磁场水处理运用效果实验分析范文

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引言

磁场水处理是近10年兴起的一种新型水处理技术，它利用磁场或电场的作用来防止水结垢和设备受腐蚀，去除污染物及抑制藻类和细菌生长[1]。目前已有多个生产厂家生产相关的设备并投放市场，应用于空调、锅炉、污水等水环境设备系统的除垢防腐蚀处理[2]。关于电磁水处理设备结构和工作机理的文献资料已有不少，但针对电磁水处理的应用效果却少有报道。本文以动态冰蓄冷不锈钢水槽和电磁水设备组成的实验平台为研究对象，通过跟踪测试水槽中的水质在电磁水的作用下产生的变化，评价电磁水处理对水环境及金属设备的影响。

1试验部分

1.1试验设备

试验设备按图1安装。试验主体为动态冰蓄冷不锈钢水槽，内盛装500kg自来水，电磁水处理设备的电极悬浸在水中，由电线联接到主机。过滤芯柱为聚丙烯（PP）材质，通过循环水泵将槽中的水循环过滤。

1.2试验方法

1.2.1水处理方法

启动电磁水处理设备，使设备处于工作状态，每天运转8h，21d后启动循环水泵，使槽中的水经过过滤芯柱。

1.2.2样品检测

每次启动电磁水处理设备前取水样检测pH值、硬度、活性氧含量。

将过滤芯柱取出，此时可观察到PP表层有红褐色附着物，取附着物层，干燥后置600℃灼烧，形成浅红色粉末样品，称重，取样品进行热场表面能谱（ESD）分析元素和电感耦合等离子发射光谱（ICP）进行主要金属含量分析。

2结果与讨论

2.1硬度变化

不锈钢水槽中的水为自来水，本身含有一定量的Ca、Mg离子或沉淀。由图2可知，经电磁水处理后，水体的硬度逐日减少，初始值为76.79mg/L，21d后降至53.25mg/L，减少了30.66%，与此同时，浸泡在水中的电极金属网面上出现少量的垢，表明电磁水处理通过磁场作用将钙盐、镁盐吸附，具有软化水质的功能。

2.2活性氧和pH值变化

在检测硬度的同时，笔者还跟踪测试水体中溶解氧含量的变化，测试数据如图3所示。图3显示水体的溶解氧逐渐升高，第1天为0.065mg/L，21d后升高至1.24mg/L，表明电磁效应将水中的O2激发成带电荷的活性氧[3]，方程式如下：O2+2e→2O+

（1）活性氧可以起到氧化和分解水体中的有机物，具有杀菌灭藻的作用[4]，因此电磁水处理可以有效降解有机物和抑制菌藻的滋生[4]。对水体的pH值也做了跟踪测试，测试结果表明，试验过程中水质pH值无变化，均为6.5，这个结果表明电磁水处理没有使水电解产生H+和OH-，因此水体保持原有的pH值。

2.3沉积物分析

不锈钢水槽经21d的电磁水处理后，水体出现浑浊，表明水中含沉积物。启动循环水泵，使沉积物附着在过滤芯柱上，提取附着层，灰化成粉末样品。样品经热场表面能谱（EDS）分析元素（图4），分析结果如表1所示。

表1显示沉积物含有Mn、Cr明显来自水槽的不锈钢镀层，金属元素中Fe质量分数最高，达16.7%，其次是Al，为8.5%，表明水槽的不锈钢镀层被腐蚀脱落下来，内层的Fe、Al失去保护，也相继蚀剥进入水体。与常规情况比较，不锈钢水槽在此试验中受到比较严重的腐蚀，原因来自水体中的活性氧。活性氧具有强氧化性，不仅可以氧化有机物和菌藻类，还可以氧化大多数金属，自来水中有少量含氧化性金属离子的氯化物、硫酸盐等杂质[5-7]，在水中进一步促进活性氧对金属表层的腐蚀，包括Mn、Cr、Ti等惰性金属，化学式如下[3]：2R+nO+→R2On

（2）随着活性氧含量增加，氧化加速，当活性氧接触到内层的Fe、Al两种活泼金属，氧化进一步加速，方程式如下：4Fe+6H2O+3O2→4Fe（OH）3→2Fe2O3+6H2O（3）4Al+6H2O+3O2→4Al（OH）3→2Al2O3+6H2O（4）当水槽的水循环过滤后，水槽表面光洁如新，表明表面金属被蚀剥后，裸露出新的面层。腐蚀的金属形成金属氧化物并沉积在水中，被过滤芯柱捕集。

采用电感耦合等离子发射光谱仪定量分析沉积物的金属含量，结果如表2所示。结果表明沉积物含1.575g的金属，其中Fe占64.8%，Al占30.5%，Mn和Cr分别为3.87%和0.89%。

3结论

（1）电磁水处理通过高频电磁作用捕集钙盐和镁盐，具有去垢功能。同时产生活性氧，可以达到杀菌灭藻的作用。（2）电磁水处理产生的活性氧对金属设备具有较强的腐蚀性，可在短时间内将设备表面的金属蚀剥下来，造成一种“去锈”现象，其实是对金属设备的损坏，因此，电磁水处理设备具有促进腐蚀的作用，不能作为防腐蚀设备来使用。