磁化水處理在防垢和膜分離中的應用
摘要:本文詳細介紹了磁場對水溶液物理化學性質(zhì)和結(jié)晶過程的影響,磁場作用下離子對磁化效果的影響,磁化水處理機理以及磁場與膜分離過程相結(jié)合的研究和結(jié)論。
關鍵詞:磁化水處理;防垢;膜分離;磁場
在工業(yè)和家庭用水設備中,水垢會造成水管中水流的堵塞,從而影響熱交換器的工作效率,由此帶來的經(jīng)濟損失和技術(shù)問題相當大。例如,2.5mm厚的CaCO3垢會導致傳熱效率降低95%,而0.5mm的SiO2垢則會導致傳熱效率降低90%闥。長期以來,人們對水垢的組成、預防以及水的軟化進行了大量的研究,并找到不同的防垢方法,主要有化學和物理方法;瘜W方法包括堿沉淀法、投加阻垢劑法和離子交換法等腳。這些方法可以有效防垢阻垢,但存在著不同的問題。如:投加阻垢劑法會增加運行成本,其次由于處理水樣的復雜性,阻垢劑的種類和比例需要適時改變,使得操作復雜且存在安全隱患,同時對環(huán)境會帶來污染,特別是由于此方法對水質(zhì)會造成影響,所以應避免在飲用水處理中使用。離子交換法,在工業(yè)鍋爐水處理中被廣泛使用,但它存在著腐蝕設備嚴重、操作成本高、含有鹽和氯根的水滲入地下會對環(huán)境造成污染等問題。物理方法包括水電解法、磁化法、超聲波法嗍和無線電頻率照射法[5]。其中,磁化(永磁和電磁)水處理技術(shù)因其投資小、操作簡單、無毒無污染,集防垢、除垢、殺菌、緩蝕等多種功能于一身,是一種極具發(fā)展前景的防垢除垢技術(shù)嘲。
磁化水處理技術(shù)的應用可追溯到1890年,是France和Cabell發(fā)明的一種電磁設備處理鍋爐進水的技術(shù)。并申請了專利。但是直到1945年Ver.medvent發(fā)現(xiàn)用“磁化水”可以減少鍋爐水垢的生成,磁化水處理技術(shù)才得以廣泛的研究和發(fā)展。大量文獻表明,磁場可以在某種程度上改變水及溶液的部分物理化學性質(zhì),其效果表現(xiàn)在減少垢質(zhì)的沉積、去除已生成的垢或生成疏松的軟垢瑚,而且磁場的效果不依賴于水質(zhì),更不會改變水的成分和影響出水的可飲用性。由于磁化水處理技術(shù)的種種優(yōu)點,將磁場與膜分離相結(jié)合用于預防和減少膜污染引起了人們的興趣。
在膜分離過程中,膜污染是限制其廣泛使用的一個重要因素。在納濾(NF)和反滲透(RO)膜分離過程中,無機污染是造成膜通量下降的主要因素之一。膜的無機污染是指被截留的難溶性二價鹽在膜面上的濃度超過一定飽和度后,形成晶體沉積在膜面上,且熟化成致密層。無機污染將大大減少有效過濾膜面積,增加透過阻力,降低膜的透水通景和產(chǎn)水品質(zhì)。將磁場與膜過程結(jié)合起來用于預防和減少膜的無機污染,有研究結(jié)果表明磁場對膜的操作性能產(chǎn)生了明顯的促進作用,但有些結(jié)論還存在爭議,這方面的系統(tǒng)報道很少。本文就磁化水處理在除垢防垢中的作用和機理,以及在膜分離過程中的研究和應用進行了綜述,以期促進這一技術(shù)的發(fā)展。
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