,China)Abstract:Thescaleinhibitionandremovalprocessesbyelectronicwatertreatmentwereinvesti-gatedinthisstudy.Theresultsshowthatthetreatmentofscaleinhibitionwith7.0Vcanbeusedfirstforthewaterwiththehardnessover300mg·L-1(CaCO3),andthenthetreatmentofscaleremovalwith5.0Vcanbeappliedwhenthewaterhardnessdecreasestolessthan130mg·L-1(CaCO3).Withthepresentenergy-savingapproach,morethan90percentofthescaleionscanberemovedaftertreatmentandnoobviousscalewilldecomposeonthesurfaceoftheheatexchang-er.TheSEMfiguresdepictthatthecrystalmorphologyofscaleisaffectedbytheelectronicwatertreatment.Thecrystalmorphologyofscalewithandwithouttheelectronicwatertreatmentiscalciteandaragonite,respectively.Keywords:electronicwatertreatment;scaleinhibition;scaleremoval;scalecrystalmorphology收稿日期:2008-07-26.作者简介:徐浩(1984-),男,博士生;延卫(联系人),男,教授,博士生导师.基金项目:教育部新世纪优秀人才支持计划资助项目(NCET-07-0683).采用电化学方法去除水中成垢离子的技术被称为电子水处理技术[1-10],是20世纪70年代以后发展起来的新型水处理技术,广泛运用于工业和民用冷、热水循环系统的供水处理,对于硬度在550mg·L-1(以CaCO3计,下同)以下的循环水具有防垢阻垢、杀菌灭藻及缓蚀防腐的功效,能够起到较好的节能节水作用.目前,有关该技术的研究报道[3-9]大多局限于“阻垢”这一概念上,即只要求水垢不在热交换器件及系统管道构件上析出,而对循环水中成垢离子的去向并未做更多考虑.从文献[6-9]报道的结果看,仍然有大量的成垢离子存在于处理之后的水体中,阻垢处理之后的水样硬度依然较高.当外界条件改变时,这些成垢离子仍有可能在热交换器件上析出形成水垢,从而造成一系列严重后果.同时,阻垢处理所用的电压较高,长期对水进行阻垢处理不仅能耗大,而且因为水在较高电压下腐蚀性增强,将对整个水网系统产生腐蚀作用.因此,在实际应用中必须http:∥www.jdxb.cn在阻垢的基础上进一步“除垢”,即将循环水中的成垢离子浓度降低至不会在加热器表面沉积的水平,从根本上解决水垢析出的问题,同时降低能耗和水对管道系统的腐蚀.本文对不同硬度条件下水的阻垢与除垢进行了详细研究,结合