脉冲磁场对碳酸钙水垢阻垢效果影响研究

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水溶液中的金属离子、阴阳离子以及难溶性的物质均与水垢的形成有关。而换热设备结垢是一种较为普遍的现象,水垢积聚在换热设备的管壁上不仅会腐蚀管道、损害设备的性能,甚至会危害工作人员的生命,所以,除了需要定期更换换热设备以外,还会使经济产生庞大的损失,因此必须对水垢进行处理。而脉冲磁场水处理技术因其操作简单、运行安全、环保等优点,近年来受到了研究学者的广泛关注。本文首先探索了水垢形成的原因,并分析了影响水垢形成的因素,主要与水垢中离子的浓度、pH值、磁处理时间以及温度有关。同时也分析了水垢过程的形成,主要有晶体成核、生长以及聚集,而碳酸钙结晶的前期阶段是晶体成核,同时晶体出现与晶体成核有关。自行设计了一套脉冲磁场水处理实验装置,通过自制的静态水处理实验平台,研究不同频率、安匝数、占空比、浓度以及不同水质对碳酸钙成垢过程的影响,通过脉冲磁场探索不同参数对溶液pH值的影响,利用扫描电子显微镜、热重分析仪分别对处理组与未处理组中水垢的晶体形貌、起始分解温度进行分析,最后利用挂片实验研究不同参数对阻垢效果的影响。研究结果表明:在不同条件下各实验组的pH值均呈现出一种先下降后上升的趋势。未处理组中的晶体基本上为分布集中、黏结在一起且体积粗大的球状晶体,而处理组中的碳酸钙晶体多为体积小、数量多、分布不集中且形状不规则(球形、四面体、棱形及多面体)的晶体,脉冲磁场能够使部分致密的碳酸钙晶体转变为形貌疏松的颗粒。经脉冲磁场处理后,起始分解温度将提前。当频率为1.25k Hz,安匝数为160NI,占空比为20%,钙离子浓度为5mmol/L时,脉冲磁场阻垢效果最好,其阻垢率可达69%。长期阻垢实验处理时间5天后,当水质为自来水时,阻垢效果略差,其阻垢率为16.5%,而当水质为蒸馏水时,其阻垢率可达30%以上,具有较为明显的阻垢效果。
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