循环水电化学阻垢技术研究与展望.doc
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1、循环水电化学阻垢技术研究与展望前言:在电厂敞开式循环冷却水系统中,冷却水不断循环和蒸发,水中盐类及有机物质浓缩,如果采取的措施不当,系统易出现积垢、腐蚀及微生物滋生等问题,影响设备正常运行及安全生产。长久以来,电厂广泛采用化学药剂阻垢法,发挥了积极的作用,但同时存在化学药剂排放对环境污染、运行费用高、不易管理等问题。随着国家节水、环保要求越来越严格,传统化学药剂处理法存在的问题也越来越突出。为此,多年来水处理行业一直致力于探索绿色环保的方法,电化学阻垢是一种新的水处理技术,近年来获得了国内广泛关注。1 国内外研究情况电化学阻垢技术是20世纪70年代发展起来的新型水处理技术,目前较多运用于民用循
2、环冷却水系统的供水处理中,如中央空调系统冷媒水系统、民用建筑热水系统等。随着电力技术的迅速发展,为满足环保、节水等现实要求,循环水电化学处理技术被日益重视,已成为世界范围的研究与开发热点。李明建等人用快速阻垢测试方法和热水系统小型模拟试验法,表明电化学水处理器具有显著的阻垢效果,能一定程度地降低水的硬度,其阻垢率与电压、水质、温度等因素有关。孙津鸿采用电解法对模拟循环冷却水进行处理,表明电化学可以在一定程度上降低水中的硬度。同时考察了不同电解条件对硬度去除效果和能耗的影响,在该试验体系中,最佳电压为10V,最佳温度为30,阴极沉积速率为20g/(hm2),能耗为17kWh/kg。徐浩等人通过电
3、化学阻垢试验研究,表明对于硬度大于300 mg/L(以CaCO3计)水样,用7 V电压进行阻垢处理,阻垢效果最好;对于硬度小于130 mg/L的水样,改为5 V的低电压进行除垢处理效果较好。以色列理工学院拉宾海水淡化实验室David Hasson等人4研究认为,在直流电场作用下,Ca2+和HCO3-从主体溶液到阴极区的传质速率是影响电化学沉积速率的主要因素,影响电化学阻垢技术经济性的主要参数是能源消耗。常规电化学阻垢处理工艺所能获得的最大沉积率为100g/(hm2),典型能耗为5 kWh/kg(CaCO3)。2 技术原理电化学阻垢技术是指将两块金属板插入水中分别作为阴极和阳极,在两极板间施加一
4、定的直流电压,形成低压电场,这时极板间的水溶液中的正、负离子向极性相反的极板迁移,发生电子得失。阴极表面发生还原反应:2H2O+2e2OH-+H2 (式1)由于阴极OH-的增多,在阴极附近形成了一个碱性区域,从而促进了CO32-的形成,反应如式2-2和2-3所示。CO2+OH-HCO3-(式2)HCO3-+OH-CO32-+H2O (式3)另一方面,循环水中的成垢离子Ca2+、Mg2+会在电场的作用下被吸引到阴极附近,与CO32-、OH-生成沉淀析出,并沉积于电解槽的阴极表面,反应如式4、式5所示。Ca2+CO32-CaCO3 (式4)Mg2+2OH-Mg(OH)2 (式5)由此可见,原水经过
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