如何解决中央空调水系统中存在的三大问题(2)

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为了解决水系统中存在的腐蚀、结垢、微生物三大问题,人们一直在探索一种高效、经济、安全的防腐、防垢除垢、杀菌灭藻的物理方法。

1945年比利时工程师韦梅化仑(Vermeiren)发现通过3000高斯磁场的水具有防垢除垢的特征。人们以此理论开发出了用永久磁铁做成的第一代水处理产品。具有无需人管,无需加药,无需通电,无污染,节能型的防垢除垢设备,开创物理法的先河。但是他有一个致命的弱点:退磁。金属管路形成磁路导致退磁较快,刚开始使用效果良好,一年半载后效果逐渐减退,直至无效。

为了消除退磁的弱点,用电磁铁代替永久磁铁开发出了第二代产品。其缺点是需要较大的电流,导致线圈发热,不能连续工作,且耗能较大。既然磁铁能防垢除垢,电场是否也能达到防垢除垢的效果呢？人们发现经3500V以上高压静电处理过的水同样具有防垢除垢、防腐阻锈的作用,同时还具有杀菌灭藻功能。它克服了前一代产品的缺点却产生了新的缺点:绝缘材料在水中易老化,设备常需检修;而且高压电容易对其他控制设备产生影响。为了克服以上缺点,人们研制成功了利用电解法的第四代产品。由一根金属阳极和筒体阴极组成,在极间加10-20V的直流电,形成电场以达到处理水的目的,其弱点是阳极由于氧化易腐蚀,需经常更换,水处理量不大。

第五代产品对水施以高频电磁场以达到防垢除垢,防腐阻锈的目的。它克服了前四代的缺点,且具有水处理量大,效果稳定,使用寿命长等优点。

高频电磁场是集高频、电磁场于一身,是由高频电路产生的高频电磁振荡在固定的两极间形成一定强度的高频电磁场,水通过高频电磁场时,水分子作为偶极子被不断反复极化而产生扭曲、变形、反转、振动,且与外加电磁场共振使其分子运动加强,从而使原来缔合形成的各种综合链状、团状大分子(H2O)n分解成单个水分子最后形成比较稳定的双水分子(H2O)2,增加了水的活性,改变了水分子与其他离子的结合状态,使CaCO3晶体析出的时间拖后,并以细小的颗粒析出,而不形成坚硬的水垢。

细菌在高频电场作用下,细胞壁和细胞膜受到严重的损伤,不能在水中继续生存、繁殖,而达到杀菌目的。水中正负离子受到电场力作用下而运动,产生微电流,微电流一方面阻止Fe失去电子变成Fe2 离子,另一方面开始生成的铁锈与微电流反应生成致密的保护膜,从而防止铁管的再腐蚀。以上五代产品都利用电磁场来达到防垢除垢,防腐阻锈的目的。

水处理技术的防垢除垢的统一机理应是水分子的有序化,导致水分子电偶极矩的的增大,加强了水分子与钙镁离子的结合力,从而使水对钙镁离子的溶解力大大提高,达到了防垢除垢的目的。

若所加的是高频电磁场,同样会导致水分子和正负离子的有序化,其原理类似于电泳,虽然电极在作不断正负变化。但电场只有作两个方向的变化,有极分子在这样的电场力作用下,只好作整齐的排列,正负相接,最后的极化方向决定于水离开电场作用时那一瞬间的电场方向,事实上电场方向的变化更有利于水分子的有序化。值得注意的是交变电场变化频率太低,则有直流电差别不大, 若频率太高,则水分子由于惯性来不及响应,效果反而差,所以存在一个最佳频率范围。